旋挖钻灌注桩作业指导书.docx
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旋挖钻灌注桩作业指导书
大西铁路客运专线站前施工11标
（晋陕黄河特大桥）
旋挖钻灌注桩作业指导书
编制：
复核：
接收：
中铁四局集团有限公司大西客专工程指挥部二项目部
二〇一〇年六月
目录
一、编制依据及目的1
1、编制依据1
2、目的1
二、适用范围1
三、施工准备1
2、泥浆制备1
3、埋设护筒2
四、工艺流程2
五、操作工艺3
1、钻机就位及钻孔3
2、清孔4
3、钢筋笼的制作与安装4
3.1.钢筋笼制作4
3.2.骨架运输5
3.3.钢筋笼安装5
4、水下混凝土灌注6
六、施工注意事项7
旋挖钻灌注桩作业指导书
一、编制依据及目的
1、编制依据
《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》
《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》
《施工图设计文件》
2、目的
明确桥梁桩基旋挖钻灌注桩作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范桩基作业施工。
二、适用范围
适用于各种土质层和砂类土、碎（卵）石土或中等硬度以下基岩的桥墩桩基施工。
施工前应根据不同的地质采用不同类质的钻头。
目前国内常用的有德国产BG系列和意大利的R系列旋挖钻机。
三、施工准备
1、场地平整
钻孔场地应根据地形、地质、水文资料和桩顶标高等情况结合施工技术的要求，须作准备工作如下：
首先确定钻孔桩位：
按照基线控制网及桥墩设计坐标，用全站仪精确放出桩位。
钻孔场地在旱地且施工期间地下水位在原地面以下大于1m者，应平整场地，清除杂物，更换软土，夯填密实。
钻机座不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷。
修通旱地位置便道，为施工机具、材料运送提供便利。
钻孔场地在陡坡时，应挖成平坡。
如有困难，可用排架或枕木搭设工作平台。
钻孔场地在浅水时，宜采用筑岛法。
岛顶面通常高出施工水位0.75～1.0m。
筑岛面积按钻孔方法、设备大小等决定。
2、泥浆制备
在砂类土、碎（卵）石土或黏土夹层中钻孔，采用膨润土泥浆护壁。
在黏性土中钻孔，当塑性指数大于15，可利用孔内原土造浆护壁。
钻孔施工时随着孔深的增加向孔内及时、连续地补浆，维持护筒内应有的水头，防止孔壁坍塌。
桩孔砼灌注时，孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内，利用于下一基桩钻孔护壁中。
3、埋设护筒
钻孔前设置坚固、不漏水的孔口护筒。
护筒内径大于钻头直径，使用旋转钻机钻孔比钻头大约20cm，护筒顶面高出施工水位或地下水位2m，埋设钢护筒，护筒内径比桩径大20cm，还需满足孔内泥浆面的高度要求，在旱地或筑岛时还高出施工地面0.2-0.3m。
护筒埋置深度符合下列规定：
岸滩上，黏性土不小于1m，砂类土不小于2m。
当表层土松软时，将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。
岸滩上埋设护筒，在护筒四周回填黏土并分层夯实；护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1%。
水中用锤击、加压、振动等方法下沉护筒。
护筒埋入河床面以下1m；水中平台上按最高施工水位、流速、冲刷及地质条件等因素确定埋深，必要时打入不透水层。
在水中平台上下沉护筒，由导向设备控制护筒位置。
