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摘要:随着现代建筑规模的日益扩大，对基础工程的承载力有了更高的要求。钻孔灌注桩因具有施工简单、承载力大等优点已被广泛运用与现代建筑中，而钻孔灌注桩在端后的注浆施工不仅可以进一步提高承载力，而且经济合理。本文将结合工程实例，详细分析钻孔灌注桩端后注浆施工的技术。
关键词:钻孔灌注桩；桩端后注浆；施工技术；分析
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
钻孔灌注桩端后注浆施工技术在工业与民用建筑、道路桥梁等土木工程领域中的应用较为广泛，是用于提高桩基单桩承载力、减小桩基变形的一项新技术。这项技术是通过将具有一定温度的水泥浆浇入桩底，利用胶结固化沉渣等方法提高灌注桩的承载力，从而降低工程造价。因此，钻孔灌注桩端后注浆施工技术越来越受到相关部门人员的重视而广泛应用。
1 桩端后注浆的施工技术
桩的端部对注浆材料来说是开放空间，桩端注浆在地层深处属于隐蔽工程，目前很难检测，要实现上述目标则主要依靠好的注浆工艺。好的注浆工艺要求根据实际情况，精心设计，认真施工，及时调控。桩端后注浆施工工艺流程:灌注桩成孔钢筋笼制作—压浆管制作—灌注桩清孔—压浆管绑扎—下钢筋笼—水下灌注桩身混凝土—后压浆施工。施工工艺方法有下面主要的内容:
(1)注浆头制作及注浆管埋设
桩端注浆管一种类型是采用φ30～φ50钢管，壁厚大于2mm。制作钢筋的同时制作压浆管，注浆头制作是将钢管的底端用榔头敲成尖形开口，钢管下部差不多40cm位置打上4个φ8的小孔，共4排，在小孔中放置图钉，然后用绝缘胶布同时加硬包装带包裹缠绕，主要防止小孔被混凝土堵掉。钢管可作为钢筋笼的主筋，用丝扣连接或外加短套管电焊，但要注意不能漏浆。现在也有用自行车内胎包扎注浆头的，也有采用专用单向阀或U型管的。每根桩一般应埋设2根注浆管。对大于1500mm桩径的桩需埋设3根。桩的长度越长，注浆管径就越大，两管应沿钢筋笼内侧对称放置，注浆管应比通常配筋的钢筋笼长50～100mm。桩端注浆管一直到桩顶，顶端临时进行封闭。对于地下室工程，在基坑开挖段内注浆管不能有连接接头，以免漏浆。预埋的注浆管应做好保护，避免产生弯曲。
(2)桩的注浆时间
泥浆护壁灌注桩水下混凝土需7d左右的初凝期，故注浆时间宜在混凝土初凝后(即10～20d左右)进行。过早注浆，会因为桩身混凝土强度过低而破坏，另外可能因已开塞的管子由于承压水的沙子倒灌使注浆管内充填黄沙而堵塞；开塞注浆过晚，难以使桩端已硬化的混凝土形成注浆通道，从而使注浆头打不开。大量工程实践表明，一般是边开塞边注浆。
(3)注浆泵
注浆泵应采用最大注浆压力10MPa以上，排浆量5立方米每分钟的高压注浆泵。
(4)压水试验(开塞)
压水试验是必须的一道重要工序。成桩后至开始注浆前，通过压水试验来确定可灌性。压水试验是选择注浆参数的一种重要依据。此外，压水试验还可探明、疏通注浆通道，提高桩端底部可灌性的特殊作用。压水试验不对注浆固结体的质量造成影响。因为受注体是开放空间。不管是压水试验注入的水，或是注浆液中的水，都会在注浆压力下逐渐从桩端底部向外渗透扩散。一般情况下宜按2～3级压力逐级进行，并且有一定压水时间和压水量，压水量控制在0.6立方米上下，开塞压力小于8MPa。如一管压水时从另一管冒水，表示是连通的。通常单管压下的水能不断下灌也表示已开通。压水开通后应马上初注。
(5)初注
