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摘要：钻孔灌注桩后压浆技术是土体加固技术与桩基施工技术的有机结合，在桩身砼达到预定强度后，用注浆泵将水泥浆或水泥与其他材料的混合浆液，通过预置于桩身中的管路压入桩周或桩端土层中，桩周(身)压浆会使桩土间界面的几何和力学条件得以改善，桩端压浆将使桩底沉渣、施工桩孔时桩端受到扰动的持力层得到有效的加固或压密，进而提高桩的承载力。
关键词： 桥梁；灌注桩；后压浆；承载力
随着我国城市建设的不断发展，对桩基础的承载力提出了更高的要求，一般方法是加大加长桩身，然而这将大大提高单桩的成本和施工难度，同时由于钻孔灌注桩施工工艺本身存在的缺陷，尤其是钻孔灌注桩桩底存在的沉渣很大程度上影响着桩的承载力。钻孔灌注桩后压浆技术很好地解决桩基施工工艺本身存在的缺陷，缩短了桩长并提高了桩的承载力。在某立交工程的施工中，我们采用钻孔灌注桩后压浆技术并取得了很好的效果。
1、设计概况
某立交工程桩基础均为摩擦桩，共计190根，桩长分别为：35m、40m、45m、48m，灌注桩为水下C25混凝土。计划采用后压浆技术以缩短桩长（45m桩变为38m，40m桩变为35m），为保证施工的顺利进行和结构的安全可靠，提供桩基设计和施工的科学依据，根据国家有关规范，须通过试桩确定和验证其桩基单桩极限承载力。
2、试桩原理
自平衡测桩法是在桩身平衡点位置安设荷载箱，沿垂直方向加载，即可同时测得荷载箱上、下部各自承载力。
自平衡测桩法的主要装置是一种经特别设计可用于加载的荷载箱，主要由活塞、顶盖、底盖及箱壁四部分组成，顶、底盖的外径略小于桩的外径，在顶、底盖上布置位移棒，将荷载箱与钢筋笼焊接成一体放入桩体后，即可浇筑混凝土成桩。
试验时，在地面上通过油泵加压，随着压力增加，荷载箱将同时向上、下发生变位，促使桩侧阻力及桩端阻力的发挥。
试验开始后，荷载箱产生的荷载沿着桩身轴向上、下传递，假设基桩受荷后，桩身结构完好，则在各级荷载下混凝土产生的应变量等于钢筋产生的应变量，通过量测预先埋在桩体内的钢筋应变计，可以实测到各钢筋应变计在每级荷载作用下所得的应力-应变关系，可以推出相应桩截面的应力-应变关系，那么相应桩截面微分单元内的应变量亦可求得。由此便可求得在各级荷载作用下各桩截面的桩身轴力，摩阻力随荷载和深度变化的传递规律。
3、具体施工方法
钻孔灌注桩后压浆技术，其包括了两个施工过程：一是钻孔灌注桩施工，二是后压浆施工。
3.1、下钢筋笼浇筑混凝土
3.1.1 地面上绑扎和焊接钢筋笼，由施工单位负责，测试单位配合，位移棒外护管、声测管连接用套筒围焊，确保护管不渗泥浆，位移棒采用丝扣连接，并用管钳拧紧，与钢筋笼绑扎成整体，
3.1.2 荷载箱立放在平整地面上，吊车将上节钢筋笼吊起与荷载箱上顶板焊接，保证钢筋笼与荷载箱在同一水平线上，再点焊喇叭筋，喇叭筋上端与主筋，下端与内圆边缘点焊，保证荷载箱水平度小于3%，然后荷载箱下底板与下节钢筋笼连接，焊接下喇叭筋。
3.1.3 试桩混凝土标高同工程桩，导管通过荷载箱到达桩端浇筑混凝土，当混凝土接近荷载箱时，拔导管速度应放慢，当荷载箱上部混凝土大于2.5米时导管底端方可拔过荷载箱，浇混凝土至设计桩顶，荷载箱下部混凝土塌落度宜大于200mm，便于混凝土在荷载箱处上翻。
3.1.4 埋完荷载箱，保护油管及钢管封头（用钢板焊，防止水泥浆漏入）。
