第一节 灌注桩后注浆机理
后注浆提高桩基承载力的机理在于所注浆液的胶结、凝固以及与此有关的土体的加密、增强和稳定。一般的注浆定义包括注浆模式、注浆材料、作用机理和注浆目的四个部分。 一 注浆效应
注浆效应随桩底、桩侧土层性质及浆液性质和注浆压力的不同而变化,可分为如下三种类型。 (一）渗入性注浆
试验和实践证明,注浆开始浆液总是先充填较大的空隙,然后在一定压力下渗入士体孔隙.对于水泥系粒状浆材，实施渗入性注浆的前提条件是浆材必须满足颗粒尺寸可注性的要求,即浆材颗粒尺寸小于孔隙尺寸；此外还应使浆液具有良好的流动性和稳定性。对砂土可用可注指数N判断渗入性注浆的可行性[9］［13。
～15 (2—1)
或 k=10～lOcm/sec
式中：D15-—--小于该粒径的土颗粒质量占总质量15％的土颗粒粒径.
d85---—小于该粒径的水泥颗粒质量占总质量85%的水泥颗粒粒径。 N值愈大，可注性愈好。据上海市隧道设计院和浙江大学等单位的工程实践
和研究发现,采用425＃普通硅酸盐水泥，对渗透系数为10-4～lO-5cm/sec的砂土层,浆液具有良好的可注性,采用超细水泥则可注入的裂隙和粒径为0.10～0.25mm的细砂,与化学浆液的可注性基本相同[34］。 （二）压密注浆
压密注浆是较稠的浆液在压力作用下强行挤向注浆点附近的薄弱区域,如果周围是弱透水性士,则浆液不能产生渗入性注浆，而是在注浆点集中地形成球形浆泡。通过浆泡挤压邻近土休,使土中孔隙水压力升高,随着超孔压的消散,土体压密,当注浆量和注浆压力大 到一定值时,就会在土层中产生劈裂缝或导致基桩和桩周土上抬.
对于泥浆护壁钻孔灌注桩的桩底压浆,由于桩底沉渣与桩侧泥皮往往相连通，因此，只有在稠浆、细粒土且桩身上部先行桩侧注浆形成牢固封堵或桩身表面无泥皮的
—4
-5
情况下，才可能发生以压密为主的注浆。 (三）劈裂注浆
工程技术人员最初是在钻孔压水过程中发现水力劈裂现象的。当钻孔中液体压力达到某一数值时，钻孔中液体突然流失,后来将这一现象发生的原因归结为钻孔中液体压力提高引起周围土体或岩体开裂。反应在桩基后压浆试验中，当注浆压力升高到一定值时,注浆压力会突然降落，进浆量明显增加.继续加大注浆量,则注浆压力气会缓慢升高。一般认为劈裂注浆机理是高压浆液克服土体最小主应力面或软弱结构面上的初始应力和抗拉强度,使其劈裂,浆液沿劈裂面进入土体。己有的试验研究表明，钻孔发生劈裂注浆的条件是复杂的。
清华大学的试验研究表明,土体中某点的最小主应力达到抗拉强度即σmin=σt是造成水力劈裂的必要条件.水科院的试验研究表明,水力劈裂既不是一点破坏导致整体破坏,也不是整体达到强度极限后出现的破坏形式，而是介于两者之间. 二 灌注桩后压浆的注浆性态
在灌注桩后压浆的注浆性态中,上述三种注浆性态大多同时存在.在同一次注浆实施过程中,它们相互交织,只有主次之分而没有明显的界限区分。 (一）桩侧注浆
当桩侧土为粗粒土（卵、砾、中粗砂)时,桩侧注浆以渗入性注浆为主;当桩侧土为细粒土(粉细砂、粉土、粘性土）时,桩侧注浆以劈裂注浆为主。对于桩表面附着的泥皮薄弱区的泥浆护壁灌注桩则较易发生劈裂注浆，浆液沿桩身表面上溯。当浆液稠度较大，注浆点处于地下水位以下且桩侧为高渗透性土层时，或当注浆点处于非饱和土中时，则可能出现以压密注浆为主。 (三）桩端注浆
当桩端持力层为粗粒土，或虽为细粒土但桩身穿越且紧邻粗粒士，或混凝土浇注过程有离析发生时，则桩底注浆以渗入注浆为主,随后将出现桩底土一定范围的劈裂注浆（细粒土)及沿桩身向上lOm~20m高度的劈裂注浆。当桩端持力层及桩侧均为细粒土时，桩底注浆开始为渗入注浆,随后转化为劈裂注浆。 （四）灌注桩后注浆的加固效应 1、充填胶结效应
