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摘要：公路桥梁桩基分布范围广，地质变化复杂，承载力高，桩径大，桩长长，采用后压浆技术的理论及工艺等均不同于建筑桩基。为提高效率、节约投资，在公路桥梁桩基中能推广采用后压浆技术，通过桩基承载力静载试验，证明后压浆技术在公路桥梁钻孔灌注桩使用是可行行，而且社会效益、经济效益显著；后压浆技术在公路桥梁界推广使用也是必要的。
关键词：钻孔灌注桩 后压浆 制浆 压浆
中图分类号： U443 文献标识码： A
1 、前言
钻孔灌注桩后压浆基本原理是在钢筋笼上预埋桩侧、桩端后压浆的压浆管道（桩基声测管）及在管端设置压浆阀，待桩身混凝土灌注后，通过埋设的压浆管和压浆阀向桩侧、桩端地基中压入水泥浆液，加固桩侧、桩端泥皮、沉渣及地基土，以达到提高桩的侧阻力、端阻力和竖向承载力的一种工艺。
大量实践证明，灌注桩后压浆技术可以大幅度地提高承载力，减少沉降量，且适用于各种土层，技术工艺简单，施工方法灵活，压浆设备简单，便于普及，具有显著的经济效益。
目前灌注桩后压浆技术已获得《国家级工法证书》，并被建设部列为《科技成果推广转化指南项目》，是2005年建设部要求进一步推广应用建筑业10项新技术中的第一项。自该技术引进陕西后在建筑业大面积应用开发，而且在后压浆管阀的设置、压浆量、注浆压力的控制等施工方法上进一步改进和提高，取得了卓越的技术效果和显著的经济效益。采用后压浆技术后，单项建筑基础工程节约投资约为原设计方案的25%～40%。以上资料表明灌注桩后压浆技术的技术效果和经济效益显而易见，其在公路桥梁建设工程中推广应用是必要的。
2 、桩基后压浆的必要性
采用后压浆的钻孔灌注桩承载力影响因素十分复杂，大体可分为两方面：一是灌注桩自身的因素，包括桩端、桩侧土层性质，桩长，桩径和桩身质量等；二是后压浆施工因素，包括压浆装置的形式，压浆时间的选择，管路系统的可靠性，浆液的类型，压浆量，压浆压力等。
因使用功能的不同，工民建建筑物活载、恒载类型不同于桥梁工程，传递到桩基的竖向荷载较桥梁桩基的荷载要小，所以，建筑工程桩基通常桩径较小，小桩直径不足25cm，直径80cm以上的桩基就已经是大樁了。在公路桥梁行业，桩基直径通常不小于80cm，大桩直径达200cm以上、甚至更大。同时，当地质条件相同时，桥梁桩基较建筑桩基要长。长桩由于自身压缩变形量大，使得桩身上部和下部摩阻力的发挥和桩端阻力的发挥均不同步，桩的长径比越大，表现越明显。因此，当桩径、桩长存在较大差别时，实施后压浆的目标、技术参数发生了明显的变化，如压浆量、压力、压浆形式、位置等等，与此同时，后压浆桩基承载力提高效率也有明显的不同。
对桩端压力注浆桩而言，如果其他条件相同，桩端压浆之后，短桩比长桩承载力提高的幅度要高。这是因为：在一般情况下，当桩长较短时，桩的侧阻力所占极限承载力的比例较小；当桩长较大时，桩的侧阻力所占极限承载力的比例较大。由于桩端压浆对桩端阻力提高的幅度较桩侧阻力提高的幅度大，因而，短桩比长桩承载力提高的比例高。
桩径对于后压浆桩承载力增量也有影响作用。在实施桩端压力注浆工艺时，根据浆泡理论，在相同条件下浆液加固范围相同，因而直径小的桩承载力增幅大。表1-1提供了不同桩径条件下桩端压浆桩与未压浆桩承载力对比。
表1-1不同桩径条件下压浆前后承载力对比
桩径(m) 压浆前承载力(m) 压浆后承载力(kN) 承载力提高比例(％)
0.8 3500 5120 46.3
1.0 4500 5950 32.2
1.2 6000 7480 24.7
后压浆技术对桩基承载力有显著影响的是压浆量的大小，基本上随着注浆体半径的增加线性增加。在地层土质特性、桩体尺寸、注浆工艺及注浆压力等条件相同或是十分接近的前提下，对于桩端注浆而言，注浆量多的承载力增幅也会有一定幅度的增大。
对于长度较长的钻孔灌注桩，在桩端压浆后的返浆长度占总桩长的比例较小，超长灌注桩压浆后承载力增长幅度小于普通中短桩；对于采用相同压浆量的钻孔灌注桩，大直径桩效果小于普通小直径桩。
工民建工程后压浆的一些参数、结论等不能完全拿来在公路桥梁工程中采用。公路桥梁桩基采用后压浆技术的工艺及效果还需进一步研究。
同一个建筑工程桩基分布范围小，相应的地质条件也是相同或相似。因此，采用后压浆技术时基本可以按照一种模式、一套工艺进行，工艺相对简单；施工质量控制严格的情况下，后压浆提高桩基承载力的效果也几乎是相同的。而公路桥梁路线长、跨度大、分布地域广，桩基所处地质情况多变、复杂，所以，实施后压浆时工艺也复杂、多变，压浆后承载力提高效果也各不相同。而且建筑桩基以群桩居多，而公路桥梁桩基后压浆基本属于单桩后压浆，不存在相互影响的群桩效应。公路桥梁桩基采用后压浆技术的工艺及效果更需要多次研究，寻找经济、高效的压浆技术。