3.1.5 浇筑混凝土时，要求制作一定数量的试块，待测试时作混凝土强度，弹性模量试验。
3.1.6 试桩周围10米内不得有较大震动，采用一根平衡梁作为基准梁，用I32a工字钢，平衡梁两端间距至少大于8米，一端焊接在基准桩上，一端自由支撑于基准桩上，基准桩采用I32a工字钢打入地面深度至少大于3米。
3.2、压浆
3.2.1、作用原理：
在施工灌注桩时将钢管沿桩钢筋笼内壁埋设,桩混凝土强度满足要求后,将水泥浆液通过钢管由压力作用压入桩端的孔隙中,使得原本松散的沉渣、碎石、土粒和缝隙胶结成一个高强度的结合体。水泥浆液在压力作用下由桩端沿孔隙里向四周扩散，对于单桩区域,向四周扩散相当于增加了端部的直径,向下扩散相当于增加了桩长；群桩区域所有的浆液连成一片,使得桩底层成为一个整体,从而使得原来不满足要求的持力层满足结构承载力的要求。在钻孔灌注桩施工过程中,无论如何清孔,孔底都会留有或多或少的沉渣；在初灌时,混凝土从细长的导管落下,因落差太大造成桩底部位的混凝土离析形成粗骨料堆集；孔壁的泥皮阻碍了桩身与桩周土的结合,降低了摩擦系数,以上几点都影响到灌注桩的桩端承载力和侧壁摩阻力。浆液压入桩端后首先和桩端的沉渣、离析的粗骨料相结合,增强该部分的密实程度,提高了承载力；浆液沿着桩身和土层的结合层上返,消除了泥皮,提高了桩侧摩阻力,同时浆液横向渗透到桩侧土层中也起到了加大桩径的作用。以上几点均对提高灌注桩的单桩承载力起到不可忽视的作用。
3.2.2、压浆参数的设定
压浆参数主要包括压浆水灰比、压浆量以及压浆压力,由于地质条件的不同,不同工程就有不同的参数。因此在桩施工前,应该根据以往工程的实践情况，先设定参数,然后根据设定的参数,进行试桩的施工,试桩完成后达到设计的强度,进行桩的静载试验,最终确定试验参数。
① 水灰比：水灰比取决于土层，根据土的饱和度和渗透性确定。水泥浆性能要求：
a 压浆水泥采用Po42.5MPa普通硅酸盐无结块的双检水泥。
b 强度要求：7天强度不小于5.0 Mpa。
c 水泥浆性能要求：浆液的水灰比0.5-0.7，随着压浆的进程先稀后浓；
d 严格控制浆液配比，搅拌时间不少于2min，浆液进入储浆桶时必须用16目纱网进行2次过滤，防止杂物堵塞压浆孔及管路。
e外加剂：掺入2-3%U型微膨胀剂。 ②压浆量：
a 总压浆量：每根桩总压浆量为3.75t；
b 压浆量分配：分三批连续压浆。每根压浆管压入水泥浆1.25t，分三批连续从三根压浆管压入。
c压浆流量: <75L/min；
③压浆压力：工作压力3.0Mpa，控制最大压力6.0 MPa；持荷时间5min。
3.2.3、施工要点
①压浆管的制作
在制作钢筋笼的同时制作压浆管（利用声测管）。压浆管采用直径为Φ57mm 的钢管制作,接头采用丝扣连接,下口用钢板围焊封闭严密，上口用木塞堵死。压浆管长度比桩身长度多出约50cm,在桩底部伸出20cm,上部高出桩顶混凝土面20～30cm 但不得露出地面以便于保护。压浆管在最下部20cm制作成压浆喷头,在该部分采用钻头均匀钻出4 排(每排4 个) 、间距3cm、直径3mm的压浆孔作为压浆喷头；其构成由三层组成：第一层用能将压浆孔堵严图钉,第二层在外面套上同直径的自行车内胎，第三层在两端用胶带封严；这样压浆喷头就形成了一个简易的单向装置:当注浆时压浆管中压力将车胎迸裂、图钉弹出,水泥浆通过注浆孔和图钉的孔隙压入土层中,而混凝土灌注时该装置又保证混凝土浆不会将压浆管堵塞。