护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1%。
四、工艺流程
详见“旋挖钻钻孔桩施工工艺框图”
旋挖钻钻孔桩施工工艺框图
五、操作工艺
1、钻机就位及钻孔
⑴、钻机就位前，应对钻孔各项准备工作进行检查。
钻机安装后的底座和顶端应平稳，在钻进中不应产生位移或沉陷。
就位完毕，施工队对钻机就位自检。
⑵、钻孔前，按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图，挂在钻台上。
针对不同地质层选用不同的钻头、钻进压力、钻进速度及适当的泥浆比重。
⑶、钻孔作业应分班连续进行，填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。
应经常对钻孔泥浆及钻机对位进行检测，不符合要求时，应及时改正。
应经常注意地层变化，在地层变化处应捞取样渣保存。
⑷、钻孔过程中应观察主机所在地面和支脚支承地面处的变化情况,发现沉降现象及时停机处理。
因故停机时间较长时，应将套管口保险钩挂牢。
⑸、当钻孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查，确认满足设计要求后，立即填写终孔检查证，并经驻地监理工程师认可，方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。
2、清孔
⑴、当钻孔深度达到设计要求后，立即进行清孔，以免时间过长沉渣沉淀，造成清孔困难。
⑵、清孔采用捞渣法，钻孔达到设计标高后，将钻头慢速提出取下钻头换上捞沙桶，捞出孔内沉积的泥渣，然后注入净化泥浆（相对密度1.03～1.10，粘度17～20s，含砂率﹤2%），严禁用加深孔底的方法代替清孔。
⑶、清孔时，注意保持孔内泥浆面高度始终在地下水位或河流水位以上1.5～2.0m，以及泥浆比重是否合适，防止坍孔缩孔。
⑷、当从孔内取出泥浆（孔底、孔中、孔口）测试值的平均值与净化泥浆相近，测量孔底沉渣厚度不大于设计要求时，即停止清孔作业，放入钢筋笼进行水下混凝土灌注。
3、钢筋笼的制作与安装
3.1.钢筋笼制作
⑴、制作
钢筋笼采用劲型骨架在现场钢筋加工厂制作。
在加强箍上等间距标出主筋位置，先将6～8根主筋依次逐根焊接在加强箍上，形成钢筋骨架，随后将其它主筋均匀焊接到钢筋骨架上，形成整个骨架，最后，将箍筋按设计图纸间距点焊在钢筋骨架上。
⑵、钢筋笼加工控制
根据钢筋笼的上下位置布置主筋的接头位置，主筋接头采用通丝套筒进行连接，要求每个接头断面的接头数量不得多于主筋数量的50%，钢筋笼必须严格按设计图纸制作，焊缝要平整、光滑、密实、无气泡、无包碴。
钢筋笼钢筋骨架偏差见下表：
钢筋笼骨架偏差
序号
项目
允许偏差
检验方法
1
钢筋骨架在承台底以下长度
±100mm
尺量检查
2
钢筋骨架直径
±20mm
3
主钢筋间距
±0.5d
尺量检查不少于5处
4
加强箍间距
±20mm
5
一般箍筋间距
±20mm
6
钢筋骨架垂直度
1%
吊线尺量检查
3.2.骨架运输
骨架的运输无论采取何种方法运输骨架，都不得使骨架变形，当骨架长度在6m以内时可用两部平板车直接运输。
当长度超过6米时，应在平板车上加托架。
如用钢管焊成一个或几个托架用翻斗车牵引，可运输各种长度的钢筋笼，或用炮架车采用翻斗车牵引或人工推，也可运输一般长度的钢筋笼。
3.3.钢筋笼安装
⑴、钢筋笼利用吊机整体吊装到孔内，钢筋笼上口到达护筒口上方时，用型钢扁担将钢筋笼搁置在护筒上。
由于钢筋笼较长，且要求整体一次吊装，所以必须考虑到起吊和移位时的钢筋笼变形控制。
⑵、为了保证钢筋笼起吊时不变形，宜用两点吊。