在卵砾石和砂土中实现渗入性注浆条件下，被注土体孔隙部分地为浆液充填，散
粒被胶结，显示“充填胶结效应\"，土体强度和刚度大幅度提高.当被加固体位于桩底时，总端阻力因扩底效应而提高；当被加固土体处于桩侧时，总侧阻力因桩身扩径效应而显著增大。 2、加筋效应
对于粘性土、粉土、粉细砂实现劈裂注浆条件下，单一介质土体被网状结石分割加筋成复合土体。网状结石便成为加筋复合土体的刚性骨架。复合土体的强度变形性状由于网状结构的制约强化作用而大为改善，显示“加筋效应”。同时,在劈裂注浆过程中还伴生土体固结和化学硬化作用，使被包围在水泥网格内的土变得更加紧密相连。在桩顶受荷后，桩侧和桩底的复合土体能有效地传递和分担荷载，从而提高总侧阻力和总端阻力. 3、固化效应
桩底沉淤和桩侧泥皮与注入的浆液发生物理化学反应而固化，使单桩端阻力和侧阻力显著提高，显示“固化效应”。此外,由于不等厚度的水泥结石固着于桩表面和桩底，因此尚能起到一定的扩径和扩底效应。 4、压密效应
除上述三种加固效应外，桩侧桩底土体还不同程度存在压密效应。 三 后注浆的工艺参数
后注浆施工工艺参数主要包括水泥注入量、水灰比、注浆起始时间、注浆速、注浆压力、注浆顺序等。 （一）水灰比
水灰比大小与场地地层、地下水深度、地下水流动情况、成孔工艺等多种因素有关.根据已有的工程经验，水灰比一般选用0。60～0。80，对粗粒土或地下水流动性较大时取小值，对细粒土取大值. （二）注浆压力
注浆压力是指不会使地表产生隆起和基桩上抬量过大的前提下，实现正常注浆的压力。注浆压力是非稳定的，其变化特征受土性、桩长、浆液水灰比、注浆时间、注浆点深度、地下水位等因素影响。如图所示,注浆阀开启后压力在一段时间内保持相对稳定,随后又可逐步升高，达到某一较高值后又突然回落，如此反复变化。注浆压力可按下式估算：
Pg=Pw+ζr∑γi。hi (2-2)
式中:Pg—--注浆压力；
Pw---桩侧、桩底注浆处静水压力;
γi。、hi-——注浆点以上第i层土有效重度（地下水位以下取浮重度)和厚度； ζr—--注浆阻力经验系数，与桩底、桩侧土层类别、饱和度、密实度、浆液稠度、成桩时间、输浆管长度等有关。根据经验取值范围一般为1.0～4.0，细粒土取低值,非饱和土、粗粒土和风化岩中取高值。对于桩侧压浆，ζr取桩底压浆取值的0。3～0。7倍.
由于浆液的扩散能力与注浆压力的大小有关,在保证浆液能注入的前提下,采用相对较低的注浆压力和注浆速率。因为较高的压力注浆可能导致大范围土体和基桩上抬过多，还可能造成大量浆液不必要的流失，甚至使后压浆效果不明显。 (三）注浆量
不管是粘性土的劈裂注浆还是卵砾石渗入性注浆，其一般规律都是土体充浆率越大，注浆体强度越高。合理注浆量（水泥用量)应由桩端、桩侧土层类别与状态、桩径、桩长、承载力增幅要求诸多因素确定.在承载力增幅相同的条件下，粗颗粒土高于细颗粒土,独立单桩注浆量高于群桩中的基桩。
图 正常情况下注浆压力、注浆量与注浆时间的关系 第二节 灌注桩后注浆设计
灌注桩后注浆设计主要包括以下内容 一 注浆方案及桩端持力层选择
注浆方案的确定主要根据地层条件、桩基的工作性质和承载力要求而定。一般情况下,对于抗压承载力提高幅度不高时(小于40%）,可采用桩底单独注浆，当要求承载力提高幅度较高时（大于40％），可采用桩底和桩侧复式注浆.对于抗拔桩，可采用桩侧单独注浆.
