浅谈桩基施工中对岩石裂隙的处理

浅谈桩基施工中对岩石裂隙的处理
摘要本文结合笔者施工经验，介绍在桥梁钻孔灌注桩施工过程中遇到岩石裂隙的情况，并针对岩石裂隙的特点提出了相应的处理方法。

关键词桥梁钻孔灌注桩；岩石裂隙；处理方法
1简介
由我司施工的某公路桥梁采用钻孔灌注桩基础，该桥地处石灰岩岩溶发育区，基岩埋藏较深。

地层大致可分两层结构，上层属亚粘土沉积层，下层为石灰岩地层。

亚粘土层厚13.1～26.7m，主要是由泥质和粉砂质组成，含少量砂岩和泥岩碎块及砾石，土质不均匀，属中～高压塑性土，承载力190kPa。

石灰岩层分为两种：①灰色，揭露厚度3.5～7.6m，微晶结构，岩质较坚硬，有少量裂隙发育及石脉，岩石完整；②灰色，局部灰黑色，揭露厚度15.1～32.7m，微晶结构，较硬，有少量方解石脉、裂隙、溶洞，岩石破碎。

施工场地水文地质：地势相对低洼，较平坦开阔，无地表水，主要为岩溶，裂隙，地下暗流动态水和孔隙水，受大气降水补给，地下水丰富。

根据上述地质情况，在桥梁钻孔灌注桩的施工中，对岩石裂隙进行分析和采取相应的处理方法进行介绍。

2裂隙的情况
岩石裂隙是地应力释放（比如地震）、构造运动等因素造成。

裂隙在岩中的形态是纵横交错的，把原岩石切割成大小不等的形状。

缝隙宽度大小不等，小的0.3～0.5cm，大的50～70cm。

裂隙在钻孔中的形态。

3岩石裂隙与溶洞的对比
钻孔灌注桩是地下隐蔽施工，很多情况只能凭经验进行处理。

当发生钻孔漏浆时，我们根据经验和反映在地表的一些现象来分析和判断。

一般来说，发生裂隙的孔底都是硬底，而溶洞则是软底或空底，可根据钻锤落底的感觉和进尺的快慢来分析，一般落锤有回弹感，进尺慢的为岩石裂隙，反之则为溶洞。

其次可以从漏浆的速度和进程来分析，一般溶洞的漏浆有突发性，且漏量大，而且停止较快。

裂缝的漏浆有时同样有突发性，也有漏浆量巨大的，但裂隙的漏浆过程一般停止较为缓慢。

4钻孔灌注桩施工中的岩石裂隙危害分析
钻孔灌注桩施工中岩石裂隙导致的危害主要有塌孔、掉渣卡锤，其后果是使孔壁超挖，悬挂浮石，断面不规则，加大混凝土浇注量，浇注不密实，易形成空洞漏填，同时造成后续施工困难，工程进度延缓，增加施工费用。

1）漏浆塌孔。

由于裂隙将岩层割裂为大小不等结合不紧密的块状岩石，随
着桩孔施工的不断深入，地压不断加大，加之施工中产生振动冲击，致使部分孔壁岩石脱落，临边岩石失去支撑，造成更为严重的坍塌（坍塌岩石总体积较大即塌孔）。

