自20世纪80年代开始，钻孔灌注桩已被广泛用于沿海地区的高层建筑、道路、桥梁等基础中，适用的地基形式也越来越广泛。随着建筑物规模的不断扩大，对桩基础的承载要求也不断提高，传统的处理方式是扩大桩径、桩端进入基岩，但是在一些砂层非常厚，基岩很深的地区再按传统的方法处理就不再经济、合适了，而后注浆法就是一种经济的方法，本文就采用后注浆法提高桩端进入砂层的钻孔灌注桩垂直承载力的应用进行探讨。
影响钻孔灌注桩的垂直承载力的主要原因
由于受现有施工工艺的限制，钻孔灌注桩在成孔过程中孔壁土体的扰动，以及成桩后桩底沉渣较厚和桩侧泥皮过厚等因素，严重影响钻孔灌注桩的垂直承载力。无论是正循环还是反循环施工的桩或正循环还是反循环清孔的桩，都不同程度地存在上述问题。如某办公楼项目，采用Φ800～Φ1400mm的钻孔灌注桩，由静载检测实验得到的单桩极限垂直承载力（以沉降量来判定）最大为4250kn，最小仅有2500kn，最大值为最小值的1.7倍,经动测法检测,发现该工程桩的桩身砼质量均为良好,无断桩、缩颈、离析等不良现象，桩长也满足设计要求。由于桩的承载力包括桩自身结构承载力和地基土对桩的支承力，所以可以认为上述工程桩的承载力明显偏低并非桩身结构强度引起，而是地基土的支承力不能满足设计要求。现就影响钻孔灌注桩的垂直承载力的主要原因进行分析。
1、桩底沉渣厚，桩端承力得不到充分发挥，这对桩端进入密实砂层的桩尤为明显。目前钻孔灌注桩的施工工艺无论是正循环法还是反循环法，孔底证沉渣均难保100%的清除达到设计要求，即使二次清孔也是如此，这从沉渣厚度测试仪测试及静载检测的结果可以得到证明。有相当一部分静载压桩实验，当加载到某一荷载时，桩顶急速下沉，并满足规范规定的破坏条件，此时如继续加载，让桩沉到某一位置时，桩的沉降速率明显减慢并稳定，再继续加载还可能会稳定，此时桩顶荷载会达到原先破坏荷载的1.5倍甚至更大,这说明桩底沉渣清除干净后桩的承载力会明显提高。
2、桩侧泥皮厚，导致侧摩阻力明显下降
对不同工程中几根承载力明显偏低且桩身砼完整的桩进行分析，发现有些桩由于各种原因造成泥浆护壁过长。
3、孔壁受扰动
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。由于邻近桩壁一层土的抗剪强度降低，导致静压桩时地基土对桩的极限支承力下降。
鉴于钻孔灌注桩存在上述常见问题，因此如何解决上述问题提高钻孔灌注桩的垂直承载力则已成为工程中需要解决的实际问题。
后注浆法在钻孔灌注桩中的应用
为提高钻孔灌注桩的垂直承载力，国内外广大工程技术人员曾采用过许多方法，后注浆法就是其中较常用且有效的一种。所谓后注浆，就是在成桩后在桩身砼达到一定强度时，通过预埋管道用高压泵向桩的某些部位灌注水泥浆，提高局部位置的土体强度。目前后注浆有以下几种工艺：
（1）在孔底设置注浆室。采用该工艺时钢筋笼需下到桩底。
（2）灌注桩成孔后,在孔内设置注浆管，注浆管的下端设出浆口，并用胶带或塑料膜包住。出浆口的位置高出孔底30～50cm。灌注砼前先往孔底倒入碎石或块石，使出浆口埋入碎石或块石内，然后再进行砼灌筑。
（3）将注浆管固定在钢筋笼上（钢管或黑铁管），出浆口采用单向截流阀并压入桩底土中30～50cm。由于采用单向截流阀，在进行桩身砼浇注时浆液不会灌入阀内，注浆时浆液也不会回流。
第一种方法工艺复杂，成本高，国内很少使用。第二种方法主要用于桩底加固，在国内已有过多次实验或使用，但由于工艺过于简单，容易发生出浆口堵塞导致注浆失败。第三种工艺由于采用单向截流阀作出浆口，注浆成功率可达97%以上，且压力相对稳定，注浆效果显著。
后注浆机理
钻孔灌注桩的后注浆基本上属于劈裂注浆与渗透注浆相结合。所谓劈裂注浆，即压入的高压浆体克服土体主应力面上的初始压应力，使土体产生劈裂破坏，浆体沿劈裂缝隙渗入土体填充空隙，并挤密桩侧土，促使土体固结从而提高注浆区的土体强度。如注浆区在桩底，则浆液首先在桩底沉渣区劈裂和渗透，使沉渣及桩端附近土体密实，产生“扩底”效应，使端承力提高，如注浆区在桩侧某部位，则该部位也同样出现“扩径”效应。从大量试桩实测资料可看出，桩底注浆后不仅桩的端承力提高了，在桩端以上5m甚至更大范围内的桩侧摩阻力也有较大提高。如果在桩侧某段面注浆，同样该断面以上一定范围内的桩侧摩阻力也有明显提高。
注浆桩与不注浆桩垂直承载力的对比
下表为桩端进入砂层区的几个工程中注浆桩与未注浆桩垂直承载力的对比结果。
钻孔灌注桩后注浆与未注浆承载力对比表
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工程
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桩号
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桩尺寸
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桩端土层状况
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注浆情况
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极限承载力（kn）
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比较（%）
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A
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1
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Φ800×5500
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进入中砂层5m
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未注
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6400