公路桥梁桩基与建筑桩基竖向承载力计算存在差异。无论是摩擦桩还是嵌岩桩，桩基极限承载力均由桩侧阻力和桩端阻力构成。建筑桩基设计以概率极限状态法为原则，引入侧阻力和端阻力抗力分项系数（如钻孔灌注桩静载试验法确定的抗力分项系数为1.62），桩基竖向承载力设计值为标准值除以抗力分项系数。建筑桩基侧阻力、端阻力标准值的确定可采用多种方法，如单桩静载试验、根据室内试验结果确定、根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定、根据单桥探头静力触探资料确定等等。此外，建筑桩基中引入复合桩基的概念，采用桩侧阻群桩效应系数、桩端阻群桩效应系数对各自的标准值进行修正。建筑桩基设计更加精细、全面、完善，这与建筑桩基的分布特点、受力特性有很大关系。修订后的桥梁桩基设计也采用概率极限状态设计法，但限于桥梁桩基与建筑桩基受力特性的差异，相关试验统计资料不足，在桩基容许承载力表达式中仍采用成熟经验系数，如摩擦桩容许承载力均为标准值的1/2；对于侧阻力、端阻力标准值的确定，仍以搜集统计的大量可靠的试桩资料为规范参考依据，设计时确定方法单一；为此，在嵌岩桩容许承载力的表达式中，阻力发挥系数考虑桩端基岩性质后取值较小，承载力容许值保留有较大的安全储备。鉴于此，公路桥梁桩基采用后压浆技术更需要多次试验、反复研究，从实践到理论不断积累，提高该工艺在桥梁桩基中应用的可靠度、精确度，真正做到提高效率、节约成本。
此外，国内外虽然对灌注桩的研究积累了一定的工程经验，但由于后压浆的复杂性，加之此技术在我国起步较晚，目前还尚未形成完善的施工技术标准和成熟的理论，其施工工艺和理论研究仍然比较落后，主要表现在：（1）目前桩端压浆装置形式众多，各单位采用不同的后压浆工艺，但没有成熟可靠的技术方法，设计方法；（2）目前，灌注桩后压浆质量还无法采用合适的方法进行检测，其质量主要通过严格的过程控制来实现，但各行业操作规程和质量控制标准也不尽相同，公路桥梁建设中更是缺乏指导依据；（3）现有的指导资料中没有明确提出不同土质对应的后压浆注浆参数等指标和施工工艺；（4）钻孔灌注桩后压浆技术是一项实践先于理论研究的技术，目前研究主要集中在工艺的介绍、机理的定性分析、工程实例的比较，其理论研究有待进一步完善。
以上种种表现在工程实践中就是自行其事，标准混乱，无可靠的方法体系。这给后压浆技术在公路桥梁工程中的推广应用和质量控制都带来非常不利的影响。在公路桥梁工程中推广后压浆技术急需一套适合该行业的操作规程及质量控制依据。
3、何谓“后压浆”
灌注桩后压浆是指在灌注桩成桩后一定时间，通过预设在桩身内的压浆导管以及与之相连的桩端、桩侧压浆阀注入水泥浆，使桩端、桩侧土体（包括沉渣和泥皮）得到加固，从而提高单桩承载力，减小桩基沉降。
后压浆装置构造简单、便于操作、适用性强、可靠性高、附加费用低、不影响桩基施工流程。
泥浆护壁灌注桩是桥梁基础的主导桩型，然而由于存在桩底沉渣和桩侧泥皮的固有缺陷，影响桩基承载力发挥和质量的稳定性。后压浆灌注桩是在泥浆护壁的基础上发展起来的，是灌注桩的辅助工法。
4、后压浆作用机理分析
众所周知，单桩的极限承载力Qu由极限摩阻力Qsu和极限端阻力Qpu，构成，因而提高单桩承载力有以下三个措施：①增加桩的几何尺寸，如桩长或桩径；②提高持力层的强度，即提高桩端阻力；③改善桩一土相互作用，即提高侧摩阻力。桩底注浆和桩侧注浆恰能在上述三个方面提高桩的承载力。
桩底注浆机理可分为力学机理和化学机理。注浆一般可划分为压密注浆和劈裂注浆。对于不同的注浆对象与工艺参数，其力学机理往往不同。
4.1后压浆力学机理
桩底注浆的力学机理为：在钻孔灌注桩放置钢筋笼时预埋两根φ30～φ50mm的注浆管(管底预留注浆孔并临时封闭以防混凝土堵塞)，然后在水下混凝土初凝后(约10～15d)用清水在预埋管底开塞，接着把配制好的水泥浆用高压泵将浆液注入桩底砾石层处。刚开始时，浆液对砾石层土体和沉渣起到压密作用，随着注浆量和注浆压力的增加，桩底扩大头逐渐形成，压密区范围也逐渐扩大，从而使桩底土的应力路径和固结状态改变。如果桩持力层砾石层较薄，渗透性差，则注浆成劈裂注浆；如果桩持力层砾石层厚且渗透性好，则注浆压力增大不多，而注浆量会持续增大，且注浆的扩散半径会持续增大，此时一般是压密注浆状态。