如果压水试验没问题，就要通过高压泵和预埋管将配制好的水泥浆(要求压力泵的最大压力10MPa以上)注入到桩端砾石层中去。开始注浆时压力一般较小，浆液由稀到稠。初注要时刻关注注浆量、注浆压力和注浆皮管的变化，并且注浆节奏要注意。同时桩的上抬量用百分表检测。
(6)注浆量
注浆量是指单桩注浆的水泥用量，合理的注浆量应由桩端土层类别、渗透性能、桩长、桩径、成渣量施工工艺、上部结构的设计要求和荷载特点等诸因素确定，它与土层的孔隙率以及桩间距有关，取决于土层的孔隙率。一般￠800桩建议注浆量为1000～2500kg水泥；￠1000桩建议注浆量为1500～4000kg水泥。一般注浆常用双控，以注浆量为主要控制条件，注浆压力为辅助控制条件。
(7)注浆压力
注浆压力是注浆施工效果好坏的关键因素之一。决定注浆压力的因素较多，现在还无法用公式定量表示，只能根据以往的施工经验和注浆前注水试验数据确定。要确定桩端后注浆压力下列3个方面内容要考虑:
1)桩身在注浆时不能向上产生严重位移，最终注浆压力要不大于桩向上的摩阻力；
2)桩端、桩身混凝土在最终注浆压力作用下要尽可能少破坏；
3)最终注浆压力要使桩端加固明显，形成扩大头，注浆量要达到设计要求，。
(8)浆液浓度
不同浆体的浓度其效果有所不同:稀浆(水灰比一般为0.7:1)用于预定范围的周边地带的加固，渗透能力强，便于输送；浓度中等浆体(水灰比一般为0.5:1)起充填、挤密、压实作用，主要用于预定范围核心部分的加固；而浓浆(水灰比一般为0.4:1)对已注入的浆体起脱水作用。在不同阶段，调配注浆浆液的浓度，而且采用对应的注浆压力，才能将有限浆量送达并停留在桩底有效范围内。浆液浓度的选择原则一般为:根据压水试验结果选择初注浓度，一般先用稀浆，然后渐浓，最后才注浓浆。在可以灌注的情况下，尽量用浓度中等以上浆液，防止浆液無效扩散。施工单位在实际工程应用中多只使用水灰比为(0.4～0.6):1的浓浆。浆液浓度选择原则是注浆压力能维持低时用浓浆，注浆压力维持高时用稀浆，最后注入时可在浓浆中放入早强剂、固化膨胀剂和减水剂。
(9)注浆顺序
从群桩桩位平面上讲，从中心某根单桩开始由内向外注，优点是各桩注浆量能达到设计要求，但注浆压力低，扩散半径大，整个群桩浆液扩散范围很大，群桩周边边界不好围合；从群桩四周先注然后向内注，优点是群桩周边边界可以围合，但注到中心桩注浆压力很大，注浆量有可能达不到设计要求。所以具体工程注浆顺序要针对上部结构的整体性、地质条件和设计要求及施工工艺综合确定。总之，确保达到设计的注浆量是关键。
(10)注浆节奏
为了让有限浆液充填并且滞留在桩端底部有效范围内，在注浆过程中实行间歇注浆，控制注浆节奏。间歇注浆时间的多少根据压水试验情况确定，并根据在注浆过程中注浆压力的变化来分析桩底可灌性加以调节。间歇注浆的节奏需控制好，注浆效果既要明显，又要防止因为间歇时间过长而使通道堵塞。短桩在桩端底部注浆时会出现沿桩周上冒浆液现象，此时应暂停一段时间，等桩周浆液凝固后再进行注浆，这样可以使注浆量达到设计要求。
(11)终止注浆条件
①主要以单桩注浆量满足设计要求为终止注浆的条件。
②如果第一根注浆量能满足设计要求，那么另一根可以不注。
③如果第二根管注浆量仍不能达到设计要求，那么施行间歇注浆以达到设计注浆量为止。
④如果多次间歇注浆单桩注浆量仍然达不到设计要求，那么当注浆压力达到8MPa且维持5min以上时，这根桩可以终止注浆。并且对相邻桩适当加大注浆量。
⑤如果桩顶冒浆，那么推迟注浆时间或实行多次间歇注浆。
(12)注浆后的保养龄期
所谓注浆后的保龄期即桩底注浆后多少时间后可以做静载试验或作为工程桩使用的龄期，为了使桩底浆液凝固一般要求注浆后至少保养15d以上。
2 桩端压力注浆桩的经济效益工程实例分析