第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点到上三分之二点之间。
起吊时，先提第一吊点，使骨架稍提起，再与第二吊点同时起吊。
随着第二吊点不断上升，慢慢放松第一吊点，直到骨架与地面或平台垂直，停止第一吊点起吊，用劲形骨架固定。
⑶、吊放钢筋笼入孔时应对准孔位轻放、慢放入孔，入孔后应徐徐下放。
若遇阻力应停止下放，查明原因进行处理。
严禁高起猛落、碰撞和强行下放。
⑷、为保证钢筋笼竖向轴线垂直度及混凝土保护层厚度，按设计要求在钢筋笼外周焊接钢筋耳环进行控制。
⑸、钢筋笼入孔后，检查安放位置并作好记录。
符合要求后，钢筋笼上端可采取钢筋连接加长4根主筋的措施，延至孔口定位，防止钢筋笼因自重下落或灌注混凝土时往上窜动造成错位。
⑹、桩身混凝土灌注完毕，达到初凝后即可解除钢筋笼的固定措施。
4、水下混凝土灌注
⑴、灌注混凝土前，重新探测孔底沉渣厚度，如大于设计规定值，需进行二次清孔，直到孔底沉渣厚度满足设计要求。
⑵、钢筋笼、声测管和导管安放好后及时灌注混凝土，灌注过程连续进行，不得中断。
⑶、混凝土灌注采用导管法进行。
灌注前，安放导管时导管下端距孔底30～40㎝。
导管采用钢导管，导管接头用套丝接头形式，以防导管升降时被钢筋笼卡住。
⑷、导管使用前，按规定进行水密承压和接头抗拉试验。
同时对导管自下而上进行编号并记录每节导管的长度。
⑸、灌注混凝土的准备工作在尽可能短的时间内完成，防止坍孔和泥浆沉淀过厚。
开始灌注前再次核对钢筋笼标高、导管下端距孔底尺寸、孔深、泥浆沉淀厚度以及孔壁有无坍塌现象等，如不符合要求，经处理后再开始灌注。
⑹、首批灌注混凝土采用砍球法泄放，混凝土的初存量应满足首批混凝土入孔后，导管埋入混凝土的深度不得小于1m并不宜大于3m。
混凝土最少数量由计算确定，满足导管初灌埋深≮1.0m的要求。
后续灌注采用搅拌车连续不断的送料。
首批砼计算公式如下：
≥
式中：
——首批混凝土所需数量（m3）；
——井孔混凝土面高度达到
时，导管内混凝土柱平衡导管外水压所需要的高度，即
≥
（m）；
——灌注首批混凝土时所需井孔内混凝土面至孔底的高度，
（m）；
——井孔内混凝土面以上泥浆深度（m）；
——井孔直径（m）
首批混凝土量计算图
——导管内径，φ30㎝导管内径为0.28m；
——钻孔内泥浆容重，取12kN/m3；
——混凝土容重，取24kN/m3；
——导管初次埋置深度，取1.0m；
——导管底端至钻孔底间隙，取0.4m。
例如：
桩径1.5m，孔深76m；按上式计算得首批砼不小于5.4m3。
⑺、灌注时，用测锤经常测量水下混凝土面位置，及时提升导管，保证导管埋入混凝土长度控制在2～6m范围，防止导管提空或埋入过长而造成提升困难。
当混凝土浇筑面接近设计高程时，应缓慢提升导管，并用取样盒等容器直接取样确定混凝土的顶面位置，混凝土灌注顶面应高于桩顶设计标高1m左右，以便清除浮浆和消除测量误差，确保成桩质量。
六、施工注意事项
旋挖钻机由于它对各种地质条件适应能力较强，成孔效率高，施工简单易操作等特点，作为工程基础的一种机具已被应用得相当普遍。
但是由于自身的一些特点，且其施工工艺环节多，一环不慎，便导致质量事故发生。
尤其是在软土和砂土地基施工时更为突出，以下是通过以往工地施工总结出来容易发生的问题及相应的应对措施。
⑴、旋挖钻机成孔抗扰动能力差，由于成孔抗扰动能力差，故容易发生塌孔事故
首先，旋挖钻泥浆护壁为静态泥浆护壁，孔壁泥皮薄，故护壁效果较差，尤其是在砂卵地层更为突出；
其次，旋挖钻机成孔速度快，出碴方式通过旋挖钻斗直接挖出，故孔壁土层稳定性差。
为应对这类问题应采取如下预防措施：