由于后注浆可显著提高桩基承载力，在上部荷载一定条件下,可减少桩长或桩径,进而可以调整桩端持力层。当上部有一定厚度的适于注浆的较好土层时，较之普通灌注桩，可选择上部较好土层为桩端持力层，提高桩基施工效率,降低桩基造价. 二 后注浆灌注桩单桩承载特性 （一)单桩极限承载力的确定
后注浆灌注桩单桩承载力大小受桩周土层性质、施工质量、注浆模式和注浆量等
多种因素影响，理论计算目前还难以解。确定后注浆灌注桩单桩承载力的最直接和可靠的方法就是进行现场静载荷试验。初步设计时，可按经验公式估算。在符合《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008)中注规定的浆技术实施条件下，后注浆单桩极限承载力标准值可按下式估算:
(5。3。10）
式中 ——后注浆非竖向增强段的总极限侧阻力标准值；
——后注浆竖向增强段的总极限侧阻力标准值; —-后注浆总极限端阻力标准值； —-桩身周长;
-—后注浆非竖向增强段第层土厚度;
-—后注浆竖向增强段内第层土厚度：对于泥浆护壁成孔灌注桩，当为单一桩端后注浆
时，竖向增强段为桩端以上12m；当为桩端、桩侧复式注浆时，竖向增强段为桩端以上12m及各桩侧注浆断面以上12m，重叠部分应扣除；对于干作业灌注桩，竖向增强段为桩端以上、桩侧注浆断面上下各6m；
、、——分别为后注浆竖向增强段第土层初始极限侧阻力标准值、非竖向增强段第土层
初始极限侧阻力标准值、初始极限端阻力标准值；根据本规范第5.3。5条确定; 、-—分别为后注浆侧阻力、端阻力增强系数，无当地经验时，可按表5.3。10取值。
对于桩径大于800mm的桩，应按本规范表5.3.6—2进行侧阻和端阻尺寸效应修正。
表5。3。10 后注浆侧阻力增强系数、端阻力增强系数 淤泥 土层名称 淤泥质土 粉土 细砂 黏性土 粉砂 中砂 砾砂 卵石 强风化岩 粗砂 砾石 全风化岩 1.2～1。3 1.4~1。8 2。2~2.5 1.6～2。0 2。4～2。8 1.7~2.1 2.6～3.0 2。0～2。5 3。0~3.5 2.4~3。0 3.2～4。0 1。4～1.8 2。0～2.4 注：干作业钻、挖孔桩，按表列值乘以小于1。0的折减系数。当桩端持力层为黏性土或粉土时，折减
系数取0。6；为砂土或碎石土时，取0.8.
5.3。11 后注浆钢导管注浆后可替代等截面、等强度的纵向主筋。 （二）土层性质与注浆增强效应
后注浆能有效增强端阻力和侧阻力，进而提高桩的承载力.除前述注浆参数外，土层性质对注浆后端阻力和侧阻力的增强效果也有重要影响，在其他条件相同情况下，粗粒土的增强效应高于细粒土；桩端持力层厚度大的桩承载力提高幅度大于持力层薄的。但不论那种情况下，后注浆桩与普通桩相比,其静载试验的Q~S曲线都明显的变缓，桩底注浆相当于对施加了向上的预应力，使得发挥桩端阻力所需的桩顶位移变小，由此使得后注浆灌注桩在工作荷载条件下，桩基沉降减小。见图. 1、细粒土地层后注浆灌注桩的承载特性
图4 软土地区（天津）后注浆灌注桩的Q—S曲线
（a）桩底压浆与非压浆桩（天津)(b） 桩底压浆与非压浆桩（上海）(c） 桩侧桩底压浆与非压浆桩（上海)
图2 软土地区细粒土后压浆桩侧阻、端阻增强特征
2、粗粒土地层的后注浆灌注桩的承载特性
图 5 粗粒土持力层(北京）后注浆灌注桩的 Q－S曲线
（a）桩底压浆 （北京） (b)桩底、桩侧复式压浆（北京）
图3 粗粒土中后压浆桩侧阻、端阻增强特征
三 普通灌注桩、挤扩灌注桩与后注浆桩应用对比
浙江大学张忠苗进行的一课题研究,对普通灌注桩、挤扩支盘灌注桩和桩底后注浆灌注桩分别进行了单桩竖向静荷载试验，以进行对比分析。地基土物理力学性质指标见表6，各类型桩的技术指标见表7.