下面介绍具有代表意义的某工程注浆实例，该工程主楼18层有裙楼2层，地下室一层，框剪结构。主楼设计采用φ1000钻孔灌注桩，设计要求单桩竖向承载力特征值为5800kN。原持力层设计为中风化基岩，桩长约70m。地基土主要物理力学性质指标见下表。
地基土主要物理力学性质指标参数表
由于进入中风化持力层要穿过12～14m厚的卵石层以及10m厚的全风化凝灰岩层，施工难度比较大，施工质量及工期不易保证。施工各方经研究决定将持力层改为8－3卵石层，桩长约45m，桩径不变，但进行桩端后注浆。试验采用锚桩－反力装置，共进行3组试锚桩试验。每根注浆量为3.5t水泥，水灰比0.5。试桩参数见下表，Q－s曲线如图1所示。静载试验表明有效桩长45m，桩径不变在卵石层注浆后单桩竖向抗压承载力能满足原设计桩长70m入岩的设计要求。这样方案一改，每根桩缩短25m，即每根桩节省19.625m2混凝土。
试桩参数表
图1 S1试桩Q－s曲线
从图1可以看到，通过注浆，试桩在随后加载13200kN时，桩顶沉降小于20mm，桩端沉降仅为3.6mm。试桩的极限承载力至少可以取13200kN，比地质报告提供的卵砾石层作持力层的极限承载力提高约1倍。现该工程已竣工并投入使用。工后沉降观测表明，整个基础沉降约为16mm，且比较均匀。该工程商品混凝土按1000元/m2计算，每根桩减少桩长25m，整个工程共对360根φ1000钻孔灌注桩进行桩端后注浆。
整个工程节省造价为:S=πd2/4×ΔL×1000×360=7068583元而且工期缩短了3个月，经济效益明显。
3 结语
综上所述，桩端后注浆施工技术过程比较简单，施工周期较短，质量稳定可靠，不仅可以进一步提高钻孔灌注桩的承载力，而且可以节省大量成本，经济和社会的效益显著。正因为如此，桩端后注浆施工技术在工程领域内得到愈加广泛的应用。
参考文献
[1] 高卫华.桩端后注浆钻孔灌注桩施工及处理措施[J].广东科技.2011（16）
[2] 郭彩东.冲孔灌注桩桩端后注浆施工实践[J].城市建设理论研究.2011（18）
关键词:钻孔灌注桩；桩端后注浆；施工技术；分析
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
钻孔灌注桩端后注浆施工技术在工业与民用建筑、道路桥梁等土木工程领域中的应用较为广泛，是用于提高桩基单桩承载力、减小桩基变形的一项新技术。这项技术是通过将具有一定温度的水泥浆浇入桩底，利用胶结固化沉渣等方法提高灌注桩的承载力，从而降低工程造价。因此，钻孔灌注桩端后注浆施工技术越来越受到相关部门人员的重视而广泛应用。
1 桩端后注浆的施工技术
桩的端部对注浆材料来说是开放空间，桩端注浆在地层深处属于隐蔽工程，目前很难检测，要实现上述目标则主要依靠好的注浆工艺。好的注浆工艺要求根据实际情况，精心设计，认真施工，及时调控。桩端后注浆施工工艺流程:灌注桩成孔钢筋笼制作—压浆管制作—灌注桩清孔—压浆管绑扎—下钢筋笼—水下灌注桩身混凝土—后压浆施工。施工工艺方法有下面主要的内容:
(1)注浆头制作及注浆管埋设
桩端注浆管一种类型是采用φ30～φ50钢管，壁厚大于2mm。制作钢筋的同时制作压浆管，注浆头制作是将钢管的底端用榔头敲成尖形开口，钢管下部差不多40cm位置打上4个φ8的小孔，共4排，在小孔中放置图钉，然后用绝缘胶布同时加硬包装带包裹缠绕，主要防止小孔被混凝土堵掉。钢管可作为钢筋笼的主筋，用丝扣连接或外加短套管电焊，但要注意不能漏浆。现在也有用自行车内胎包扎注浆头的，也有采用专用单向阀或U型管的。每根桩一般应埋设2根注浆管。对大于1500mm桩径的桩需埋设3根。桩的长度越长，注浆管径就越大，两管应沿钢筋笼内侧对称放置，注浆管应比通常配筋的钢筋笼长50～100mm。桩端注浆管一直到桩顶，顶端临时进行封闭。对于地下室工程，在基坑开挖段内注浆管不能有连接接头，以免漏浆。预埋的注浆管应做好保护，避免产生弯曲。