根据地层地质情况选择合适的钻进速度。
施工时选用水化性能好，造浆率高，成浆快，含沙量少的膨润土或黏土，在沙土地层选用精选的膨润土为宜。
成孔后如来不及灌注时必须孔内泥浆循环。
根据孔口地层地质情况确定适当的护筒长度，尽量使护筒穿透砂层，若孔口砂层过厚护筒长度不得低于6米，以减少因地表上振动能量传递到无护筒孔壁。
同时在开钻前检查护筒四周土是否结实，如四周土较为松软，可利用钻杆对护筒四周进行捣实。
尽量避免成孔后机械在孔口周围走动。
将不可能避免的施加在孔口周边的力尽可能的分散，避免局部受力，杜绝外部力直接作用在护筒上。
施工过程中尽量避免钻斗和钢筋笼擦伤孔壁。
⑵、成孔后软土地层易发生缩孔
首先因为旋挖钻出碴方式为钻斗旋挖出碴，孔壁不像其它钻机成孔时有挤压，且旋挖钻成孔速度快，故孔壁稳定性比其它钻机成孔孔壁差；
其次，旋挖钻机成孔采用的泥浆相对其它钻机来说比重低，故对孔壁产生的力相对较小。
为应对这类问题应采取如下预防措施：
适当加大钻斗直径，在开孔前结合地层地质情况确定钻斗加大尺寸，保证缩孔后的孔径满足设计孔径。
适当加大泥浆比重。
尽可能的缩短浇注前的操作时间。
⑶、施工过程中由于施工平台松软，钻机因自重下沉，从而导致孔位偏移、孔斜、孔弯和扩孔等现象发生
因为旋挖钻机所设置的坐标均相对于钻机履带在相对稳定的基础上而言，如果钻机履带的位置无论是平面位置还是水平位置发生了变化，其孔位、孔斜、孔弯和扩孔等都得不到有效控制，自然就导致成孔质量达不到规范要求。
因此如何保证钻机履带位置的稳定性，是保证钻孔质量的关键之一。
为应对这类问题应采取如下预防措施：
必须保证施工平台有能够满足钻机需要的承载力，确保施工过程施工平台稳定。
这就要求在填筑施工平台时选择强度高但又能确保钻机能施钻的填筑材料，一般采用砂性土、含水量适宜的粘土或粒径不大于10cm的砂砾，填筑时必须分层压实。
在履带底铺设钢板，使钻机自重产生的力分散作用于平台上。
施工过程中及时清除挖掘上来的碴土，减少挖掘碴土带来的泥浆浸泡施工平台，保证钻机底部及周边土质不被泡软。
钻机一旦定位开钻后，施工过程中尽量避免钻机在水平位置移动。
开钻前将点位用护桩引到不容易遭到破坏地方，同时在两侧履带有明显标志处外侧地面设参考点，并测量其履带上标高，并在施工过程中要经常观察其平面位置和水平位置的变化，一旦发变化，应根据所引出的护桩重新调整钻头中心坐标。
、由于钻斗磨损过快，导致孔径变小
因为旋挖钻机钻斗直径一般都比设计孔径小8-12cm，为了确保钻孔直径，通过斗齿及钻斗外壁的调节块来调整，如果钻机在砂质地层钻进，斗齿及调节块磨损的速度很快。
在砂层中钻进时要时刻观察钻斗斗齿及调整块的磨损程度，及时调整纠正，以确保桩体直径满足设计要求，保证桩的质量。
、成孔后由于施工工艺不当导致塌孔
旋挖钻成孔后一般不宜放置时间过长，灌注混凝土速度不宜过快，否则易发生钻孔局部塌孔。
因为旋挖钻成孔泥浆护壁泥皮薄，放置时间过长导致孔内上部泥浆中的细粒物质沉淀，导致泥浆比重降低，形成清水孔。
灌注速度过快，孔内泥浆和混凝土上升速度也必然加快，对孔壁造成的扰动也就变大，故容易发生局部塌孔事故。
为了避免出现这类质量事故，应采取如下预防措施：
尽量缩短成孔到灌注混凝土的时间。
首先做好成孔后各道工序的准备工作。
其次加大孔口钢筋笼连接的人员和设备的投入，缩短连接时间。
再次，加快下导管的速度，可以在下导管前将两到三节导管连接好，减少下导管时的连接次数。
成孔后若来不及灌注砼时，必须循环孔内泥浆，避免泥浆沉淀。
循环泥浆还可以起到清孔的作用。
灌注进入砂层后，要严格控制灌注速度。
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