挤扩灌注桩S2和S3主桩径800mm，设置三个承力盘，承力盘直径1.6m，分别设置在7-3粉质黏土层,8—1黏土层和8—2粉质黏土层。
注浆桩S1采用桩底后注浆技术,在成桩15天后高压灌注水泥浆液。
表6地基土物理力学性质指标
土层
编号 1-1 1-2 2—1 2—2 2-3 3—1 3—2 5-2 7-1 7-2 7-3 7—4 7—5 8—1 8—2 9-1 9—2 9-3
名称 杂填土 素填土 粉质黏土 粉质黏土 黏质粉土 淤泥质黏土 淤泥质粉质黏土 粉质黏土 粉质黏土 黏土 粉质黏土 粉质黏土 黏土 黏土 粉质黏土 粉砂、细砂 砾砂 圆砾
埋深/m 0.4 2.9 4.1 8.1 15.3 16.4 23.1 28 30.7 36。9 42.6 44.6 48.9
ω /% 30。2 35。6 31。8 31。2 47。1 41 32.5 30.9 30。6 32。3 27 33.5 40。6 26。5 24。7
γ /kN/m3 19.1 18.5 19.1 19 17。4 17。9 19 19.2 19。2 18。9 19。6 18。9 18 19。6 19.4
e 0.9 1 0.9 0.9 1。3 1.2 0.9 0。9 0.9 0。9 0.8 0。9 1.1 0。8 0.7
Es /MPa 3 3。2 4。5 6 2。1 2.6 4。2 5 8。4 6。1 6.8 9.7 8.6 8.8 10.2 15 28
Ip 12.3 16。3 12。9 9。2 19 14.4
φ / 22 26.5
c /kPa 8 12
fk /kPa 80 95 120 125 65 75 110 150 220 150 200 170 180 180 190 220 280
qsu /kPa 12 18 24 30 8 12 20 28 48 38 50 49 36 32 45 48 68
qpu /kPa 1500 1000 1800 1500 5000
11。8 10。7 19.9
8 14 39
15。8 22。5 15。8 19。9
22。1 21。9 51。7 16.3 14.9 22.7
20。7 21.5
24.7 28
17。7 52。3
50.6 33。4 32
22。4 16。5 13.3 9
28 30。7
表7 试桩技术指标
混凝土标
编号 S1 S2 S3 S4
桩型 注浆桩 三支盘 三支盘 普通桩
桩径(mm) 800 800 800 800
桩长（m)
46 48.7 48。55 48。7
持力层 9-3圆砾 9—3圆砾 9—3圆砾 9—3圆砾
号 C30 C40 C40 C30
支盘位置（地面标高下/m)
25。03，31.03，40.83 24。85，30.85，40.30
试验采用锚桩反力架加载系统，慢速维持荷载法加载。试验时观测每级荷载作用下的桩顶和桩端沉降,同时观测S2的桩身应变计读数，计算其在各级荷载作用下的桩身轴力。
（一）Q-St曲线分析
图16为四根试桩Q—St（桩顶沉降）曲线.分析可以看到:
1．注浆桩S1与挤扩灌注桩S3的Q—St曲线均为缓变型，说明这两种类型桩均具有良好的承载性能。对比普通桩，单桩承载力均有提高，表现为在相同荷载水平下桩顶沉降减小，尤其在高水平荷载下，承载力提高幅度更大。
分析曲线还可以看到，支盘桩S3加载到6600kN时,桩顶沉降从上一级荷载下的10.29mm增加到18.41mm，桩端沉降也相应从1.50mm增加到6.33mm，随后沉降速率增大。表明桩端存在较厚沉渣.
图16 试桩Q—St曲线 图17 试桩 Q—Sb曲线
2．对于卵砾石持力层，当采用反循环施工工艺时，存在三个缺陷：一是施工容易使砂砾石层扰动，降低端阻；二是清孔时易于将其中的小颗粒清除，使得持力层孔隙比增大，压缩性增加；三是采用泥浆护壁,使侧阻降低,且由于泥浆渗入持力层空隙，使得清渣困难，端阻降低。
从S3的试验结果看，采用挤扩灌注桩并没有解决这三个问题。同时,在塑性指数较大或者状态较软的黏性土中，成盘会产生困难，挤压成腔时易发生腔体回缩，反复挤压放慢了施工进度，泥浆护壁同时给清孔增加了难度,此时施工技术就成为影响承载力的关键因素。
但在软土中采用桩底后注浆技术，较好地解决了上述问题,大幅度提高了其承载力并减小了沉降，更能减小群桩的不均匀沉降，而且施工简单。采用桩底后注浆技术关键是要根据不同土层确定合适的注浆工艺,控制正确的注浆压力和注浆量,选择恰当的浆液浓度和注浆节奏,在灌注时实行注浆量和注浆压力双控.
