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摘要:随着高层、超高层建筑的飞速发展，基础的承载力要求越来越高，钻孔灌注桩向超大、超深方向发展采用后压浆技术可弥补灌注桩在成桩过程中的缺陷，提高灌注桩的承载力，有效降低投资成本
关键词:钻孔灌注桩;后压浆;承载力;参数控制
中图分类号： TU74文献标识码：A 文章编号：
随着我国城市化的高速发展，建筑物的高度不断增加，对地基承载力的要求越来越高，大直径钻孔灌注桩特别是旋挖桩被广泛应用。但是，钻孔灌注桩在施工过程中不可避免的产生一些缺陷，影响桩端承载力及桩身侧摩阻力，从而导致桩的整体承载力不能达到设计值。采用后压浆技术可弥补灌注桩在成桩过程中的缺陷，大幅提高灌注桩的承载力，最大限度地发挥作用，减少桩的数量，降低投资成本。
2后压浆加固机理
2.1钻孔灌注桩后压浆技术
钻孔灌注桩后压浆技术是指钻孔灌注桩在成桩后，通过预先埋设在桩体内的高压注浆管路系统，在一定的压力下把水泥浆液压入桩端土层和桩侧土层，通过渗透、填充、压密、劈裂和固结等作用来增强桩端土和桩侧土的强度，从而达到提高灌注桩基极限承载力、减少群桩沉降量的一项技术措施。
2.2桩底后压浆机理
桩底后压浆主要是增加桩底沉渣及桩端持力层强度，改善桩端受力条件，从而增加桩端承载力。通过后压浆装置用一定的压力把水泥浆压入桩底。压浆时浆液首先渗透到最疏松的桩底沉渣中，与残渣及持力层岩土体相结合，结合后形成了强度较高的水泥结石，消除沉渣的影响。随着注浆量和注浆压力的增加，浆液向“干渣石”“虚尖”和强度薄弱的桩端土中渗透，通过填充和固化作用，增加混凝土强度、增大桩的侧阻力标准值。当压力和浆量继续增大时，桩底空隙被填满，浆液沿桩壁上返，一方面填充桩侧间隙，一方面挤密泥皮，并与泥皮发生物理化学作用形成水泥结石，改善桩与土的结合效果，增大侧摩阻力。
2.3桩侧后压浆机理
桩侧后压浆主要是消除泥皮的影响、改善桩周土的强度，提高侧摩阻力，从而达到提高桩的承载力的效果。水泥浆在高压泵将浆液注入桩侧土层时，浆液首先填充空隙位置，随着压力、浆量的增加，桩侧泥皮被破坏，浆液渗透到泥皮中，在物理化学作用下形成水泥结石;随着注浆压力的不断升高，注浆半径也不断扩大，浆液渗透到桩周土中，相当于增大了桩径，提高了桩侧摩阻力，从而提高了单桩承载力。
3压浆终止参数控制
3.1最大压力控制
钻孔灌注桩桩底、桩侧后压浆的压力与地层情况、浆液浓度有关，最大压力的控制目前也有几种不同的公式。压力如果过小，浆液的挤密、渗透、填充、置换效果差，则压浆达不到很好的效果，若压力过大，可能对桩身、桩周土及周边建筑物产生不利影响。因此应根据土的参数和桩端的深度，选择和控制压浆的最大压力，其原则是:桩顶周边地面不发生显著变化和邻近建(构)筑物不受影响，或桩顶上抬量不大于3.0mm;并且桩侧和桩端土体不发生结构破坏或仅发生局部的和少量的破坏。目前一般控制在2～3Mpa。
3.2最大压浆量控制
施工中压浆量往往由设计提供，但是由于地质条件发生变化时，设计提供的固定的压浆量指标不能满足施工要求。施工时，设计浆量其实只能作为一个参考指标，而控制时按以下原则:
1)压浆量超过设计值但压力值未到设计或控制值时，说明该桩的沉渣或泥皮较厚，需要较多的浆液;或是该地层孔隙率较大，应增大浓度继续压浆。当浆液达到其他桩的1.5～2倍时方可终止，在相邻桩压浆时继续补灌。