从初注到注浆后期，由于注浆压力和持力层土渗透性的变化，水泥浆与土层发生挤密、渗入、充填、劈裂等过程，从而会使注浆压力泵的压力表现为下降与回升的反复波动现象，这是水泥浆与土体共同作用的结果。但总的趋势是随着注浆量的增加、注浆扩散半径增大，注浆压力升高。
桩底注浆不但使桩端阻力因土层加固而提高，还使桩侧阻力提高，这是因为桩入持力层一般有一定深度，桩底注浆使“嵌岩段”侧阻明显提高。另外，浆液沿樁壁泥皮向上渗透也使部分桩侧土得到加固。
在实施桩底注浆过程中，注浆加固桩底与桩侧土体的工作原理一般分为渗透、压密和劈裂三大类，三种注浆工作方式可以是单独的，但更多是三种注浆相互作用的。通常在渗透性很好的砾石层表现为以渗透注浆为主；在密实粉砂及加固沉渣等表现为压密为主；对粉质粘土等高压注浆表现为劈裂为主，实质上用水泥类化学注浆加固地基时，渗透、劈裂和挤密是相辅相成的。在劈裂注浆中，没有劈裂就没有挤密，而在渗透注浆中，没有劈裂浆液就不能更有效地渗透到周围土体中。
注浆的过程是随注浆而动态变化的，即渗透注浆、劈裂注浆和压密注浆是交替出现的。
三类注浆的机理为：
(1)渗透注浆属于偏适应性注浆，主要是采用能克服土体孔隙摩阻力的压力使浆体在原有孔隙占位，在桩端土主要置换水空间；其浆液的性状是牛顿体并符合达西渗透理论，桩底注浆早期为渗透注浆。
(2)劈裂注浆属于偏强制性注浆，其实质是通过较高压力使浆体产生扩充，克服土体初始应力和抗拉强度，使土体破坏、扩张形成浆液占位空间。它主要分为2个阶段，第1阶段是鼓泡压密阶段。浆液最初都聚集在注浆孔口附近，形成套管椭球形泡体，随后泡体向四周发展，这时土体尚未开裂。第2阶段是劈裂流动阶段。这时浆体压力大于阻力最小应力面上应力时，一般正常固结和欠固结土体的应力面为水平面的，所以裂面为垂直的，在裂缝最前端出现应力集中，使裂缝迅速发展。劈裂注浆的适用范围较广，不但适用于强度大的砂砾土、岩石，也可适于渗透性较差的软粘土。
(3)压密注浆适应低强度和低渗透性的软弱土，属一种半适应性半强制性注浆，其原理是用浓浆置换、渗透和挤压土体，除了土中形成浆泡、浆脉，同时产生密实效应，使土体压密并提高其应力，浆泡的半径随灌浆压力的增大而增大，同时浆液总是挤向不均匀地基中的薄弱地区，从而使土体的变形性质均一化，这是一种非常适应粘性土理论的情况。
4.2后压浆化学机理
当浆液与砾石层充分接触时，化学机理将更加突出。其加固机理如下：
普通硅酸盐水泥主要是由CaO，SiO2，Al2O：，FeO3及SO2等组成，由这些不同的氧化物分别组成了不同的水泥矿物如硅酸三钙，硅酸二钙， 铝酸三钙，铁铝酸四钙，硫酸钙等。这些矿物与水发生水解和水化反应，减少了被加固土中的含水量，增加了土颗粒间的粘结，同时，生成氧化钙，水化硅酸钙，水化铝酸钙，水化铁酸钙等。
水泥与砂砾石拌和后，水化产生Ca(OH)2和CaSiO4水化硅酸钙等水化物。溶液中的Ca含水增加，与土颗粒发生阳离子交换作用，等当量置换出K、Na形成水泥与砂砾石的团粒结构，并封闭了砾石层之间的空隙，形成坚固的联结，即我们通常所说的混凝土。另外水泥土中的Ca(OH)2与土中或水中CO2化合生成不溶于水的CaCO3，这种反应也能使砾石层增加强度。
总的说来，浆液加固土体的物理化学作用可概括为：化学胶凝作用、充填胶结作用、离子交换作用、加筋效应、固化效应。
5、注浆类型分类
注浆后压浆的注浆类型分为：渗入性注浆、压密注浆、劈裂注浆等三种类型，对地基土的加固作用是：填充胶结效应、压密效应、加筋效应和固化效应。
6、施工工艺流程及操作要点
6.1施工工艺流程
后压浆钻孔灌注桩施工工艺流程见图1。
图1施工工艺流程图
6.1.1桩基后压浆系统平面布置图见图2。
图2后压浆系统平面布置图
6.2操作要点
6.2.1施工准备
（1）后压浆灌注桩施工宜选择专业队伍进行施工。施工队伍应进行技术交底培训，培训合格后方可开始施工。
（2）后压浆施工机具进场时必须进行调试和检查，仪器、仪表等必须进行检验和标定。
（3）钢筋笼制作宜采用加劲箍成型法，保证钢筋位置准确无误，以便压浆管道精确定位安装。混凝土灌注过程中应注意防止钢筋笼上浮。
（4）压浆导管应采用国家标准低流体输送焊接管。压浆阀宜采用的产品编号为：ZL9422930.4和ZL95207690.X。
（5）后压浆原材料进场时必须进行原材料抽检试验，并进行水泥浆液配合比设计。
（6）后压浆施工单位进场后应对设计文件进行认真学习，实施过程中若发现地质水文情况及施工条件与设计资料不符，应及时告知设计单位（或有关单位）以便及时变更设计，确保后压浆质量。
