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摘要：目前高层建筑浅层地基土地承载力很难满足要求，高层建筑大部分采用了钻孔灌注桩，泥浆护壁钻孔灌注桩在成孔过程中孔壁土体易出现松动，软化及孔底沉渣，这在很大程度上降低了桩的承载力。经过桩底注浆，通过渗透、劈裂和挤密作用使桩端持力层及桩身周围土体在一定范围内形成浆液和土的结石体，改善持力层的物理学性能，恢复和提高持力层土体强度，使桩的端承力得到较大幅度的提高，减小桩的沉降量。
关键词： 桩基工程 桩承载力 桩底注浆 注浆压力 桩基检测
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1桩端注浆提高单桩承载力机理
1.1改善持力层条件、提高桩的承载力
大直径灌注桩成孔中，对桩周土扰动降低了桩端土体强度，水的水泡软化作用又进一步加剧其强度降低。桩端注浆通过渗透、劈裂和挤密作用使桩端持力层在一定范围内形成浆液和土的结石体，从而改善持力层的物理学性能，恢复和提高持力层土体强度。桩端沉渣的存在因其强度低严重影响端承力的发挥。桩端注浆通过浆液对沉渣的置换、挤密和固结作用改善或消除桩底沉渣对端承力发挥不良的影响。试验证实桩端注浆使桩的端承力得到大幅度提高。
1.2大幅提高桩侧摩阻力
钻孔过程中孔壁受扰动，特别是进入密实砂层较深的桩，成孔后孔壁附近土中应力释放，出现“松弛”现象，孔直径越大，影响越明显。桩周泥皮与桩周土体间空隙降低了桩侧摩阻力。桩端注浆在压力作用下，浆液从桩端沿桩侧向上，通过渗透、劈裂、充填、挤密和胶结作用，对桩周泥皮置换和空隙充填，在桩周形成脉状结石体，从而使桩侧摩阻力大幅提高。
1.3改善持力层受力状态和荷载传递性能
桩端注浆通过渗透(粗粒土)、劈裂(细粒土)、挤密(非饱和松散土)和胶结作用形成桩端扩大，增大了桩端受力面积，并且促使桩底及桩身周围土体固结又提高注浆区的土体强度，从而改善其受力（抗压、抗拔）状态。
1.4桩端注浆工艺流程及注浆顺序
工程建筑物边桩进行注浆以达到封闭浆液外流。然后进行中间桩注浆，并加大其注浆量，以达到在控制注浆量基础上最大限度提高注浆效果。工艺流程式：①造孔→②高压水洗孔→③注浆管理埋设→④压力试验→⑤制浆→⑥注浆→⑦达到设计预定注浆量和终压→⑧封孔→⑨钻孔检验。若检验合格，结束该桩补强加固；若不合格，重复①→⑨步骤直至合格为止。
2工程实例
杭州江干文体中心二期（主体育场）工程钱塘江沿岸工程，该工程建筑面积为15457平方米，为一座具有约13000余个座位的公共体育场，主体3层。其桩基采用钻孔灌注桩，直径有600mm、700mm、800mm三种，桩长43m左右，以42m深卵石层为持力层，桩端进入该层深度约3D。场地土层情况见表I
表I住宅楼工程土层情况
3端注浆施工质量控制
3.1机械及材料选用
注浆泵型号：PWF200/15，最大注浆压力为15Mpa，配1寸高压注浆胶管；水灰比：0.6:1-0.4:1。
3.2施工过程
测设平面控制网，埋设与复核桩基定位桩→拆除地表面障碍物，埋设护筒→桩机就位，复核机塔，钻杆的垂直→垂直成孔，洗孔至沉渣厚度小于10cm→接长与就位钢筋。随同放置注浆管→混凝土施工→混凝土施工后3-7d，注浆管清水洗管→灌注水泥浆→成桩。注浆管随钢筋笼下放，固定于笼外侧。
3.3注浆量的控制
每根桩注浆量为2t，最大注浆压力控制在9Mpa。采用注浆量和压力双控，满足注浆量2t，（每根注浆管注浆量不小于1t）或注浆压力9Mpa为桩端终止注浆标准。桩体混凝土浇灌24h后进行清水开塞，3-7d后即可进行后压浆施工。
3.4保证钢筋及注浆管下到底的措施