2)当压浆量未达到设计值而压力达到控制值时，不能立刻终止压浆，可能是因为压浆管中有的通道尚未打开或管路堵塞所致，应检查管路，保持压力。有时会因压浆流量过大，导致浆液在土体中难以扩散，压力就会立即升高，此时应降低压浆速度
3)浆液量及压力值均为达到设计值而浆液从地面冒出，应加大浓度，降低流量间隙注浆。
3.3最大上台量控制
桩底压浆时，浆液对桩产生一个向上的应力，将桩身向上抬起，适量的上台在今后桩承受荷载时能分担部分荷载力，可提高单桩承载力。但上台量过大时会破坏桩身与土体的结合结构，影响承载力。因此，桩顶上抬量不宜过大，宜控制在3.0mm左右。
34最大压浆速度控制
压浆速度应与地层的渗透速度相适应，速度过快会造成冒浆、压力过高等不能压浆的假象。因此，压浆应选用30L/min左右的抵挡进行。
3.5压浆时间
笔者认为注浆的时间应为混凝土浇注24～48h为宜因为此时混凝土强度已达到30%左右，大于压浆的最大压力值，混凝土不会被破坏，且泥皮失水但处于软化状态，便于浆液的挤密、劈裂与填充，更有利于泥皮与浆液间的物理化学作用。
4工程实例
4.1工程概况
某科技大厦设计主楼地上50层，地下3层，总高度达250m场地地质情况从上至下为:第四系人工堆积(Qml)人工填土、第四系冲洪积(Qal+pl)粘土，第四系冲湖积(Qal+l)粘土、粉质粘土、粉土、粉砂、园砾及淤泥质粘土。工程桩施工前先做钻孔灌注桩试验9组，试桩桩径800mm，桩长29～34m，设计要求:后压浆后，有效桩长内单桩抗压竖向承载力特征值分别达到5700kN和11400kN钻孔灌注桩施工各项参数均符合相关规范要求。
42压浆管路布置
后压浆施工前要进行详细、科学的压浆管路加工布置，压浆管采用φ20的焊管制作，加工好后固定在钢筋笼上，与钢筋笼一起下入孔内，预埋于桩底和桩周，各接头均采用电焊可靠连接。压浆系统分桩底压浆和桩周压浆两部分，均由进浆管和出浆管组成，压浆时浆液由高压泵通过注浆外管(高压钢丝管)进入进浆管，从出浆管的各出浆孔压入地层、桩底压浆的出浆管呈三角形布置，超前钢筋笼底10cm(使其进入沉渣层中)，出浆管上梅花形布置3～5个5mm的出浆孔，下管前用自行车轮胎将出浆孔封闭;桩侧压浆管路与桩底压浆类似，只是出浆管环形布置于离桩底7m处，出浆管每隔20cm打一个5mm的出浆孔，下管前用自行车轮胎将出浆孔封闭。
4.3压水试验
压水试验是注浆施工前必须的重要工序。通过压水试验弄清楚桩底的可灌性，同时也是选择、判断注浆工艺及参数的重要依据。灌注桩混凝土浇注后24h内必须进行压水，打通被混凝土包裹的出浆孔，打通压力一般在6～8MPa，压水时要密切关注并记录压水压力，瞬间压力骤减是打通压浆孔的信号。
4.4压浆施工
4.4.1注浆压力
该工程设计提供最大灌浆压力控制值为3MPa，实际压浆过程中根据压水压力及以桩顶周边地面不发生显著变化和邻近建(构)筑物不受影响，或桩顶上抬量不大于3.0mm;并且桩侧和桩端土体不发生结构破坏或仅发生局部的和少量的破坏进行控制。
4.4.2注浆量控制
注浆量的估算根据桩端持力层的岩土性状、沉渣量及桩径等因素预先设计，一般设计注入量可按下式估算:
式中:为每桩注入量(m3);为需加固段高，H视桩底介质定;A为浆液损耗系数，η1.15～1.3;为孔隙率或裂隙率;R为浆液有效扩散半径(m);β为浆液充填系数，0.4～0.9.