（7）压浆过程中，应注意观察注浆压力和连续注浆量，如发现异常，应立即停止，报告有关人员，并做好详细记录。
（8）冬季寒冷季节施工时应做好压浆管路的防寒保暖工作。
6.2.2后压浆系统安装
（1）压浆导管一般采用专用管，若灌注桩采用超声波进行无损检测，桩端压浆导管可利用检测管，但必须在检测管底部设置与桩端压浆阀相匹配的接头以便连接。
（2）压浆导管与钢筋笼采用铁丝绑扎固定，应牢固、均匀。桩端压浆管绑扎在加筋箍内侧，并靠近钢筋笼主筋，固定绑扎点为每道加劲箍处；桩侧压浆管绑扎在螺旋箍筋外侧，按1.5米间距绑扎。
（3）钢筋笼制作的同时绑扎压浆导管，首节钢筋笼起吊后入孔前安装桩端压浆阀，钢筋笼入孔过程中安装桩侧压浆阀。钢筋笼主筋如有接头，采用搭接焊时，整个焊接过程必须防护，避免压浆导管破坏。
11.1施工过程中若遇到压浆阀不能正常开启，可适当调高注浆泵压力，但最高压力不能超过10MPa，用脉冲法冲通管路后正常注浆。
11.2压浆阀全部堵塞不能实施压浆时，可在桩中心和桩周钻取引孔，重新安装压浆系统实施注浆。但必须注意不损伤桩基钢筋，以及按有关规范处理引孔。
11.3若发现地面冒浆，应根据具体情况采用堵塞冒浆通道、调整水灰比、降低注浆压力、间歇压浆等方法进行处理。
11.4压浆工作必须连续进行，若因故中断，应按以下原则进行处理：①尽可能缩短中断时间，尽早恢复压浆工作；②中断时间超过30min时，应立即设法冲洗设备、管路等，以防浆液固化；③恢复压浆后，应先用大水灰比的浆液进行压浆，当管路及压力阀畅通后再恢复到正常的水灰比。
11.5若注浆量较大，压浆压力较小，造成压浆工作难以结束时，应采取限流、间歇压浆、添加剂等方法进行处理。
11.6若压浆管路堵塞，一般采用清水高压冲洗的方法进行处理。
11.7若遇到特殊地层，如：断裂带、流沙、软弱层、溶洞等应召开技术专题会议，研究确定注浆工艺流程。
12、质量检验与质量标准
12.1后压浆施工要严格压浆过程的监督和施工记录工作。
12.2后压浆灌注桩承载力确定最有效的方法就是静载试验，但静载试验不可能每根桩基都做，因此宜通过一组试桩试验来确定后压浆的有关参数。
12.3后压浆灌注桩中间质量检验以过程控制为主。要控制的项目有：注浆量、压浆压力、水灰比、压浆时间。后压浆灌注桩施工全过程要求监理全程旁站，且签字认可压浆终止。
12.4后压浆施工质量应根据压浆记录、试验报告，从以下几个方面进行综合评定：
12.4.1水泥浆液温度及环境温度是否满足设计要求；
12.4.2压浆管路是否畅通，操作及特殊情况处理是否得当；
12.4.3水泥浆液水灰比及压浆终止压力是否满足设计要求；
12.4.4压浆量是否满足设计要求。
12.5后压浆施工竣工验收应包括以下资料：
12.5.1灌注桩压浆前完整性检测报告；
12.5.2压浆系统安装检查表；
12.5.3水泥、水、外加剂抽检试验报告；
12.5.4压力表标定报告；
12.5.5水泥浆配合比设计试验报告；
12.5.6水泥浆现场自检、抽检试验报告；
12.5.7后压浆压浆施工记录表；
12.5.8灌注桩后压浆实施性施工组织设计；
12.5.9灌注桩后压浆施工总结报告。
12.6灌注桩后压浆工程验收应成立由建设单位、设计单位、监理单位、检测单位、施工单位等组成验收委员会。
12.7质量标准:
12.7.1水泥浆液温度不小于5℃不大于40℃；
12.7.2水泥浆液水灰比符合设计要求；
12.7.3注浆终止压力不小于设计压力；
12.7.4注浆量不小于设计注浆量；
12.7.5压浆管路必须畅通，操作必须规范；
12.7.6异常情况处理必须得当、可靠。
13.结论
随着近年来施工机具、施工技术的不断改进和完善，灌注桩中存在的断桩、缩颈、露筋、塌孔等主要质量问题得到了有效抑制，但对于泥皮过厚对桩基承载力的影响问题没有引起足够的重视；如果清孔不干净或未进行二次清孔会造成孔底沉渣量过多；在深桩施工中，由于岩屑量大，不易及时排出孔内沉渣，从而对设计承载力产生影响。这些都限制了钻孔灌注桩的进一步发展。
为了能更好地发挥并利用钻孔灌注桩高承载力、低噪声、小振动、无挤土等优点，更好地解决钻孔灌注桩这一系列问题，后压浆技术应运而生。钻孔灌注桩后压浆技术可以大幅度提高承载力，减小沉降量，具有非常明显的社会效益和经济效益，在建筑業已经被广泛推广应用。
钻孔灌注桩后压浆技术可以大幅度提高承载力，减小沉降量，具有非常明显的社会效益和经济效益，在建筑业已经被广泛推广应用。
公路桥梁桩基分布范围广，地质变化复杂，承载力高，桩径大，桩长长，采用后压浆技术的理论及工艺等均不同于建筑桩基。为提高效率、节约投资，在公路桥梁桩基中能推广采用后压浆技术，特依托西安咸阳国际机场专用高速公路建设项目，对公路桥梁钻孔灌注桩后压浆技术应用进行研究。
