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摘要：本研究结合上海市工程案例，对比了后注浆钻孔灌注桩及普通钻孔灌注桩的优劣，简要分析了后注浆技术的原理，说明了桩端后注浆施工技术的要点及注意事项。对桩端后注浆在桥梁工程中的普及与应用起到一定的推进作用。
关键词：桥梁施工；钻孔灌注桩；桩端后注浆；工艺
1、工程背景
上海市广泛分布着厚达几十米的软土层。本工程秀龙桥为8+16+8m三跨简支梁桥，位于上海市浦东新区沪南公路。拟建桥梁下地质条件较差，下有地铁隧道穿过，且桥位处管线众多，条件复杂。由于桩基础与地铁隧道净距较小，为提高桩基础承载能力并减小基础沉降，避免对隧道产生扰动，秀龙桥所有桩基础均采用桩端后注浆工艺。
2、桩端后注浆优点
钻孔灌注桩因施工工艺因素的影响，桩基质量及性能有较大波动，主要体现在：
（1）灌注桩施工工序较多，施工工期较长，在施工过程中，可能遇到复杂的地质条件和孔内事故；
（2）施工单位的机械设备、施工工艺、技术水平和管理水平差别很大，桩基施工的质量差异性大；
（3）灌注桩施工采用泥浆护壁，必然在孔壁形成泥皮，在孔底残留沉渣和扰动桩端土体，从而大大降低桩侧摩阻力和桩端阻力，使桩的承载力大幅降低，不能发挥其强度潜能。而且，这些影响因素具有很大的随机性，使钻孔灌注桩的承载性能往往表现出很大的离散性，不仅造成资源的严重浪费，还降低了钻孔灌注桩工程质量的可靠性。
桩端后注浆技术是一种新兴的桩基础施工技术，在灌注桩浇制且超声波检测完成后，通过声测管进行注浆，以改变起底部岩土的性状，提高桩周摩阻力及桩端承载力。
后注浆灌注桩与普通灌注桩相比，具有以下优点：
（1）在同样桩径、桩长条件下，单桩承载力可提高20%～30%，并能改善桩的抗震性和抗拔性，减少基础沉降；
（2）在同等承载力条件下，可将长桩改为短桩，减少钻进工作量，加快施工进度，缩短工期；
（3）节约钢筋混凝土量，降低工程成本。
在工程条件复杂、对桥梁承载力与沉降要求高的情况下，适合采用桩端后注浆工艺。
3、原理分析
注浆一般可划分为渗透注浆、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。
刚开始注浆时，浆液对砾石层土体和沉渣起到渗透及压密作用，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。如果桩持力层为砾石层且较薄，渗透性差，则注浆压力进一步增大，但注浆量增大不多，从而在后期会形成劈裂注浆；如果桩持力层为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。
最终注浆压力的确定要考虑下列3个方面：
（1）最终注浆压力要小于桩上抬的摩阻力，即注浆时不能使桩向上严重位移；
（2）最终注浆压力要尽可能使桩端、桩身混凝土少破坏；
（3）最终注浆压力要使注浆量达到设计要求，形成扩大头，使桩端加固明显。
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，桩底注浆使入持力层侧阻明显提高，另外，浆液沿桩壁泥皮向上渗透也使部分桩侧土得到加固。
4、后注浆设备及工艺
（1）注浆装置（注浆管、注浆阀和注浆器）的设置：后注浆导管应采用钢管（内径不宜小于25mm，壁厚不应小于3.2mm），且应与钢筋笼加劲筋绑扎固定或焊接，注浆管连接接头应采用螺纹连接，接头处应缠绕止水胶带。对于本桥桩基础，沿钢筋笼圆周对称布置3根；注浆管下放前应作注水试验，注浆管应采用铁丝与钢筋笼绑扎，并随钢筋笼同时下放，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。钢筋笼上、下端应有不少于4根与注浆管等长的同钢号的引导钢筋，引导钢筋应采用箍筋固定；注浆器下端宜呈锐角状，其环向面呈梅花状均匀分布出浆孔，孔径不应大于8mm，下孔时出浆孔应采用胶布或橡胶包裹，下部应伸出桩端以下200～500mm，上端宜高出地面0.2m，上口须用堵头封闭。
（2）后注浆阀：采用单向阀，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不致使注浆阀受损。
（3）浆液配比：根据土的饱和度、渗透性确定。注浆液应采用32.5级或42.5级水泥配制的泥浆；桥墩、桥台处桩底的土层为⑦1-1层砂质粉土层，属非饱和土，水灰比应为0.55～0.6；配制好的浆液应过滤，滤网网眼应小于40μm。
（4）后注浆作业起始时间和顺序应符合下列规定：钻孔灌注桩成桩后7-8h，应采用清水进行开塞，开塞压力0.8～1.2MPa，开塞后应立即停止注水，并采用适当措施保证注浆管畅通；注浆作业在声测后进行。桩端注浆应对同一根桩的两根声测管依次实施等量注浆；对于桩群注浆宜先外围、后内部。
（5）应控制注浆压力和注浆速度。注浆压力为0.4～0.8MPa，注浆速度为32～47L/min。压力偏高时，速度宜取低值，压力偏低时，速度宜取高值。
（6）单桩最小注浆量Gc≥3.0，Gc为注浆量，以水泥质量计（t）。
（7）当满足下列条件之一时可以终止注浆：注浆总量达到设计要求；或注浆总量达到设计值的80%，且注浆压力达到2MPa。
（8）当注浆压力长时间低于正常值，应改为间歇注浆，间歇时间宜为30～60min，或调低浆液水灰比。
5、结语
施工过程中通过对比试验发现通过桩端注浆工艺，大幅提高了灌注桩基础的承载力，并能够有效地控制基础的沉降。桩后注浆工艺能够明显改善钻孔灌注桩的性能，提高施工速度，缩短工期。
由于地质条件，施工工艺的复杂多变，后注浆技术仍待进一步发展完善。例如后注浆桩基施工工艺、承载力计算等。
参考文献：
[1]《钻孔灌注桩桩底后注浆机理与应用研究》张忠苗岩土工程学报.
[2]《桩底后注浆技术及其应用》魏昌斗探矿工程.