②压浆管的布置
将3根压浆管对称绑在钢筋笼内侧,在钢筋笼吊装安放过程中要注意对压浆管的保护,钢筋笼不得扭曲,以免造成压浆管在丝扣连接处松动,喷头部分应加混凝土垫块保护,不得摩擦孔壁以免车胎破裂造成压浆孔的堵塞。按照规范要求灌注混凝土。
压浆管布置原则：
a 保证压浆的均匀性。
b 便于安装和保护。
按照上述原则，压浆管均沿钢筋笼均匀布置，并绑扎在钢筋笼内侧。
③压浆施工顺序
压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆,压浆先施工周圈桩位再施工中间桩；压浆时采用2 根桩循环压浆,即先压第1根桩的A管,压完后再压另1根桩的A管,然后依次为第1 根桩的B管和第2根桩的B管,这样就能保证同一根桩2根管压浆时间间隔30min以上,给水泥浆一个在持力土层中有扩散的时间。压浆时应做好施工记录,记录的内容应包括施工时间、压浆开始及结束时间、压浆数量以及出现的异常情况和处理的措施等。
3.2.4、施工技术要求及注意事项：
压浆作业时，流量宜控制在30-50L/min，原则上先稀后稠；被压浆桩离正在成孔成桩作业的桩的距离不宜小于10倍桩径；压浆时，应对同一根桩的每个压浆管依次实施等量压浆。
后压浆施工过程中，要经常检查各项施工工艺参数，有异常则相应处理。每次压浆结束后，及时清洗高压压浆管、泵、搅拌机等设备。
在混凝土浇注24-48h内用高压水从压浆管压入，将橡胶皮撕裂；在超声波检测结束和混凝土强度达到设计强度80%以上时，即可向管内压浆。
当有压浆管压浆量达不到设计要求而压力值很高无法压浆时，其未压入的水泥量由其余管均匀分配压入；如果长时间压力值低于正常值、地面冒浆、周围桩孔串浆则改为间歇压浆，时间不宜过长，否则会引起管内因凝结而堵管，如果时间很长，则向管内压入清水清洗导管和桩端压浆装置。
终止压浆总的控制原则是以压浆量为主，压力控制为辅。只要满足一下三个条件之一，就可终止压浆：
a、压浆量达到设计要求。
b、压浆总量达到设计值的80%，且压浆压力达到设计值的150%并维持5min以上。
3.2.5、经过试桩阶段的测试后，通过对试验数据的整理分析，得出如下结论：
11-g检测桩极限承载力为10539KN；特征值5269KN；
11-f检测桩极限承载力为13731KN；特征值6866KN。满足承载力要求
3.2.5、压浆施工中出现的问题和相应措施
① 喷头打不开
压力达到10MPa 以上仍然打不开压浆喷头,说明喷头部位已经损坏,不要强行增加压力,可在另一根管中补足压浆数量。
② 出现冒浆
压浆时常会发生水泥浆沿着桩侧或在其他部位冒浆的现象,若水泥浆液是在其他桩或者地面上冒出,说明桩底已经饱和,可以停止压浆;若从本桩侧壁冒浆,压浆量也满足或接近了设计要求,可以停止压浆;若从本桩侧壁冒浆且压浆量较少,可将该压浆管用清水或用压力水冲洗干净,等到第2 天原来压入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重新压浆。
③单桩压浆量不足
压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆,压浆先施工周圈桩形成一个封闭圈,再施工中间,能保证中间桩位的压浆质量,若出现个别桩压浆量达不到设计要求,可视情况加大临近桩的压浆量作为补充。