(2)桩的注浆时间
泥浆护壁灌注桩水下混凝土需7d左右的初凝期，故注浆时间宜在混凝土初凝后(即10～20d左右)进行。过早注浆，会因为桩身混凝土强度过低而破坏，另外可能因已开塞的管子由于承压水的沙子倒灌使注浆管内充填黄沙而堵塞；开塞注浆过晚，难以使桩端已硬化的混凝土形成注浆通道，从而使注浆头打不开。大量工程实践表明，一般是边开塞边注浆。
(3)注浆泵
注浆泵应采用最大注浆压力10MPa以上，排浆量5立方米每分钟的高压注浆泵。
(4)压水试验(开塞)
压水试验是必须的一道重要工序。成桩后至开始注浆前，通过压水试验来确定可灌性。压水试验是选择注浆参数的一种重要依据。此外，压水试验还可探明、疏通注浆通道，提高桩端底部可灌性的特殊作用。压水试验不对注浆固结体的质量造成影响。因为受注体是开放空间。不管是压水试验注入的水，或是注浆液中的水，都会在注浆压力下逐渐从桩端底部向外渗透扩散。一般情况下宜按2～3级压力逐级进行，并且有一定压水时间和压水量，压水量控制在0.6立方米上下，开塞压力小于8MPa。如一管压水时从另一管冒水，表示是连通的。通常单管压下的水能不断下灌也表示已开通。压水开通后应马上初注。
(5)初注
如果压水试验没问题，就要通过高压泵和预埋管将配制好的水泥浆(要求压力泵的最大压力10MPa以上)注入到桩端砾石层中去。开始注浆时压力一般较小，浆液由稀到稠。初注要时刻关注注浆量、注浆压力和注浆皮管的变化，并且注浆节奏要注意。同时桩的上抬量用百分表检测。
(6)注浆量
注浆量是指单桩注浆的水泥用量，合理的注浆量应由桩端土层类别、渗透性能、桩长、桩径、成渣量施工工艺、上部结构的设计要求和荷载特点等诸因素确定，它与土层的孔隙率以及桩间距有关，取决于土层的孔隙率。一般￠800桩建议注浆量为1000～2500kg水泥；￠1000桩建议注浆量为1500～4000kg水泥。一般注浆常用双控，以注浆量为主要控制条件，注浆压力为辅助控制条件。
(7)注浆压力
注浆压力是注浆施工效果好坏的关键因素之一。决定注浆压力的因素较多，现在还无法用公式定量表示，只能根据以往的施工经验和注浆前注水试验数据确定。要确定桩端后注浆压力下列3个方面内容要考虑:
1)桩身在注浆时不能向上产生严重位移，最终注浆压力要不大于桩向上的摩阻力；
2)桩端、桩身混凝土在最终注浆压力作用下要尽可能少破坏；
3)最终注浆压力要使桩端加固明显，形成扩大头，注浆量要达到设计要求，。
(8)浆液浓度
不同浆体的浓度其效果有所不同:稀浆(水灰比一般为0.7:1)用于预定范围的周边地带的加固，渗透能力强，便于输送；浓度中等浆体(水灰比一般为0.5:1)起充填、挤密、压实作用，主要用于预定范围核心部分的加固；而浓浆(水灰比一般为0.4:1)对已注入的浆体起脱水作用。在不同阶段，调配注浆浆液的浓度，而且采用对应的注浆压力，才能将有限浆量送达并停留在桩底有效范围内。浆液浓度的选择原则一般为:根据压水试验结果选择初注浓度，一般先用稀浆，然后渐浓，最后才注浓浆。在可以灌注的情况下，尽量用浓度中等以上浆液，防止浆液無效扩散。施工单位在实际工程应用中多只使用水灰比为(0.4～0.6):1的浓浆。浆液浓度选择原则是注浆压力能维持低时用浓浆，注浆压力维持高时用稀浆，最后注入时可在浓浆中放入早强剂、固化膨胀剂和减水剂。
(9)注浆顺序