3．分析图16曲线可以看到，在加载前期，支盘桩效果并不明显.这主要是因为该
设计中的支盘位置比较靠下，最上面一个支盘位于地面标高下24.85m，在较高的荷载水平下支盘才起到作用.因此在深厚软土地区，由于上部没有合适土层供设置支盘，支盘位置比较靠下,其承载性能及发挥时间与在非软土中不同，适用效果还需要进一步探讨。
加载后期,注浆桩与支盘桩出现了不同的发展趋势，注浆桩Q-St曲线更加平缓，承载力更高.分析原因，一是支盘桩在挤扩过程中对土体产生扰动，降低了侧阻和承载力；二是支盘上斜面一定范围内土体松动，降低了侧阻力，随着荷载增加，承力支盘在荷载作用下下移，与土体形成相对位移并导致上一支盘下部土体在支盘荷载作用下沉降增大。注浆桩由于对桩端采用压力注浆，不但改善了桩端土性状，而且由于浆液沿泥浆壁扩散及注浆后的残余应力，改善了桩侧土性状，提高了桩侧土摩阻力，使得相同荷载作用下桩身轴力减小。 （二)Q-Sb曲线分析
图17为Q—Sb(桩端沉降)曲线。分析曲线可以看到，加荷前期，三种桩型的桩端沉降都很小，S1在加载至4320kN时，桩端才出现沉降0.13mm，S2在加载到4400kN时，桩端沉降0。35mm,S4加载到4320kN时，沉降0.25mm。说明随着上部荷载的加，荷载逐步向下传递，使得桩端沉降逐渐增大.同时也说明在工作荷载作用下，对于长桩，其承载力主要靠侧摩阻力提供. （三）桩身轴力分析
图18为支盘桩S2在各级荷载作用下的桩身轴力曲线。可见支盘桩荷载传递方式与普通桩的荷载传递机理并无大的不同。随着桩顶荷载的增加逐渐由上向下传递。但在设置支盘的位置，轴力曲线的斜率变化较大，尤其是第一支盘处，说明承力盘的设置了改变了其承载性状，变该段单纯侧阻承载为侧阻与支盘的端阻共同承载。且随着荷载增大，承力盘承载能力发挥越明显.
从曲线还可以看到，在工作荷载下最下盘的轴力曲线斜率变化不大，说明下支盘承载力发挥有限。这也与前面的分析结果一致。
图18 S2桩身轴力图 图19 桩身压缩量曲线
（四）桩身压缩量曲线分析
图19为四根试桩的桩身压缩量曲线。分析曲线可以看出，相同荷载水平下，注浆桩的桩身压缩量小于支盘桩，支盘桩小于普通桩。可见采用桩底后注浆技术，不但改
善了桩端土性状，同时也改善了桩侧土性状,提高了桩侧摩阻力,使得相同荷载作用下桩身轴力减小，同时桩端持力层弹性模量的增加，利于荷载的向下传递和扩散。支盘桩由于支盘的设置，承担了部分荷载，减小了主桩身的轴力,使得桩身压缩量小于普通桩。这一点还可以从表8看到。但从曲线上看,注浆桩在相同荷载水平下桩身压缩量最小，更有利于桩承载性能的发挥。
表8 桩顶(端）回弹率表
桩号 S1 S2 S3 S4 58.6 13。72
70。
桩顶回弹率（％） 71。73 39.77 87 28。桩端回弹率（％） 43。75 7。31 81
从上表我们还可以看到，桩端回弹率注浆桩最大，为43。75%,说明桩端后注浆对改善桩端持力层效果明显，支盘桩由于支盘的多点端承效应,使得桩端力要小于普通桩,因此其压缩和回弹率要大于普通桩.从上可知桩端注浆对提高桩承载力减少群桩沉降大有好处。
四、扩底桩与桩侧注浆桩极限抗拔力对比
根据王卫东介绍上海某变电站为一个全埋入地下的圆筒状地下结构,分为四层,直径130米，埋置深度约34米，面积5。3万平方米，顶部离地面距离在两米以上，地面以上为雕塑公园.
基础采用桩筏基础,基坑工程共有80幅地下连续墙，共打下886根超深灌注桩，抗压桩桩径950mm，埋深达89。5m，有效桩长55.8m,并实施了桩端后注浆技术，设计极限承载力为15200kN。由于正常使用阶段较大的地下水浮力,工程设置了抗拔桩,桩径800mm，总桩长82。6m,有效桩长48。6m。为确定抗拔桩桩型，试桩阶段对3根钻孔扩底桩与3根钻孔桩侧注浆桩进行了抗试验对比，都为泥浆护壁施工工艺。
此工程地质地貌类型属滨海平原，场地标高一般为2。24～3.11m，场地内30m以上普遍分布有多个软粘土层，且地下水埋深较浅. 场地土为软弱土类型，场地类别为Ⅳ类，不会发生液化,浅层地下水属潜水类型，地下水埋深一般在0。5m。承压水分布于：第一承压水附存于⑦1砂质粉土、⑦2砂层，第二承压水附存于⑨层砂性土.