4、总结
钻孔灌注桩采用后压浆工艺后，其承载力得到大幅度的提高且沉降明显减少，具有显著的经济效益和良好的社会效益，值得在工程中推广应用。
关键词： 桥梁；灌注桩；后压浆；承载力
随着我国城市建设的不断发展，对桩基础的承载力提出了更高的要求，一般方法是加大加长桩身，然而这将大大提高单桩的成本和施工难度，同时由于钻孔灌注桩施工工艺本身存在的缺陷，尤其是钻孔灌注桩桩底存在的沉渣很大程度上影响着桩的承载力。钻孔灌注桩后压浆技术很好地解决桩基施工工艺本身存在的缺陷，缩短了桩长并提高了桩的承载力。在某立交工程的施工中，我们采用钻孔灌注桩后压浆技术并取得了很好的效果。
1、设计概况
某立交工程桩基础均为摩擦桩，共计190根，桩长分别为：35m、40m、45m、48m，灌注桩为水下C25混凝土。计划采用后压浆技术以缩短桩长（45m桩变为38m，40m桩变为35m），为保证施工的顺利进行和结构的安全可靠，提供桩基设计和施工的科学依据，根据国家有关规范，须通过试桩确定和验证其桩基单桩极限承载力。
2、试桩原理
自平衡测桩法是在桩身平衡点位置安设荷载箱，沿垂直方向加载，即可同时测得荷载箱上、下部各自承载力。
自平衡测桩法的主要装置是一种经特别设计可用于加载的荷载箱，主要由活塞、顶盖、底盖及箱壁四部分组成，顶、底盖的外径略小于桩的外径，在顶、底盖上布置位移棒，将荷载箱与钢筋笼焊接成一体放入桩体后，即可浇筑混凝土成桩。
试验时，在地面上通过油泵加压，随着压力增加，荷载箱将同时向上、下发生变位，促使桩侧阻力及桩端阻力的发挥。
试验开始后，荷载箱产生的荷载沿着桩身轴向上、下传递，假设基桩受荷后，桩身结构完好，则在各级荷载下混凝土产生的应变量等于钢筋产生的应变量，通过量测预先埋在桩体内的钢筋应变计，可以实测到各钢筋应变计在每级荷载作用下所得的应力-应变关系，可以推出相应桩截面的应力-应变关系，那么相应桩截面微分单元内的应变量亦可求得。由此便可求得在各级荷载作用下各桩截面的桩身轴力，摩阻力随荷载和深度变化的传递规律。
3、具体施工方法
钻孔灌注桩后压浆技术，其包括了两个施工过程：一是钻孔灌注桩施工，二是后压浆施工。
3.1、下钢筋笼浇筑混凝土
3.1.1 地面上绑扎和焊接钢筋笼，由施工单位负责，测试单位配合，位移棒外护管、声测管连接用套筒围焊，确保护管不渗泥浆，位移棒采用丝扣连接，并用管钳拧紧，与钢筋笼绑扎成整体，
3.1.2 荷载箱立放在平整地面上，吊车将上节钢筋笼吊起与荷载箱上顶板焊接，保证钢筋笼与荷载箱在同一水平线上，再点焊喇叭筋，喇叭筋上端与主筋，下端与内圆边缘点焊，保证荷载箱水平度小于3%，然后荷载箱下底板与下节钢筋笼连接，焊接下喇叭筋。
3.1.3 试桩混凝土标高同工程桩，导管通过荷载箱到达桩端浇筑混凝土，当混凝土接近荷载箱时，拔导管速度应放慢，当荷载箱上部混凝土大于2.5米时导管底端方可拔过荷载箱，浇混凝土至设计桩顶，荷载箱下部混凝土塌落度宜大于200mm，便于混凝土在荷载箱处上翻。
3.1.4 埋完荷载箱，保护油管及钢管封头（用钢板焊，防止水泥浆漏入）。
3.1.5 浇筑混凝土时，要求制作一定数量的试块，待测试时作混凝土强度，弹性模量试验。