因本工程卵砾石层厚度比较大，在10m以上，正循环成孔后第一次清孔孔底沉渣厚度大于1m。如提钻后即下钢筋笼，因孔底沉渣太多，无法保证钢筋笼及注浆管下到孔底，为此采取了先进行气举反循环清孔，至孔底沉渣小于10cm后，停止清孔，再按要求将钢筋笼及注浆管一同下入孔内。
3.5保证注浆管连接牢固的措施
当注浆管绑扎在钢筋笼上埋设时，由于钻孔灌注桩成孔工艺的要求，注浆管必须分段埋设。由于注浆管在注浆过程中要承受很大的压力。因此保证接头的质量就显得尤为重要。注浆管布设在钢筋笼上，位于笼的外侧，接头不严密，将有可能使浆液冲破桩身混凝土保护层，达不到预定的效果。为此要求每段注浆管接头焊接一定要牢固、紧密。制作时注浆管是挂在钢筋笼上，一旦下入孔内，就要求将注浆管与钢筋笼用电焊连接在一起，保证连接质量，防止注浆管上下串动及在接头处开裂、折断等事故的发生，影响后期的注浆质量。
3.6防止注浆管上浮的措施
在进行水下混凝土浇灌时，当导管中的球塞剪掉后，混凝土迅速下串，冲击孔底，然后立即上浮。这就有可能引起注浆管的上浮，如不及时处理，将直接影响注浆效果。因此，从浇灌混凝土开始就立即观察注浆管的上浮情况，如发现上浮应及时处理。一般注浆管和钢筋笼焊在一起后下入孔内，可以减少注浆管上浮事故的发生。
3.7加强对注浆管的保护
注浆管埋设好后，要立即向管内灌注满清水，同时把注浆管上口封闭，以减少管内外压力差，防止注浆管的变形和异物的掉入，堵塞管路，影响注浆效果。
4注浆时间选择
因后注浆是通过高压实现的，故要求桩身具有一定的强度，注浆时间不能太早；但太晚也会因桩周护壁泥皮硬化造成注浆困难，影响浆液向上泛浆挤入桩周土体，从而导致浆液向远处流失而达不到最佳注浆效果。桩底后注浆的最佳时间一般选择在成桩后10-20天内，本工程选在成桩后20天。
5桩底后注浆的技术参数及要求
水泥浆水灰比：一般用素水泥浆，水泥用32.5#普通硅酸盐水泥浆液，水灰比（重量）为0.5：1；开始时为避免注浆管堵塞，水灰比可提高些（2：1），在注浆中间阶段可稳定在0.5：1。
注浆压力：注浆压力的确定要考虑三方面的因素：①最终注浆压力要小于桩身上抬的摩擦阻力；②最终注浆压力要确保桩端的桩身混凝土不破坏；③最终注浆压力要使注浆量保证达到设计要求形成的桩端增强体。本工程注浆初始和终止阶段压力控制在3MPa，中间阶段压力控制在2MPa。
注浆量：每根桩的注浆量Q可由下面的经验公式进行计算：
Q=KLF
式中：K——综合影响系数（孔浅地层松散时取1.5；孔深地层密实时取1. 0）；
L——注浆高度（较大桩取2.0m，较小桩取5.0m）；
F——桩截面面积。
合理的注浆量受桩端和桩侧土层类别、渗透系数、桩径、桩长、承载力增幅、沉渣厚度等的影响。
本工程实际注浆量以现場试注为依据，直径600mm者的水泥用量1.6T；直径700mm者的水泥用量1.8T；直径800mm者的水泥用量2.0T。
本工程注浆终止标准以注浆量为主，并参考注浆压力的大小；如果水泥浆向另一注浆管外溢，并且注浆压力超过3 MPa，则说明已注满。
6结语
本工程桩底注浆工程桩静压测试结果与周边未注浆同类情况工程桩测试结果比较，实施了桩端后注浆技术的钻孔灌注桩单桩承载力提高了25.30%，沉降量减小了10.5%。实践证明：在持力层以中粗砂砾及卵石为主的地基中，运用桩端后注浆技术，压力浆体更易扩散，使桩端持力层在一定范围内易形成浆液和土的结合体，改善了持力层的物理力学性能，恢复和提高了持力层土体强度，有效提高桩的承载力减小桩的沉降量。
参考文献：
[1]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）