场地土层分层及主要物理力学指标如表9。
表9 场地土层分层及主要物理力学指标
层序 底层名称 实测标 静力触探 钻孔灌注桩 地基承载力 贯击数 比贯入 阻力Ps (Mpa） 锥尖阻 力qc （Mpa） 0。66 0.55 0.53 0。72 0。98 1.94 9。71 19.28 1。41 2。35 6.00 ——- -—— 极限摩 阻力标 准值fs （kPa） 15 15 20 30 35 50 60 70 45 60 70 90 95 极限端 阻力fp (kPa） ——— -—— --— —-- -—— ——- --- ——- --- 1600 1800 2500 2800 特征值 Fak (kPa) 80 60 60 90 100 100 设计值 Fd （kPa) 100 80 80 100 120 120 ② ③ 粉质粘土 淤泥质粉质 粘土 淤泥质 粘土 粘土 粉质粘土 粉质粘土 砂质粉土 粉砂 粉质粘土 粉质粘土与 粉砂互层 粉质粘土与 粉砂互层 中砂 粗砂 —-— 3.4 2.6 4。3 6。5 14。6 28.1 50。1 9。7 15.5 ——- 62。0 83。4 0。72 0.71 0。65 0.94 1.30 2。78 12.19 23。23 2。38 3。45 5.98 ——— --- ④ ⑤1-1 ⑤1—2 ⑥1 ⑦1 ⑦2 ⑧1 ⑧2 ⑧3 ⑨1 ⑨2 等截面桩侧注浆桩与扩底桩设计参数见下表.
表10 两种抗拔桩设计参数
桩型 A B 桩径(mm） 800 800 有效桩长（m) 48。6 48。6 进入土层 ⑨1中砂 ⑨1中砂 极限承载力（kN） 4800 4800 扩底直径 1500 注浆工艺 桩侧后注浆 (a）扩底抗拔桩 （b）桩侧后注浆抗拔桩
图20 扩底抗拔桩与桩侧后注浆抗拔桩
表11 抗拔试桩静载试验结果
试桩编号 最大加 载量 （kN) 最大 上拔量 (mm） T1扩底桩 T2扩底桩 T3扩底桩 T4桩侧注浆 T5桩侧注浆 T6桩侧注浆 8000 8000 8000 8000 8000 8000 68.48 64.49 52.36 40。16 43.50 47。26 桩顶 残余 变形 （mm) 18。56 13.74 7.11 9.07 10.83 11。21 72。8％ 78.6％ 86.4％ 77。4% 75.1％ 76。2% 回弹率 最大 上拔量 （mm) 18.92 19。67 11。17 7。19 4.54 桩端 残余 变形 （mm） 4.12 3。92 0.56 1.89 0。75 78.2％ 80.0％ 94。9% 73.7％ 83。4％ 8000 8000 8000 8000 8000 8000 回弹率 单桩抗拔极 限承载力（kN） 测试表明，在最大试验荷载8000kN上拔力作用下，桩侧注浆桩的桩顶和桩端的最大上拔量都小于扩底桩上拔量，说明桩侧注浆桩抗拔性能优于扩底桩。 桩端桩侧注浆成败的关键是合理设计、优质施工、确保每根桩达到设计注浆水泥量.
五 后注浆灌注桩群桩
(一)后注浆群桩的承载变形特性
工程实践和模型试验研究表明，后注浆群桩的承载变形性状,有如下特点. 1、在土层、群桩几何参数相同情况下，后注浆群桩承载力显著高于非注浆群桩，在一定桩距范围内(3。75d~7.5d），其承载力增幅随着桩距的加大而提高.
2、与非注浆群桩相比，后注浆群桩的桩土相对变形即桩间土的压缩变形显著减小，在其他条件相同情况下，桩端刺入变形很小，后注浆群桩基础更接近于实体基础。见图。 (二） 优化布桩
由于后注浆单桩承载力一般可提高50％~120％,在桩端持力层、桩长不变的情况下，起桩数减小，桩距随之增大。以3倍桩径为最小初始桩距，按单桩承载力不同增幅可调相应桩距、桩数列于表.若后注浆单桩承载力增幅为35％~127%，则相应的桩数可减至74％～44％,桩距由3增至3。5d~4。5d。
桩距 单桩承载力（％） 桩数（％)(等基础面积内） 3d 3。5d 3。75d 4.0d 4.5d 100 135 156 179 227 100 74 64 56 44 （三）后注浆群桩的承台分担荷载比
由于注浆效应导致桩底和桩间土强度刚度提高，群桩桩土整体工作性能增强，桩端刺入变形减小，从而使承台土反力较非注浆群桩降低25％～50％，相应的承台分担荷载比减小30％~65％（因群桩承载力提高）。工程设计可按如下方法处理。 1 按《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008）规定：对于采用后注浆灌注桩的承台，承台效应系数 取规范建议取值范围内的低值。
2采用地基-基础-上部结构共同作用计算方法确定承台土阻力的分布和大小. (四）后注浆群桩基础沉降的工程实测
对5项采用后注浆群桩基础建筑物的沉降观测结果，见表。由此可见，后注浆可显著减小钻孔灌注桩基础的沉降。
项目名称 天津国航大厦 主楼 Smax（mm） 39.70 Smin(mm） 27.20 ⊿s/L(‰) 0。2 裙楼 副楼 宜春邮电大楼 北京盛福大厦 北京世界金融中心 北京皂君庙电信大楼 注:1 L为测点之间距离
24。59 19.30 13.80 29。45 20。00 28.61 20.00 6。70 — 5.63 7.1 13.6 — — — 0.8 0。6 0.5 2 北京世界金融中心沉降观测资料为建至25层（总高31层)时数据
六 后注浆灌注桩的沉降计算
如前所述，后注浆群桩表现为桩土整体工作性能增强，沉降量减小。对其沉降计算可采用以下两种方法.
