注浆对桩端土层的作用机理

注浆对桩端土层的作用机理也可归纳为渗透固结作用、挤密充填作用和劈裂加筋作用。桩端注浆的浆液一部分作用于桩端土体，另一部分作用于桩端以上一定范围的桩侧土体。以下只讨论对桩端土体的作用原理。

2．4．1　渗透固结作用

在渗透性强、可灌性好的砂土和碎石土中，浆液在较小的压力下渗入桩端土体中一定距离，形成一个结构性强、强度高的结石体，增大桩端的承载面积，从而可提高桩的承载力。

2．4．2　挤密充填作用

钻孔灌注桩孔底存在沉渣，由于其强度极低，浆液可以很容易地破坏其结构，相当于形成一个注浆空腔。通过短桩注浆后开挖观察（叶平等，1997），注浆效果与桩端注浆装置所处平面位置无关，只要一个注浆装置起作用，水泥浆液就向薄弱部位扩散。注浆施工时，桩端注浆装置一般对称布置2～4个，基本可保证浆液由桩端均匀向土层中扩散。

傅文洵（1996）介绍了在模型箱内模拟桩端注浆的试验。试验在轻亚黏土、黏质砂土和中砂黏土3种不同土质和不同压力下进行。注浆试验2～3天后，挖出水泥固结体，可看到经桩端注浆后产生了扩大端，其形状呈比较规则的圆锥台体，其几何尺寸见图2－13。底面积增大4．44～11．25倍，侧面积增大1．43～2．91倍。

图2－13　扩大端几何尺寸图（mm）

有关文献介绍的两根试桩A、B的桩径分别为128mm、134mm，桩长分别为2．43m、2．51m，桩端沉渣厚度分别为0．72m、0．64m。桩周土层主要是回填土、粉质黏土、粉砂和黏质粉土，桩端持力层为黏质粉土，桩端注浆水泥用量分别为26kg、21．6kg，注浆压力分别为1．0MPa、0．65MPa，桩顶上抬量分别为0．02mm、0．075mm，极限承载力分别为120kN、85kN，比同条件的未注浆桩的承载力（50kN）分别提高140%、70%。图2－14是试桩A和B桩端注浆之后开挖出桩的形状。从中可以看出：注浆后桩的直径比未注浆桩分别增大了64%和49%，桩端面积分别增大了169%和123%；在桩端以上一定范围内，桩径和桩侧面积增大。试桩A浆液自桩端上升0．6m，试桩B浆液自桩端上升1．4m。

图2－14　桩端注浆后桩的形状（mm）

2．4．3　劈裂加筋作用

桩端注浆的劈裂机理同桩侧注浆。当注浆压力达到起裂压力或注浆流量过大，均可出现劈裂现象，而且劈裂面往往出现在最薄弱方向，规律性较差。