正常情况下钻孔过程中钻孔内有泥浆并且孔口有钢护筒高出地表，孔内水位高出地表，泥浆压力是往孔壁方向的，不易造成塌孔。

出现漏浆时钻孔中泥浆顺裂隙流走，如果补给量小于流失量，则孔中泥浆水位下降形成空孔。

孔内产生负压，压力易造成塌孔。

2）岩石破碎并掉出，形成石卡锤。

钻锤冲击钻进时在泥浆中产生振动冲击，把岩石碎块的粘结力破坏致孔壁碎块掉落在钻锤上部。

由于钻锤提升力的作用，把岩石碎块卡在钻锤与孔壁之间。

由于原岩掉出形成空洞，易致塌孔，见图1。

3）易造成探石卡锤。

探头石是下钻时岩块往孔壁中挤，提钻时它形成卡钻，原理和掉块相同。

5施工中对裂隙的处理
在钻孔遇到裂隙时，一般都是会发生漏浆，而且漏浆是最主要的危害，如果漏浆能及时处理可以预防发生塌孔。

以我司施工的该工程为例，当钻孔钻到30.1m时发生大量的漏浆，开始以为是遇到溶洞，及时补浆，并且回填粘土和片石，后重新钻冲孔，结果只有效进尺10cm又发生漏浆，我们再回填粘土和片石后重新冲孔，效果同样不好，有效进尺11cm再次发生漏浆。

出现这种情况后，经过仔细分析，并进行试探，按前文介绍，得出结论：我们遇到的是岩石裂隙而不是溶洞。

由于岩石中的裂隙一般宽度较小，回填的岩石进不了裂隙，不能有效地堵住漏浆，特别是在孔底的裂隙，填料有效进入的深度与再次冲孔的有效进度有很大关系，回填片石和粘土，进入裂隙的是在泥浆顺裂隙流走时带进裂隙中的粘土，而回填的片石在孔底的上部，只有在钻头重击碎石形成很小的石屑被挤进裂隙，这样重新冲钻孔时就很快又发生了漏浆。

图1石头卡锤时的钻孔
经过这种分析，找出了可能出现的原因，我们就提出处理办法，为了有效地堵住漏浆，就必须让填料进入裂隙的深部填满裂隙，就地取材，钻渣就是很好的填料，孔渣的粒径小，可以有效地进入裂隙深部。

具体做法是预先准确好孔渣放在孔边备用，一旦发生漏浆，立即倒入约1.2m3的钻渣，再倒入0.6m3的粘土，同时及时补浆，在此过程中仍继续漏浆，按上述数量和比例继续倒入钻渣和粘土，同时补浆，以防塌孔，直至漏浆被堵住，后再倒入粘渣和粘土加固，重新冲孔。

这一次有效进尺 1.2m。

由此可见，钻渣与粘土有效地进入了底部裂隙的深部，原因是钻渣颗粒小，比重大，能快速深入孔底并随漏浆进入裂隙中，从而与粘土一起堵住裂隙。

6裂隙处理的几点体会
当发生钻孔漏浆时，首先我们要做好判断，看看是否属于是岩石裂隙（参考本文前面的描述）。

1）以钻渣结合粘土作为堵塞材料，就地取材，不但节省机械磨损，节省资
金，而且提高施工进度，效果明显。

2）为了在发生漏浆时第一时间能有钻渣进入裂隙，钻孔翻浆捞渣时，必须让泥浆本身剩下一部分钻渣，并且必须控制好泥浆比重。

3）用本法堵住裂隙后，孔底沉渣较多，对以后的钻进有影响，过了裂隙发育带后，可加入一些比重较大的泥浆如澎润土、加重剂、聚丙酰胺凝剂等，并勤捞渣以有效钻进。

灌注水下砼之前必须注意清孔时控制泥浆的含砂量和泥浆的比重，确保桩底沉渣在规范的允许范围。

4）如漏浆特别严重，速度又快，在倒入钻渣同时可入加入水泥，按钻渣与水泥1：0.2比例同时倒入钻孔，这样更加有效地堵住裂隙，由于裂隙大且连通，加入水泥后由于水泥的凝固作用，能有效地堵住裂隙。

5）灌注水下砼时必须注意可能由于裂隙掉石等原因造成的扩孔，增加砼用量，注意拔管速度，防止断桩。

7结语
本工程桩基的施工方法是在石灰岩地区实践总结的，在其它岩石地区，如有类似地质情况可供施工参考。

参考文献
[1]史栋.桩基工程手册,人民交通出版社,2008.。