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100
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2
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Φ800×5500
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进入中砂层5m
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桩底注
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＞8320
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＞130
|
|
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3
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Φ800×5500
|
进入中砂层5m
|
桩底注
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＞8700
|
＞136
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B
|
1
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Φ800×7000
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进入密实细砂层20m
|
未注
|
8400
|
100
|
|
2
|
Φ800×7000
|
进入密实细砂层20m
|
桩底注
|
＞13400
|
＞160
|
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|
3
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Φ800×7000
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进入密实细砂层20m
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桩侧、底注
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＞15500
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＞185
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C
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1
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Φ1000×6500
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进入中砂层
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未注
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＞9000
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100
|
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2
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Φ1000×6500
|
进入中砂层
|
桩底注
|
＞13500
|
＞150
|
从表中数据可以看出以下几点:
（1）桩底注浆的单桩极限承载力均大于未注浆的承载力,提高幅度在30%～60%；桩侧、桩底同时注浆，单桩垂直承载力提高幅度更大，达到了85%。
（2）桩底进入砂层越深,后注浆后单桩垂直承载力提高幅度越大。因此可以认为，当钻孔灌注桩进入砂层一定深度时，采用后注浆效果更佳。
注浆后单桩垂直承载力的提高幅度与桩底和桩侧土层性质关系极大，根据统计资料表明，在北京地区10m左右的短桩，当桩底进入中粗砂及砾石层时，采用桩底注浆工艺后，其单桩垂直承载力可提高70%～200%；福建地区桩底进入砂层的60m长桩，在桩底注浆后承载力可提高80%～90%；天津地区桩底进入粉细砂层的40～60m中长桩，在桩底注浆后承载力可提高20%～40%。所以说，在砂层区，采用桩底注浆工艺，可产生较大的经济效益。
关于后注浆法施工中的几个问题
1、压浆管和出浆口
实践表明:压浆管宜用镀锌钢管或黑铁管,直径可采用Φ2.5cm或Φ3.0cm。对于超长桩，考虑到管内摩阻力对压力的影响，可考虑采用Φ3.0cm或Φ3.8cm。出浆阀以单向截流阀为佳,实践证明采用该出浆阀后注浆成功率达96%以上。
2、注浆压力、速度
从理论上讲，只要浆液能注入土中，易用低压、慢速注浆，这样可以让浆液在桩底或桩侧较均匀渗透和缓慢刺入，以得到最佳加固效果。
3、注浆部位
在桩底注浆,出浆口宜埋入桩底以下土中的一定深度,一方面可避免出浆口被水泥浆包住,同时也可以让水泥浆充分加固桩底沉渣或虚土。对于桩侧注浆，出浆口宜选在砂性土层，因为在该土层桩的摩阻力损失最大，对该部位进行加固效果最好。
六、结束语
根据部分工程钻孔灌注桩注浆结果及分析，提出几点意见和建议：
1、后注浆法是提高钻孔灌注桩垂直承载力及减小承载力离散性的一项有效措施,有显著的经济效益和社会效益。
2、经过注浆后的桩其沉降量较未注浆桩要小，对重要工程中单根钻孔灌注桩的基础，注浆尤为必要。
3、有些工程因建筑物需要,设计桩长达到60m,甚至更长,进入砂层很深，这些桩在施工时承载力离散性较大，若适当采用注浆方法在满足承载力要求的同时既可以缩短桩长又可以减小沉降，为工程节约费用。