3.1.6 试桩周围10米内不得有较大震动，采用一根平衡梁作为基准梁，用I32a工字钢，平衡梁两端间距至少大于8米，一端焊接在基准桩上，一端自由支撑于基准桩上，基准桩采用I32a工字钢打入地面深度至少大于3米。
3.2、压浆
3.2.1、作用原理：
在施工灌注桩时将钢管沿桩钢筋笼内壁埋设,桩混凝土强度满足要求后,将水泥浆液通过钢管由压力作用压入桩端的孔隙中,使得原本松散的沉渣、碎石、土粒和缝隙胶结成一个高强度的结合体。水泥浆液在压力作用下由桩端沿孔隙里向四周扩散，对于单桩区域,向四周扩散相当于增加了端部的直径,向下扩散相当于增加了桩长；群桩区域所有的浆液连成一片,使得桩底层成为一个整体,从而使得原来不满足要求的持力层满足结构承载力的要求。在钻孔灌注桩施工过程中,无论如何清孔,孔底都会留有或多或少的沉渣；在初灌时,混凝土从细长的导管落下,因落差太大造成桩底部位的混凝土离析形成粗骨料堆集；孔壁的泥皮阻碍了桩身与桩周土的结合,降低了摩擦系数,以上几点都影响到灌注桩的桩端承载力和侧壁摩阻力。浆液压入桩端后首先和桩端的沉渣、离析的粗骨料相结合,增强该部分的密实程度,提高了承载力；浆液沿着桩身和土层的结合层上返,消除了泥皮,提高了桩侧摩阻力,同时浆液横向渗透到桩侧土层中也起到了加大桩径的作用。以上几点均对提高灌注桩的单桩承载力起到不可忽视的作用。
3.2.2、压浆参数的设定
压浆参数主要包括压浆水灰比、压浆量以及压浆压力,由于地质条件的不同,不同工程就有不同的参数。因此在桩施工前,应该根据以往工程的实践情况，先设定参数,然后根据设定的参数,进行试桩的施工,试桩完成后达到设计的强度,进行桩的静载试验,最终确定试验参数。
① 水灰比：水灰比取决于土层，根据土的饱和度和渗透性确定。水泥浆性能要求：
a 压浆水泥采用Po42.5MPa普通硅酸盐无结块的双检水泥。
b 强度要求：7天强度不小于5.0 Mpa。
c 水泥浆性能要求：浆液的水灰比0.5-0.7，随着压浆的进程先稀后浓；
d 严格控制浆液配比，搅拌时间不少于2min，浆液进入储浆桶时必须用16目纱网进行2次过滤，防止杂物堵塞压浆孔及管路。
e外加剂：掺入2-3%U型微膨胀剂。 ②压浆量：
a 总压浆量：每根桩总压浆量为3.75t；
b 压浆量分配：分三批连续压浆。每根压浆管压入水泥浆1.25t，分三批连续从三根压浆管压入。
c压浆流量: <75L/min；
③压浆压力：工作压力3.0Mpa，控制最大压力6.0 MPa；持荷时间5min。
3.2.3、施工要点
①压浆管的制作
在制作钢筋笼的同时制作压浆管（利用声测管）。压浆管采用直径为Φ57mm 的钢管制作,接头采用丝扣连接,下口用钢板围焊封闭严密，上口用木塞堵死。压浆管长度比桩身长度多出约50cm,在桩底部伸出20cm,上部高出桩顶混凝土面20～30cm 但不得露出地面以便于保护。压浆管在最下部20cm制作成压浆喷头,在该部分采用钻头均匀钻出4 排(每排4 个) 、间距3cm、直径3mm的压浆孔作为压浆喷头；其构成由三层组成：第一层用能将压浆孔堵严图钉,第二层在外面套上同直径的自行车内胎，第三层在两端用胶带封严；这样压浆喷头就形成了一个简易的单向装置:当注浆时压浆管中压力将车胎迸裂、图钉弹出,水泥浆通过注浆孔和图钉的孔隙压入土层中,而混凝土灌注时该装置又保证混凝土浆不会将压浆管堵塞。
②压浆管的布置