参考文献
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关键词：钻孔灌注桩 后压浆 制浆 压浆
中图分类号： U443 文献标识码： A
1 、前言
钻孔灌注桩后压浆基本原理是在钢筋笼上预埋桩侧、桩端后压浆的压浆管道（桩基声测管）及在管端设置压浆阀，待桩身混凝土灌注后，通过埋设的压浆管和压浆阀向桩侧、桩端地基中压入水泥浆液，加固桩侧、桩端泥皮、沉渣及地基土，以达到提高桩的侧阻力、端阻力和竖向承载力的一种工艺。
大量实践证明，灌注桩后压浆技术可以大幅度地提高承载力，减少沉降量，且适用于各种土层，技术工艺简单，施工方法灵活，压浆设备简单，便于普及，具有显著的经济效益。
目前灌注桩后压浆技术已获得《国家级工法证书》，并被建设部列为《科技成果推广转化指南项目》，是2005年建设部要求进一步推广应用建筑业10项新技术中的第一项。自该技术引进陕西后在建筑业大面积应用开发，而且在后压浆管阀的设置、压浆量、注浆压力的控制等施工方法上进一步改进和提高，取得了卓越的技术效果和显著的经济效益。采用后压浆技术后，单项建筑基础工程节约投资约为原设计方案的25%～40%。以上资料表明灌注桩后压浆技术的技术效果和经济效益显而易见，其在公路桥梁建设工程中推广应用是必要的。
2 、桩基后压浆的必要性
采用后压浆的钻孔灌注桩承载力影响因素十分复杂，大体可分为两方面：一是灌注桩自身的因素，包括桩端、桩侧土层性质，桩长，桩径和桩身质量等；二是后压浆施工因素，包括压浆装置的形式，压浆时间的选择，管路系统的可靠性，浆液的类型，压浆量，压浆压力等。
因使用功能的不同，工民建建筑物活载、恒载类型不同于桥梁工程，传递到桩基的竖向荷载较桥梁桩基的荷载要小，所以，建筑工程桩基通常桩径较小，小桩直径不足25cm，直径80cm以上的桩基就已经是大樁了。在公路桥梁行业，桩基直径通常不小于80cm，大桩直径达200cm以上、甚至更大。同时，当地质条件相同时，桥梁桩基较建筑桩基要长。长桩由于自身压缩变形量大，使得桩身上部和下部摩阻力的发挥和桩端阻力的发挥均不同步，桩的长径比越大，表现越明显。因此，当桩径、桩长存在较大差别时，实施后压浆的目标、技术参数发生了明显的变化，如压浆量、压力、压浆形式、位置等等，与此同时，后压浆桩基承载力提高效率也有明显的不同。
对桩端压力注浆桩而言，如果其他条件相同，桩端压浆之后，短桩比长桩承载力提高的幅度要高。这是因为：在一般情况下，当桩长较短时，桩的侧阻力所占极限承载力的比例较小；当桩长较大时，桩的侧阻力所占极限承载力的比例较大。由于桩端压浆对桩端阻力提高的幅度较桩侧阻力提高的幅度大，因而，短桩比长桩承载力提高的比例高。
桩径对于后压浆桩承载力增量也有影响作用。在实施桩端压力注浆工艺时，根据浆泡理论，在相同条件下浆液加固范围相同，因而直径小的桩承载力增幅大。表1-1提供了不同桩径条件下桩端压浆桩与未压浆桩承载力对比。
表1-1不同桩径条件下压浆前后承载力对比
桩径(m) 压浆前承载力(m) 压浆后承载力(kN) 承载力提高比例(％)
0.8 3500 5120 46.3
1.0 4500 5950 32.2
1.2 6000 7480 24.7
后压浆技术对桩基承载力有显著影响的是压浆量的大小，基本上随着注浆体半径的增加线性增加。在地层土质特性、桩体尺寸、注浆工艺及注浆压力等条件相同或是十分接近的前提下，对于桩端注浆而言，注浆量多的承载力增幅也会有一定幅度的增大。
对于长度较长的钻孔灌注桩，在桩端压浆后的返浆长度占总桩长的比例较小，超长灌注桩压浆后承载力增长幅度小于普通中短桩；对于采用相同压浆量的钻孔灌注桩，大直径桩效果小于普通小直径桩。
工民建工程后压浆的一些参数、结论等不能完全拿来在公路桥梁工程中采用。公路桥梁桩基采用后压浆技术的工艺及效果还需进一步研究。
同一个建筑工程桩基分布范围小，相应的地质条件也是相同或相似。因此，采用后压浆技术时基本可以按照一种模式、一套工艺进行，工艺相对简单；施工质量控制严格的情况下，后压浆提高桩基承载力的效果也几乎是相同的。而公路桥梁路线长、跨度大、分布地域广，桩基所处地质情况多变、复杂，所以，实施后压浆时工艺也复杂、多变，压浆后承载力提高效果也各不相同。而且建筑桩基以群桩居多，而公路桥梁桩基后压浆基本属于单桩后压浆，不存在相互影响的群桩效应。公路桥梁桩基采用后压浆技术的工艺及效果更需要多次研究，寻找经济、高效的压浆技术。