[2]《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）
[3]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》 （GB50202-2002）
关键词： 桩基工程 桩承载力 桩底注浆 注浆压力 桩基检测
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1桩端注浆提高单桩承载力机理
1.1改善持力层条件、提高桩的承载力
大直径灌注桩成孔中，对桩周土扰动降低了桩端土体强度，水的水泡软化作用又进一步加剧其强度降低。桩端注浆通过渗透、劈裂和挤密作用使桩端持力层在一定范围内形成浆液和土的结石体，从而改善持力层的物理学性能，恢复和提高持力层土体强度。桩端沉渣的存在因其强度低严重影响端承力的发挥。桩端注浆通过浆液对沉渣的置换、挤密和固结作用改善或消除桩底沉渣对端承力发挥不良的影响。试验证实桩端注浆使桩的端承力得到大幅度提高。
1.2大幅提高桩侧摩阻力
钻孔过程中孔壁受扰动，特别是进入密实砂层较深的桩，成孔后孔壁附近土中应力释放，出现“松弛”现象，孔直径越大，影响越明显。桩周泥皮与桩周土体间空隙降低了桩侧摩阻力。桩端注浆在压力作用下，浆液从桩端沿桩侧向上，通过渗透、劈裂、充填、挤密和胶结作用，对桩周泥皮置换和空隙充填，在桩周形成脉状结石体，从而使桩侧摩阻力大幅提高。
1.3改善持力层受力状态和荷载传递性能
桩端注浆通过渗透(粗粒土)、劈裂(细粒土)、挤密(非饱和松散土)和胶结作用形成桩端扩大，增大了桩端受力面积，并且促使桩底及桩身周围土体固结又提高注浆区的土体强度，从而改善其受力（抗压、抗拔）状态。
1.4桩端注浆工艺流程及注浆顺序
工程建筑物边桩进行注浆以达到封闭浆液外流。然后进行中间桩注浆，并加大其注浆量，以达到在控制注浆量基础上最大限度提高注浆效果。工艺流程式：①造孔→②高压水洗孔→③注浆管理埋设→④压力试验→⑤制浆→⑥注浆→⑦达到设计预定注浆量和终压→⑧封孔→⑨钻孔检验。若检验合格，结束该桩补强加固；若不合格，重复①→⑨步骤直至合格为止。
2工程实例
杭州江干文体中心二期（主体育场）工程钱塘江沿岸工程，该工程建筑面积为15457平方米，为一座具有约13000余个座位的公共体育场，主体3层。其桩基采用钻孔灌注桩，直径有600mm、700mm、800mm三种，桩长43m左右，以42m深卵石层为持力层，桩端进入该层深度约3D。场地土层情况见表I
表I住宅楼工程土层情况
3端注浆施工质量控制
3.1机械及材料选用
注浆泵型号：PWF200/15，最大注浆压力为15Mpa，配1寸高压注浆胶管；水灰比：0.6:1-0.4:1。
3.2施工过程
测设平面控制网，埋设与复核桩基定位桩→拆除地表面障碍物，埋设护筒→桩机就位，复核机塔，钻杆的垂直→垂直成孔，洗孔至沉渣厚度小于10cm→接长与就位钢筋。随同放置注浆管→混凝土施工→混凝土施工后3-7d，注浆管清水洗管→灌注水泥浆→成桩。注浆管随钢筋笼下放，固定于笼外侧。
3.3注浆量的控制
每根桩注浆量为2t，最大注浆压力控制在9Mpa。采用注浆量和压力双控，满足注浆量2t，（每根注浆管注浆量不小于1t）或注浆压力9Mpa为桩端终止注浆标准。桩体混凝土浇灌24h后进行清水开塞，3-7d后即可进行后压浆施工。
3.4保证钢筋及注浆管下到底的措施
因本工程卵砾石层厚度比较大，在10m以上，正循环成孔后第一次清孔孔底沉渣厚度大于1m。如提钻后即下钢筋笼，因孔底沉渣太多，无法保证钢筋笼及注浆管下到孔底，为此采取了先进行气举反循环清孔，至孔底沉渣小于10cm后，停止清孔，再按要求将钢筋笼及注浆管一同下入孔内。