将3根压浆管对称绑在钢筋笼内侧,在钢筋笼吊装安放过程中要注意对压浆管的保护,钢筋笼不得扭曲,以免造成压浆管在丝扣连接处松动,喷头部分应加混凝土垫块保护,不得摩擦孔壁以免车胎破裂造成压浆孔的堵塞。按照规范要求灌注混凝土。
压浆管布置原则：
a 保证压浆的均匀性。
b 便于安装和保护。
按照上述原则，压浆管均沿钢筋笼均匀布置，并绑扎在钢筋笼内侧。
③压浆施工顺序
压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆,压浆先施工周圈桩位再施工中间桩；压浆时采用2 根桩循环压浆,即先压第1根桩的A管,压完后再压另1根桩的A管,然后依次为第1 根桩的B管和第2根桩的B管,这样就能保证同一根桩2根管压浆时间间隔30min以上,给水泥浆一个在持力土层中有扩散的时间。压浆时应做好施工记录,记录的内容应包括施工时间、压浆开始及结束时间、压浆数量以及出现的异常情况和处理的措施等。
3.2.4、施工技术要求及注意事项：
压浆作业时，流量宜控制在30-50L/min，原则上先稀后稠；被压浆桩离正在成孔成桩作业的桩的距离不宜小于10倍桩径；压浆时，应对同一根桩的每个压浆管依次实施等量压浆。
后压浆施工过程中，要经常检查各项施工工艺参数，有异常则相应处理。每次压浆结束后，及时清洗高压压浆管、泵、搅拌机等设备。
在混凝土浇注24-48h内用高压水从压浆管压入，将橡胶皮撕裂；在超声波检测结束和混凝土强度达到设计强度80%以上时，即可向管内压浆。
当有压浆管压浆量达不到设计要求而压力值很高无法压浆时，其未压入的水泥量由其余管均匀分配压入；如果长时间压力值低于正常值、地面冒浆、周围桩孔串浆则改为间歇压浆，时间不宜过长，否则会引起管内因凝结而堵管，如果时间很长，则向管内压入清水清洗导管和桩端压浆装置。
终止压浆总的控制原则是以压浆量为主，压力控制为辅。只要满足一下三个条件之一，就可终止压浆：
a、压浆量达到设计要求。
b、压浆总量达到设计值的80%，且压浆压力达到设计值的150%并维持5min以上。
3.2.5、经过试桩阶段的测试后，通过对试验数据的整理分析，得出如下结论：
11-g检测桩极限承载力为10539KN；特征值5269KN；
11-f检测桩极限承载力为13731KN；特征值6866KN。满足承载力要求
3.2.5、压浆施工中出现的问题和相应措施
① 喷头打不开
压力达到10MPa 以上仍然打不开压浆喷头,说明喷头部位已经损坏,不要强行增加压力,可在另一根管中补足压浆数量。
② 出现冒浆
压浆时常会发生水泥浆沿着桩侧或在其他部位冒浆的现象,若水泥浆液是在其他桩或者地面上冒出,说明桩底已经饱和,可以停止压浆;若从本桩侧壁冒浆,压浆量也满足或接近了设计要求,可以停止压浆;若从本桩侧壁冒浆且压浆量较少,可将该压浆管用清水或用压力水冲洗干净,等到第2 天原来压入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重新压浆。
③单桩压浆量不足
压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆,压浆先施工周圈桩形成一个封闭圈,再施工中间,能保证中间桩位的压浆质量,若出现个别桩压浆量达不到设计要求,可视情况加大临近桩的压浆量作为补充。
4、总结
钻孔灌注桩采用后压浆工艺后，其承载力得到大幅度的提高且沉降明显减少，具有显著的经济效益和良好的社会效益，值得在工程中推广应用。