公路桥梁桩基与建筑桩基竖向承载力计算存在差异。无论是摩擦桩还是嵌岩桩，桩基极限承载力均由桩侧阻力和桩端阻力构成。建筑桩基设计以概率极限状态法为原则，引入侧阻力和端阻力抗力分项系数（如钻孔灌注桩静载试验法确定的抗力分项系数为1.62），桩基竖向承载力设计值为标准值除以抗力分项系数。建筑桩基侧阻力、端阻力标准值的确定可采用多种方法，如单桩静载试验、根据室内试验结果确定、根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定、根据单桥探头静力触探资料确定等等。此外，建筑桩基中引入复合桩基的概念，采用桩侧阻群桩效应系数、桩端阻群桩效应系数对各自的标准值进行修正。建筑桩基设计更加精细、全面、完善，这与建筑桩基的分布特点、受力特性有很大关系。修订后的桥梁桩基设计也采用概率极限状态设计法，但限于桥梁桩基与建筑桩基受力特性的差异，相关试验统计资料不足，在桩基容许承载力表达式中仍采用成熟经验系数，如摩擦桩容许承载力均为标准值的1/2；对于侧阻力、端阻力标准值的确定，仍以搜集统计的大量可靠的试桩资料为规范参考依据，设计时确定方法单一；为此，在嵌岩桩容许承载力的表达式中，阻力发挥系数考虑桩端基岩性质后取值较小，承载力容许值保留有较大的安全储备。鉴于此，公路桥梁桩基采用后压浆技术更需要多次试验、反复研究，从实践到理论不断积累，提高该工艺在桥梁桩基中应用的可靠度、精确度，真正做到提高效率、节约成本。
此外，国内外虽然对灌注桩的研究积累了一定的工程经验，但由于后压浆的复杂性，加之此技术在我国起步较晚，目前还尚未形成完善的施工技术标准和成熟的理论，其施工工艺和理论研究仍然比较落后，主要表现在：（1）目前桩端压浆装置形式众多，各单位采用不同的后压浆工艺，但没有成熟可靠的技术方法，设计方法；（2）目前，灌注桩后压浆质量还无法采用合适的方法进行检测，其质量主要通过严格的过程控制来实现，但各行业操作规程和质量控制标准也不尽相同，公路桥梁建设中更是缺乏指导依据；（3）现有的指导资料中没有明确提出不同土质对应的后压浆注浆参数等指标和施工工艺；（4）钻孔灌注桩后压浆技术是一项实践先于理论研究的技术，目前研究主要集中在工艺的介绍、机理的定性分析、工程实例的比较，其理论研究有待进一步完善。
以上种种表现在工程实践中就是自行其事，标准混乱，无可靠的方法体系。这给后压浆技术在公路桥梁工程中的推广应用和质量控制都带来非常不利的影响。在公路桥梁工程中推广后压浆技术急需一套适合该行业的操作规程及质量控制依据。
3、何谓“后压浆”
灌注桩后压浆是指在灌注桩成桩后一定时间，通过预设在桩身内的压浆导管以及与之相连的桩端、桩侧压浆阀注入水泥浆，使桩端、桩侧土体（包括沉渣和泥皮）得到加固，从而提高单桩承载力，减小桩基沉降。
后压浆装置构造简单、便于操作、适用性强、可靠性高、附加费用低、不影响桩基施工流程。
泥浆护壁灌注桩是桥梁基础的主导桩型，然而由于存在桩底沉渣和桩侧泥皮的固有缺陷，影响桩基承载力发挥和质量的稳定性。后压浆灌注桩是在泥浆护壁的基础上发展起来的，是灌注桩的辅助工法。
4、后压浆作用机理分析
众所周知，单桩的极限承载力Qu由极限摩阻力Qsu和极限端阻力Qpu，构成，因而提高单桩承载力有以下三个措施：①增加桩的几何尺寸，如桩长或桩径；②提高持力层的强度，即提高桩端阻力；③改善桩一土相互作用，即提高侧摩阻力。桩底注浆和桩侧注浆恰能在上述三个方面提高桩的承载力。
桩底注浆机理可分为力学机理和化学机理。注浆一般可划分为压密注浆和劈裂注浆。对于不同的注浆对象与工艺参数，其力学机理往往不同。
4.1后压浆力学机理
桩底注浆的力学机理为：在钻孔灌注桩放置钢筋笼时预埋两根φ30～φ50mm的注浆管(管底预留注浆孔并临时封闭以防混凝土堵塞)，然后在水下混凝土初凝后(约10～15d)用清水在预埋管底开塞，接着把配制好的水泥浆用高压泵将浆液注入桩底砾石层处。刚开始时，浆液对砾石层土体和沉渣起到压密作用，随着注浆量和注浆压力的增加，桩底扩大头逐渐形成，压密区范围也逐渐扩大，从而使桩底土的应力路径和固结状态改变。如果桩持力层砾石层较薄，渗透性差，则注浆成劈裂注浆；如果桩持力层砾石层厚且渗透性好，则注浆压力增大不多，而注浆量会持续增大，且注浆的扩散半径会持续增大，此时一般是压密注浆状态。
从初注到注浆后期，由于注浆压力和持力层土渗透性的变化，水泥浆与土层发生挤密、渗入、充填、劈裂等过程，从而会使注浆压力泵的压力表现为下降与回升的反复波动现象，这是水泥浆与土体共同作用的结果。但总的趋势是随着注浆量的增加、注浆扩散半径增大，注浆压力升高。