依据上列公式及注浆情况，单桩注浆量控制在2m3较适宜。
4.4.3压浆
压浆前用清水湿润和清洗管路，初始压浆水灰比采用0.7～0.8，压力稳定后采用0.5～0.6，注浆时需严密监视注浆压力，保持一定的注浆速度。如泵压超过设计值时，应停止注浆10～20min后继续注浆至设计参数。注浆量应满足设计要求。注浆完毕后，应立即关闭所有阀门，封好管口，以防浆液返出。
5效果评价
压浆后28d，第三方对灌注桩进行超声波及静载荷试验检测，与未进行后压浆的桩进行比较，有以下显著效果:
1)经超声波检测，波形所反映的桩身混凝土在连续性、完整性、均匀性方面均比较好;
2)静载荷试验的单桩承载力特征值均超过设计值，相比之下，压漿后桩的承载力可提高30%～50%左右，甚至可到75%(因地质情况不同而不同)；
6结语
随着大口径、超长钻孔灌注桩的广泛应用，后压浆技术的引入具有深远意义。
参考文献：
[1]王志勇．钻孔灌注桩后压浆技术原理与应用［J］．西部探矿工程，2008．
[2]曹净．钻孔灌注桩后压浆最大压力分析［J］．工业建筑，2008．
关键词:钻孔灌注桩;后压浆;承载力;参数控制
中图分类号： TU74文献标识码：A 文章编号：
随着我国城市化的高速发展，建筑物的高度不断增加，对地基承载力的要求越来越高，大直径钻孔灌注桩特别是旋挖桩被广泛应用。但是，钻孔灌注桩在施工过程中不可避免的产生一些缺陷，影响桩端承载力及桩身侧摩阻力，从而导致桩的整体承载力不能达到设计值。采用后压浆技术可弥补灌注桩在成桩过程中的缺陷，大幅提高灌注桩的承载力，最大限度地发挥作用，减少桩的数量，降低投资成本。
2后压浆加固机理
2.1钻孔灌注桩后压浆技术
钻孔灌注桩后压浆技术是指钻孔灌注桩在成桩后，通过预先埋设在桩体内的高压注浆管路系统，在一定的压力下把水泥浆液压入桩端土层和桩侧土层，通过渗透、填充、压密、劈裂和固结等作用来增强桩端土和桩侧土的强度，从而达到提高灌注桩基极限承载力、减少群桩沉降量的一项技术措施。
2.2桩底后压浆机理
桩底后压浆主要是增加桩底沉渣及桩端持力层强度，改善桩端受力条件，从而增加桩端承载力。通过后压浆装置用一定的压力把水泥浆压入桩底。压浆时浆液首先渗透到最疏松的桩底沉渣中，与残渣及持力层岩土体相结合，结合后形成了强度较高的水泥结石，消除沉渣的影响。随着注浆量和注浆压力的增加，浆液向“干渣石”“虚尖”和强度薄弱的桩端土中渗透，通过填充和固化作用，增加混凝土强度、增大桩的侧阻力标准值。当压力和浆量继续增大时，桩底空隙被填满，浆液沿桩壁上返，一方面填充桩侧间隙，一方面挤密泥皮，并与泥皮发生物理化学作用形成水泥结石，改善桩与土的结合效果，增大侧摩阻力。
2.3桩侧后压浆机理
桩侧后压浆主要是消除泥皮的影响、改善桩周土的强度，提高侧摩阻力，从而达到提高桩的承载力的效果。水泥浆在高压泵将浆液注入桩侧土层时，浆液首先填充空隙位置，随着压力、浆量的增加，桩侧泥皮被破坏，浆液渗透到泥皮中，在物理化学作用下形成水泥结石;随着注浆压力的不断升高，注浆半径也不断扩大，浆液渗透到桩周土中，相当于增大了桩径，提高了桩侧摩阻力，从而提高了单桩承载力。
3压浆终止参数控制
3.1最大压力控制
钻孔灌注桩桩底、桩侧后压浆的压力与地层情况、浆液浓度有关，最大压力的控制目前也有几种不同的公式。压力如果过小，浆液的挤密、渗透、填充、置换效果差，则压浆达不到很好的效果，若压力过大，可能对桩身、桩周土及周边建筑物产生不利影响。因此应根据土的参数和桩端的深度，选择和控制压浆的最大压力，其原则是:桩顶周边地面不发生显著变化和邻近建(构)筑物不受影响，或桩顶上抬量不大于3.0mm;并且桩侧和桩端土体不发生结构破坏或仅发生局部的和少量的破坏。目前一般控制在2～3Mpa。
3.2最大压浆量控制
施工中压浆量往往由设计提供，但是由于地质条件发生变化时，设计提供的固定的压浆量指标不能满足施工要求。施工时，设计浆量其实只能作为一个参考指标，而控制时按以下原则:
1)压浆量超过设计值但压力值未到设计或控制值时，说明该桩的沉渣或泥皮较厚，需要较多的浆液;或是该地层孔隙率较大，应增大浓度继续压浆。当浆液达到其他桩的1.5～2倍时方可终止，在相邻桩压浆时继续补灌。
2)当压浆量未达到设计值而压力达到控制值时，不能立刻终止压浆，可能是因为压浆管中有的通道尚未打开或管路堵塞所致，应检查管路，保持压力。有时会因压浆流量过大，导致浆液在土体中难以扩散，压力就会立即升高，此时应降低压浆速度