从群桩桩位平面上讲，从中心某根单桩开始由内向外注，优点是各桩注浆量能达到设计要求，但注浆压力低，扩散半径大，整个群桩浆液扩散范围很大，群桩周边边界不好围合；从群桩四周先注然后向内注，优点是群桩周边边界可以围合，但注到中心桩注浆压力很大，注浆量有可能达不到设计要求。所以具体工程注浆顺序要针对上部结构的整体性、地质条件和设计要求及施工工艺综合确定。总之，确保达到设计的注浆量是关键。
(10)注浆节奏
为了让有限浆液充填并且滞留在桩端底部有效范围内，在注浆过程中实行间歇注浆，控制注浆节奏。间歇注浆时间的多少根据压水试验情况确定，并根据在注浆过程中注浆压力的变化来分析桩底可灌性加以调节。间歇注浆的节奏需控制好，注浆效果既要明显，又要防止因为间歇时间过长而使通道堵塞。短桩在桩端底部注浆时会出现沿桩周上冒浆液现象，此时应暂停一段时间，等桩周浆液凝固后再进行注浆，这样可以使注浆量达到设计要求。
(11)终止注浆条件
①主要以单桩注浆量满足设计要求为终止注浆的条件。
②如果第一根注浆量能满足设计要求，那么另一根可以不注。
③如果第二根管注浆量仍不能达到设计要求，那么施行间歇注浆以达到设计注浆量为止。
④如果多次间歇注浆单桩注浆量仍然达不到设计要求，那么当注浆压力达到8MPa且维持5min以上时，这根桩可以终止注浆。并且对相邻桩适当加大注浆量。
⑤如果桩顶冒浆，那么推迟注浆时间或实行多次间歇注浆。
(12)注浆后的保养龄期
所谓注浆后的保龄期即桩底注浆后多少时间后可以做静载试验或作为工程桩使用的龄期，为了使桩底浆液凝固一般要求注浆后至少保养15d以上。
2 桩端压力注浆桩的经济效益工程实例分析
下面介绍具有代表意义的某工程注浆实例，该工程主楼18层有裙楼2层，地下室一层，框剪结构。主楼设计采用φ1000钻孔灌注桩，设计要求单桩竖向承载力特征值为5800kN。原持力层设计为中风化基岩，桩长约70m。地基土主要物理力学性质指标见下表。
地基土主要物理力学性质指标参数表
由于进入中风化持力层要穿过12～14m厚的卵石层以及10m厚的全风化凝灰岩层，施工难度比较大，施工质量及工期不易保证。施工各方经研究决定将持力层改为8－3卵石层，桩长约45m，桩径不变，但进行桩端后注浆。试验采用锚桩－反力装置，共进行3组试锚桩试验。每根注浆量为3.5t水泥，水灰比0.5。试桩参数见下表，Q－s曲线如图1所示。静载试验表明有效桩长45m，桩径不变在卵石层注浆后单桩竖向抗压承载力能满足原设计桩长70m入岩的设计要求。这样方案一改，每根桩缩短25m，即每根桩节省19.625m2混凝土。
试桩参数表
图1 S1试桩Q－s曲线
从图1可以看到，通过注浆，试桩在随后加载13200kN时，桩顶沉降小于20mm，桩端沉降仅为3.6mm。试桩的极限承载力至少可以取13200kN，比地质报告提供的卵砾石层作持力层的极限承载力提高约1倍。现该工程已竣工并投入使用。工后沉降观测表明，整个基础沉降约为16mm，且比较均匀。该工程商品混凝土按1000元/m2计算，每根桩减少桩长25m，整个工程共对360根φ1000钻孔灌注桩进行桩端后注浆。
整个工程节省造价为:S=πd2/4×ΔL×1000×360=7068583元而且工期缩短了3个月，经济效益明显。
3 结语
综上所述，桩端后注浆施工技术过程比较简单，施工周期较短，质量稳定可靠，不仅可以进一步提高钻孔灌注桩的承载力，而且可以节省大量成本，经济和社会的效益显著。正因为如此，桩端后注浆施工技术在工程领域内得到愈加广泛的应用。
参考文献
[1] 高卫华.桩端后注浆钻孔灌注桩施工及处理措施[J].广东科技.2011（16）
[2] 郭彩东.冲孔灌注桩桩端后注浆施工实践[J].城市建设理论研究.2011（18）