桩底注浆不但使桩端阻力因土层加固而提高，还使桩侧阻力提高，这是因为桩入持力层一般有一定深度，桩底注浆使“嵌岩段”侧阻明显提高。另外，浆液沿樁壁泥皮向上渗透也使部分桩侧土得到加固。
在实施桩底注浆过程中，注浆加固桩底与桩侧土体的工作原理一般分为渗透、压密和劈裂三大类，三种注浆工作方式可以是单独的，但更多是三种注浆相互作用的。通常在渗透性很好的砾石层表现为以渗透注浆为主；在密实粉砂及加固沉渣等表现为压密为主；对粉质粘土等高压注浆表现为劈裂为主，实质上用水泥类化学注浆加固地基时，渗透、劈裂和挤密是相辅相成的。在劈裂注浆中，没有劈裂就没有挤密，而在渗透注浆中，没有劈裂浆液就不能更有效地渗透到周围土体中。
注浆的过程是随注浆而动态变化的，即渗透注浆、劈裂注浆和压密注浆是交替出现的。
三类注浆的机理为：
(1)渗透注浆属于偏适应性注浆，主要是采用能克服土体孔隙摩阻力的压力使浆体在原有孔隙占位，在桩端土主要置换水空间；其浆液的性状是牛顿体并符合达西渗透理论，桩底注浆早期为渗透注浆。
(2)劈裂注浆属于偏强制性注浆，其实质是通过较高压力使浆体产生扩充，克服土体初始应力和抗拉强度，使土体破坏、扩张形成浆液占位空间。它主要分为2个阶段，第1阶段是鼓泡压密阶段。浆液最初都聚集在注浆孔口附近，形成套管椭球形泡体，随后泡体向四周发展，这时土体尚未开裂。第2阶段是劈裂流动阶段。这时浆体压力大于阻力最小应力面上应力时，一般正常固结和欠固结土体的应力面为水平面的，所以裂面为垂直的，在裂缝最前端出现应力集中，使裂缝迅速发展。劈裂注浆的适用范围较广，不但适用于强度大的砂砾土、岩石，也可适于渗透性较差的软粘土。
(3)压密注浆适应低强度和低渗透性的软弱土，属一种半适应性半强制性注浆，其原理是用浓浆置换、渗透和挤压土体，除了土中形成浆泡、浆脉，同时产生密实效应，使土体压密并提高其应力，浆泡的半径随灌浆压力的增大而增大，同时浆液总是挤向不均匀地基中的薄弱地区，从而使土体的变形性质均一化，这是一种非常适应粘性土理论的情况。
4.2后压浆化学机理
当浆液与砾石层充分接触时，化学机理将更加突出。其加固机理如下：
普通硅酸盐水泥主要是由CaO，SiO2，Al2O：，FeO3及SO2等组成，由这些不同的氧化物分别组成了不同的水泥矿物如硅酸三钙，硅酸二钙， 铝酸三钙，铁铝酸四钙，硫酸钙等。这些矿物与水发生水解和水化反应，减少了被加固土中的含水量，增加了土颗粒间的粘结，同时，生成氧化钙，水化硅酸钙，水化铝酸钙，水化铁酸钙等。
水泥与砂砾石拌和后，水化产生Ca(OH)2和CaSiO4水化硅酸钙等水化物。溶液中的Ca含水增加，与土颗粒发生阳离子交换作用，等当量置换出K、Na形成水泥与砂砾石的团粒结构，并封闭了砾石层之间的空隙，形成坚固的联结，即我们通常所说的混凝土。另外水泥土中的Ca(OH)2与土中或水中CO2化合生成不溶于水的CaCO3，这种反应也能使砾石层增加强度。
总的说来，浆液加固土体的物理化学作用可概括为：化学胶凝作用、充填胶结作用、离子交换作用、加筋效应、固化效应。
5、注浆类型分类
注浆后压浆的注浆类型分为：渗入性注浆、压密注浆、劈裂注浆等三种类型，对地基土的加固作用是：填充胶结效应、压密效应、加筋效应和固化效应。
6、施工工艺流程及操作要点
6.1施工工艺流程
后压浆钻孔灌注桩施工工艺流程见图1。
图1施工工艺流程图
6.1.1桩基后压浆系统平面布置图见图2。
图2后压浆系统平面布置图
6.2操作要点
6.2.1施工准备
（1）后压浆灌注桩施工宜选择专业队伍进行施工。施工队伍应进行技术交底培训，培训合格后方可开始施工。
（2）后压浆施工机具进场时必须进行调试和检查，仪器、仪表等必须进行检验和标定。
（3）钢筋笼制作宜采用加劲箍成型法，保证钢筋位置准确无误，以便压浆管道精确定位安装。混凝土灌注过程中应注意防止钢筋笼上浮。
（4）压浆导管应采用国家标准低流体输送焊接管。压浆阀宜采用的产品编号为：ZL9422930.4和ZL95207690.X。
（5）后压浆原材料进场时必须进行原材料抽检试验，并进行水泥浆液配合比设计。
（6）后压浆施工单位进场后应对设计文件进行认真学习，实施过程中若发现地质水文情况及施工条件与设计资料不符，应及时告知设计单位（或有关单位）以便及时变更设计，确保后压浆质量。
（7）压浆过程中，应注意观察注浆压力和连续注浆量，如发现异常，应立即停止，报告有关人员，并做好详细记录。
（8）冬季寒冷季节施工时应做好压浆管路的防寒保暖工作。
6.2.2后压浆系统安装