3)浆液量及压力值均为达到设计值而浆液从地面冒出，应加大浓度，降低流量间隙注浆。
3.3最大上台量控制
桩底压浆时，浆液对桩产生一个向上的应力，将桩身向上抬起，适量的上台在今后桩承受荷载时能分担部分荷载力，可提高单桩承载力。但上台量过大时会破坏桩身与土体的结合结构，影响承载力。因此，桩顶上抬量不宜过大，宜控制在3.0mm左右。
34最大压浆速度控制
压浆速度应与地层的渗透速度相适应，速度过快会造成冒浆、压力过高等不能压浆的假象。因此，压浆应选用30L/min左右的抵挡进行。
3.5压浆时间
笔者认为注浆的时间应为混凝土浇注24～48h为宜因为此时混凝土强度已达到30%左右，大于压浆的最大压力值，混凝土不会被破坏，且泥皮失水但处于软化状态，便于浆液的挤密、劈裂与填充，更有利于泥皮与浆液间的物理化学作用。
4工程实例
4.1工程概况
某科技大厦设计主楼地上50层，地下3层，总高度达250m场地地质情况从上至下为:第四系人工堆积(Qml)人工填土、第四系冲洪积(Qal+pl)粘土，第四系冲湖积(Qal+l)粘土、粉质粘土、粉土、粉砂、园砾及淤泥质粘土。工程桩施工前先做钻孔灌注桩试验9组，试桩桩径800mm，桩长29～34m，设计要求:后压浆后，有效桩长内单桩抗压竖向承载力特征值分别达到5700kN和11400kN钻孔灌注桩施工各项参数均符合相关规范要求。
42压浆管路布置
后压浆施工前要进行详细、科学的压浆管路加工布置，压浆管采用φ20的焊管制作，加工好后固定在钢筋笼上，与钢筋笼一起下入孔内，预埋于桩底和桩周，各接头均采用电焊可靠连接。压浆系统分桩底压浆和桩周压浆两部分，均由进浆管和出浆管组成，压浆时浆液由高压泵通过注浆外管(高压钢丝管)进入进浆管，从出浆管的各出浆孔压入地层、桩底压浆的出浆管呈三角形布置，超前钢筋笼底10cm(使其进入沉渣层中)，出浆管上梅花形布置3～5个5mm的出浆孔，下管前用自行车轮胎将出浆孔封闭;桩侧压浆管路与桩底压浆类似，只是出浆管环形布置于离桩底7m处，出浆管每隔20cm打一个5mm的出浆孔，下管前用自行车轮胎将出浆孔封闭。
4.3压水试验
压水试验是注浆施工前必须的重要工序。通过压水试验弄清楚桩底的可灌性，同时也是选择、判断注浆工艺及参数的重要依据。灌注桩混凝土浇注后24h内必须进行压水，打通被混凝土包裹的出浆孔，打通压力一般在6～8MPa，压水时要密切关注并记录压水压力，瞬间压力骤减是打通压浆孔的信号。
4.4压浆施工
4.4.1注浆压力
该工程设计提供最大灌浆压力控制值为3MPa，实际压浆过程中根据压水压力及以桩顶周边地面不发生显著变化和邻近建(构)筑物不受影响，或桩顶上抬量不大于3.0mm;并且桩侧和桩端土体不发生结构破坏或仅发生局部的和少量的破坏进行控制。
4.4.2注浆量控制
注浆量的估算根据桩端持力层的岩土性状、沉渣量及桩径等因素预先设计，一般设计注入量可按下式估算:
式中:为每桩注入量(m3);为需加固段高，H视桩底介质定;A为浆液损耗系数，η1.15～1.3;为孔隙率或裂隙率;R为浆液有效扩散半径(m);β为浆液充填系数，0.4～0.9.
依据上列公式及注浆情况，单桩注浆量控制在2m3较适宜。
4.4.3压浆
压浆前用清水湿润和清洗管路，初始压浆水灰比采用0.7～0.8，压力稳定后采用0.5～0.6，注浆时需严密监视注浆压力，保持一定的注浆速度。如泵压超过设计值时，应停止注浆10～20min后继续注浆至设计参数。注浆量应满足设计要求。注浆完毕后，应立即关闭所有阀门，封好管口，以防浆液返出。
5效果评价
压浆后28d，第三方对灌注桩进行超声波及静载荷试验检测，与未进行后压浆的桩进行比较，有以下显著效果:
1)经超声波检测，波形所反映的桩身混凝土在连续性、完整性、均匀性方面均比较好;
2)静载荷试验的单桩承载力特征值均超过设计值，相比之下，压漿后桩的承载力可提高30%～50%左右，甚至可到75%(因地质情况不同而不同)；
6结语
随着大口径、超长钻孔灌注桩的广泛应用，后压浆技术的引入具有深远意义。
参考文献：
[1]王志勇．钻孔灌注桩后压浆技术原理与应用［J］．西部探矿工程，2008．
[2]曹净．钻孔灌注桩后压浆最大压力分析［J］．工业建筑，2008．