1、按《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）规定：对按等效系数分层总和法计算沉降公式中的沉降计算经验系数应根据桩端持力土层类别，分别乘以07（砂、砾、卵石）~08（黏性土、粉土）折减系数。
2、采用地基—基础—上部结构共同作用计算方法计算. 第三节 灌注桩后注浆施工 一 后注浆管阀的设置
桩底后注浆管阀的设置数量应根据桩径大小确定,最少不少于2根，对于d＞1200mm桩应增至3根.目的在于确保后注浆浆液扩散的均匀对称及后注浆的可靠性。桩侧注浆断面间距视土层性质、桩长、承载力增幅要求而定,宜为6~12m。后注浆装置的设置应符合下列规定：
1 后注浆导管应采用钢管，且应与钢筋笼加劲筋绑扎固定或焊接；
2 桩端后注浆导管及注浆阀数量宜根据桩径大小设置。对于直径不大于1200mm的桩，宜沿钢筋笼圆周对称设置2根;对于直径大于1200mm而不大于2500mm的桩，宜对称设置3根；
3 对于桩长超过15m且承载力增幅要求较高者,宜采用桩端桩侧复式注浆。桩侧后注浆管阀设置数量应综合地层情况、桩长和承载力增幅要求等因素确定，可在离桩底5~15m以上、桩顶8m以下，每隔 6～12m设置一道桩侧注浆阀，当有粗粒土时，宜将注浆阀设置于粗粒土层下部，对于干作业成孔灌注桩宜设于粗粒土层中部；
4 对于非通长配筋桩,下部应有不少于2根与注浆管等长的主筋组成的钢筋笼通底；
5 钢筋笼应沉放到底,不得悬吊，下笼受阻时不得撞笼、墩笼、扭笼。
6 注浆阀应能承受1MPa以上静水压力；注浆阀外部保护层应能抵抗砂石等硬质物
的刮撞而不致使管阀受损； 7 注浆阀应具备逆止功能。 二 后注浆施工
后注浆作业开始前，宜进行注浆试验，优化并最终确定注浆参数。 （一）水灰比
浆液水灰比对后注浆效果有着重要影响，《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008)根据大量工程实践建议：浆液的水灰比应根据土的饱和度、渗透性确定，对
于饱和土水灰比宜为0。 45～0。65，对于非饱和土水灰比宜为0.7~0.9(松散碎石土、砂砾宜为0。5～0。6)；低水灰比浆液宜掺入减水剂。水灰比过
大容易造成浆液流失,降低后注浆的有效性，水灰比过小会增大注浆阻力，降低可注性,乃至转化为压密注浆.因此，水灰比的大小应根据土层类别、土的密实度、土是否饱和诸因素确定。当浆液水灰比不超过0。5时，加入减水、微膨胀等外加剂在于增加浆液的流动性和对土体的增强效应.确保最佳注浆量是确保桩的承载力增幅达到要求的重要因素，过量注浆会增加不必要的消耗,应通过试注浆确定。这里推荐的用于预估注浆量公式是以大量工程经验确定有关参数推导提出的.关于注浆作业起始时间和顺序的规定是大量工程实践经验的总结， 对于提高后注浆的可靠性和有效性至关重要。 （二）注浆压力
《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008）建议:桩端注浆终止注浆压力应根据土层性质及注浆点深度确定,对于风化岩、非饱和黏性土及粉土，注浆压力宜为3~10Mpa；对于饱和土层注浆压力宜为1.2~4。0MPa，软土宜取低值,密实黏性土宜取高值。同时应注意，注浆流量不宜超过75L/min。
（三）注浆时间
注浆作业宜于成桩2d后开始。
规定终止注浆的条件是为了保证后注浆的预期效果及避免无效过量注浆。采用间歇注浆的目的是通过一定时间的休止使已压入浆提高抗浆液流失阻力，并通过调整水灰比消除规定中所述的两种不正常现象。实践过程曾发生过高压输浆管接口松脱或爆
管而伤人的事故，因此，操作人员应采取相应的安全防护措施。 (四)注浆量