3.5保证注浆管连接牢固的措施
当注浆管绑扎在钢筋笼上埋设时，由于钻孔灌注桩成孔工艺的要求，注浆管必须分段埋设。由于注浆管在注浆过程中要承受很大的压力。因此保证接头的质量就显得尤为重要。注浆管布设在钢筋笼上，位于笼的外侧，接头不严密，将有可能使浆液冲破桩身混凝土保护层，达不到预定的效果。为此要求每段注浆管接头焊接一定要牢固、紧密。制作时注浆管是挂在钢筋笼上，一旦下入孔内，就要求将注浆管与钢筋笼用电焊连接在一起，保证连接质量，防止注浆管上下串动及在接头处开裂、折断等事故的发生，影响后期的注浆质量。
3.6防止注浆管上浮的措施
在进行水下混凝土浇灌时，当导管中的球塞剪掉后，混凝土迅速下串，冲击孔底，然后立即上浮。这就有可能引起注浆管的上浮，如不及时处理，将直接影响注浆效果。因此，从浇灌混凝土开始就立即观察注浆管的上浮情况，如发现上浮应及时处理。一般注浆管和钢筋笼焊在一起后下入孔内，可以减少注浆管上浮事故的发生。
3.7加强对注浆管的保护
注浆管埋设好后，要立即向管内灌注满清水，同时把注浆管上口封闭，以减少管内外压力差，防止注浆管的变形和异物的掉入，堵塞管路，影响注浆效果。
4注浆时间选择
因后注浆是通过高压实现的，故要求桩身具有一定的强度，注浆时间不能太早；但太晚也会因桩周护壁泥皮硬化造成注浆困难，影响浆液向上泛浆挤入桩周土体，从而导致浆液向远处流失而达不到最佳注浆效果。桩底后注浆的最佳时间一般选择在成桩后10-20天内，本工程选在成桩后20天。
5桩底后注浆的技术参数及要求
水泥浆水灰比：一般用素水泥浆，水泥用32.5#普通硅酸盐水泥浆液，水灰比（重量）为0.5：1；开始时为避免注浆管堵塞，水灰比可提高些（2：1），在注浆中间阶段可稳定在0.5：1。
注浆压力：注浆压力的确定要考虑三方面的因素：①最终注浆压力要小于桩身上抬的摩擦阻力；②最终注浆压力要确保桩端的桩身混凝土不破坏；③最终注浆压力要使注浆量保证达到设计要求形成的桩端增强体。本工程注浆初始和终止阶段压力控制在3MPa，中间阶段压力控制在2MPa。
注浆量：每根桩的注浆量Q可由下面的经验公式进行计算：
Q=KLF
式中：K——综合影响系数（孔浅地层松散时取1.5；孔深地层密实时取1. 0）；
L——注浆高度（较大桩取2.0m，较小桩取5.0m）；
F——桩截面面积。
合理的注浆量受桩端和桩侧土层类别、渗透系数、桩径、桩长、承载力增幅、沉渣厚度等的影响。
本工程实际注浆量以现場试注为依据，直径600mm者的水泥用量1.6T；直径700mm者的水泥用量1.8T；直径800mm者的水泥用量2.0T。
本工程注浆终止标准以注浆量为主，并参考注浆压力的大小；如果水泥浆向另一注浆管外溢，并且注浆压力超过3 MPa，则说明已注满。
6结语
本工程桩底注浆工程桩静压测试结果与周边未注浆同类情况工程桩测试结果比较，实施了桩端后注浆技术的钻孔灌注桩单桩承载力提高了25.30%，沉降量减小了10.5%。实践证明：在持力层以中粗砂砾及卵石为主的地基中，运用桩端后注浆技术，压力浆体更易扩散，使桩端持力层在一定范围内易形成浆液和土的结合体，改善了持力层的物理力学性能，恢复和提高了持力层土体强度，有效提高桩的承载力减小桩的沉降量。
参考文献：
[1]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）
[2]《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）
[3]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》 （GB50202-2002）