（1）压浆导管一般采用专用管，若灌注桩采用超声波进行无损检测，桩端压浆导管可利用检测管，但必须在检测管底部设置与桩端压浆阀相匹配的接头以便连接。
（2）压浆导管与钢筋笼采用铁丝绑扎固定，应牢固、均匀。桩端压浆管绑扎在加筋箍内侧，并靠近钢筋笼主筋，固定绑扎点为每道加劲箍处；桩侧压浆管绑扎在螺旋箍筋外侧，按1.5米间距绑扎。
（3）钢筋笼制作的同时绑扎压浆导管，首节钢筋笼起吊后入孔前安装桩端压浆阀，钢筋笼入孔过程中安装桩侧压浆阀。钢筋笼主筋如有接头，采用搭接焊时，整个焊接过程必须防护，避免压浆导管破坏。
11.1施工过程中若遇到压浆阀不能正常开启，可适当调高注浆泵压力，但最高压力不能超过10MPa，用脉冲法冲通管路后正常注浆。
11.2压浆阀全部堵塞不能实施压浆时，可在桩中心和桩周钻取引孔，重新安装压浆系统实施注浆。但必须注意不损伤桩基钢筋，以及按有关规范处理引孔。
11.3若发现地面冒浆，应根据具体情况采用堵塞冒浆通道、调整水灰比、降低注浆压力、间歇压浆等方法进行处理。
11.4压浆工作必须连续进行，若因故中断，应按以下原则进行处理：①尽可能缩短中断时间，尽早恢复压浆工作；②中断时间超过30min时，应立即设法冲洗设备、管路等，以防浆液固化；③恢复压浆后，应先用大水灰比的浆液进行压浆，当管路及压力阀畅通后再恢复到正常的水灰比。
11.5若注浆量较大，压浆压力较小，造成压浆工作难以结束时，应采取限流、间歇压浆、添加剂等方法进行处理。
11.6若压浆管路堵塞，一般采用清水高压冲洗的方法进行处理。
11.7若遇到特殊地层，如：断裂带、流沙、软弱层、溶洞等应召开技术专题会议，研究确定注浆工艺流程。
12、质量检验与质量标准
12.1后压浆施工要严格压浆过程的监督和施工记录工作。
12.2后压浆灌注桩承载力确定最有效的方法就是静载试验，但静载试验不可能每根桩基都做，因此宜通过一组试桩试验来确定后压浆的有关参数。
12.3后压浆灌注桩中间质量检验以过程控制为主。要控制的项目有：注浆量、压浆压力、水灰比、压浆时间。后压浆灌注桩施工全过程要求监理全程旁站，且签字认可压浆终止。
12.4后压浆施工质量应根据压浆记录、试验报告，从以下几个方面进行综合评定：
12.4.1水泥浆液温度及环境温度是否满足设计要求；
12.4.2压浆管路是否畅通，操作及特殊情况处理是否得当；
12.4.3水泥浆液水灰比及压浆终止压力是否满足设计要求；
12.4.4压浆量是否满足设计要求。
12.5后压浆施工竣工验收应包括以下资料：
12.5.1灌注桩压浆前完整性检测报告；
12.5.2压浆系统安装检查表；
12.5.3水泥、水、外加剂抽检试验报告；
12.5.4压力表标定报告；
12.5.5水泥浆配合比设计试验报告；
12.5.6水泥浆现场自检、抽检试验报告；
12.5.7后压浆压浆施工记录表；
12.5.8灌注桩后压浆实施性施工组织设计；
12.5.9灌注桩后压浆施工总结报告。
12.6灌注桩后压浆工程验收应成立由建设单位、设计单位、监理单位、检测单位、施工单位等组成验收委员会。
12.7质量标准:
12.7.1水泥浆液温度不小于5℃不大于40℃；
12.7.2水泥浆液水灰比符合设计要求；
12.7.3注浆终止压力不小于设计压力；
12.7.4注浆量不小于设计注浆量；
12.7.5压浆管路必须畅通，操作必须规范；
12.7.6异常情况处理必须得当、可靠。
13.结论
随着近年来施工机具、施工技术的不断改进和完善，灌注桩中存在的断桩、缩颈、露筋、塌孔等主要质量问题得到了有效抑制，但对于泥皮过厚对桩基承载力的影响问题没有引起足够的重视；如果清孔不干净或未进行二次清孔会造成孔底沉渣量过多；在深桩施工中，由于岩屑量大，不易及时排出孔内沉渣，从而对设计承载力产生影响。这些都限制了钻孔灌注桩的进一步发展。
为了能更好地发挥并利用钻孔灌注桩高承载力、低噪声、小振动、无挤土等优点，更好地解决钻孔灌注桩这一系列问题，后压浆技术应运而生。钻孔灌注桩后压浆技术可以大幅度提高承载力，减小沉降量，具有非常明显的社会效益和经济效益，在建筑業已经被广泛推广应用。
钻孔灌注桩后压浆技术可以大幅度提高承载力，减小沉降量，具有非常明显的社会效益和经济效益，在建筑业已经被广泛推广应用。
公路桥梁桩基分布范围广，地质变化复杂，承载力高，桩径大，桩长长，采用后压浆技术的理论及工艺等均不同于建筑桩基。为提高效率、节约投资，在公路桥梁桩基中能推广采用后压浆技术，特依托西安咸阳国际机场专用高速公路建设项目，对公路桥梁钻孔灌注桩后压浆技术应用进行研究。
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