《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）建议：单桩注浆量的设计应根据桩径、桩长、桩端桩侧土层性质、单桩承载力增幅及是否复式注浆等因素确定，可按下式估算：
（6。7.4）
式中 、-—分别为桩端、桩侧注浆量经验系数,=1。5～1。8, =0.5～0.7；对于卵、砾石、中
粗砂取较高值；
——桩侧注浆断面数； ——基桩设计直径（m）; -—注浆量，以水泥质量计(t）;
对独立单桩、桩距大于6d的群桩和群桩初始注浆的数根基桩的注浆量应按上述估算值乘以1。2的系数; （五）注浆顺序
《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）建议：
1 注浆作业与成孔作业点的距离不宜小于8～10m；
2 对于饱和土中的复式注浆顺序宜先桩侧后桩端；对于非饱和土宜先桩端后桩侧;
多断面桩侧注浆应先上后下；桩侧桩端注浆间隔时间不宜少于2h;
3 桩端注浆应对同一根桩的各注浆导管依次实施等量注浆； 4 对于桩群注浆宜先外围、后内部. （六）终止注浆
当满足下列条件之一时可终止注浆： 1 注浆总量和注浆压力均达到设计要求；
2 注浆总量已达到设计值的75%，且注浆压力超过设计值。 （七）注意事项
1 当注浆压力长时间低于正常值或地面出现冒浆或周围桩孔串浆,应改为间歇注浆，间歇时间宜为30~60min，或调低浆液水灰比。
2 后注浆施工过程中，应经常对后注浆的各项工艺参数进行检查,发现异常应采取相应处理措施。当注浆量等主要参数达不到设计值时,应根据工程具体情况采取相应措
施。
三 后注浆特殊问题处理 1、干作业条件下后注浆设置
后注浆工艺一般应用于地下水位较高、需采用泥浆护壁的灌注桩，但近年也推广到地下水位低、具备干作业条件的灌注桩,常用的成孔方法有人工挖孔和长螺旋成孔两种。干作业条件下灌注桩后注浆成功的关键在于注浆阀的位置，对于长螺旋成孔可采用两种方法:
1）注浆阀随钢筋笼就位后，检查注浆阀是否置于孔底的虚土中，如埋在虚土中可直接灌注混凝土。这里需要注意，长螺旋由于自身的原因和钢筋笼放置引起的孔壁土的滑落，必然造成孔底存在虚土,但虚土的厚度宜为200mm左右，过厚则需清理。
2）注浆阀随钢筋笼就位后,如注浆阀没有置于孔底的虚土中，即孔底虚土很薄，小于50mm,此种情况一般发生在桩侧、桩端均为粘性土。为保证注浆阀顺利打开，可采用向孔中投放级配碎石方案，级配碎石在孔底的高度应在200mm左右。 当采用人工挖孔大直径桩时，注浆阀的设置注意两点： 1）注浆阀比钢筋笼长200mm；
2）在桩孔底注浆阀对应的位置予挖与注浆阀数量相等、直径100mm、深200mm的孔；
3） 注浆阀置于予挖的小孔中，注浆阀与小孔孔壁之间的缝隙用粗砂填充,见图4。
1。
2、钢筋笼不通长情况后注浆装置的设置
当桩很长，且从计算和构造的角度钢筋笼不需随桩身通长时,可按图4-2设置后注浆装置.
3、注浆装置检验不合格钢筋笼不能提起
注浆装置随钢筋笼就位后，如对其检验不合格，而钢筋笼又不能拔出检查原因,需采取以下措施：
1）混凝土灌注完成后，24小时内完成后注浆; 2）后注浆所采用的水灰比应在0。5左右；
3）应对事故桩周围的桩加大水泥注入量，可较正常注入量增加1.2以上。 4）根据地质条件、成桩工艺分析造成此事故的原因，避免类似情况发生。
第四节 灌注桩后注浆检测
后注浆桩基工程质量检查和验收应符合下列要求：
1 后注浆施工完成后应提供水泥材质检验报告、压力表检定证书、试注浆记录、设计工艺参数、后注浆作业记录、特殊情况处理记录等资料；
2 在桩身混凝土强度达到设计要求的条件下，承载力检验应在后注浆20d后进行，浆液中掺入早强剂时可于注浆15d后进行
3)对于注浆量等主要参数达不到设计值时，应根据工程具体情况采取相应措施.
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