1旋挖钻灌注桩作业指导书QL001分析.docx
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1旋挖钻灌注桩作业指导书QL001分析
新建北京至张家口铁路JZSG-5标段桥梁工程
编号：
QL001
旋挖钻灌注桩钻孔作业指导书
单位：
中铁大桥局集团有限公司
编制：
审核：
批准：
2016年04月10日发布2016年04月11日实施
目录
1适用范围1
2作业准备1
2.1内业准备1
2.2外业准备1
3技术要求1
3.1钻进时泥浆指标1
3.2清孔后泥浆指标1
3.3沉渣指标1
4施工程序与工艺流程2
5施工要求2
5.1施工准备2
5.2钻孔施工4
5.3成孔检查、清孔5
5.4钻孔桩常见问题及处理措施6
（1）坍孔6
（2）钻孔偏斜6
（3）掉钻落物7
（4）扩孔和缩孔7
（5）梅花孔（或十字孔）8
（6）卡锥8
（7）钻孔漏浆9
6劳动组织9
7材料要求10
8设备机具配置10
9质量控制与检验11
9.1护筒埋设11
9.2泥浆11
9.3钻孔桩检验标准及方法11
9.4成桩检测11
10安全及环水保措施11
10.1安全保证措施11
10.2环水保措施12
1适用范围
本作业指导书适用于新建京张铁路JZSG-5标旋挖钻钻孔施工。
2作业准备
2.1内业准备
（1）在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。
（2）对施工人员进行技术交底，对参加施工人员进行上岗前技术培训。
（3）钻机、挖掘机等机械设备已进场，并检验合格后方可使用。
2.2外业准备
现场地形、地貌、便道、场地等资料收集，确定各类机具、设备进出场地线路及方法、水电路、泥浆池布设位置。
对勘测设计不到位的桩位联系设计单位进行地质核查，核查完毕后再进行施工。
3技术要求
3.1钻进时泥浆指标
（1）比重：
旋挖钻机入孔泥浆比重为1.08～1.1。
（2）黏度：
入孔泥浆黏度，一般地层为16～22s；松散易坍地层为19～28s。
（3）含砂率：
新制泥浆不大于4%。
（4）胶体率：
不小于95%。
（5）PH值：
应大于6.5.
3.2清孔后泥浆指标
（1）孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm的颗粒。
（2）泥浆比重不大于1.1。
（3）含砂率小于2%。
（4）黏度为17～20s。
3.3沉渣指标
浇筑水下混凝土前允许沉渣厚度为：
摩擦桩不大于100mm。
4施工程序与工艺流程
平整场地（搭设钻孔平台）
检测、调整泥浆指标
桩位放样
制作护筒
护筒安装
泥浆备料
泥浆池
钻机就位
钻孔桩钻进
泥浆沉淀池
钻孔桩施工工艺流程图
5施工要求
5.1施工准备
在三通一平的基础上，钻孔的准备工作主要有桩位测量及放样、制作和埋设护筒；泥浆备料调制、泥浆循环系统设置及准备钻孔机具等。
（1）场地准备
钻孔场地的平面尺寸按桩基设计的平面尺寸、钻机数量和钻机底座平面尺寸、钻机移位要求、施工方法以及其它配合施工机具设施布置等情况决定。
陆地桩基的施工场地均为旱地，钻孔前将场地清除杂物、整平。
水上钻孔桩施工，浅水区采用筑岛方式形成钻孔平台、深水区采用搭设钻孔平台。
场地的大小要能满足钻机的放置、泥浆循环系统及混凝土运输车等协调工作的要求。
（2）埋设护筒
护筒用8～18mm厚的钢板制作，其内径大于钻头直径200mm～400mm。
为增加刚度防止变形，在护筒上端口加焊一道加劲肋。
护筒顶面要高出地面0.5m，其高度还必须满足孔内泥浆面的要求；在季节性冻土地区，护筒底面进入冻土层以下不少于0.5m（本地区冻土厚度为0.99m）。
对于陆地钻孔桩，护筒的埋深宜为护筒外径的1.0～1.5倍。
陆地桩基护筒埋设采用挖埋法，水中墩护筒采用振动锤插打，护筒中心与桩位中心的偏差不大于50mm，垂直度偏差不大于1%，保证钻机沿着桩位垂直方向顺利工作。
在挖埋护筒时，不适宜使用大型机械进行挖埋，应使用小型机械或人工进行挖埋，在距离设计护筒底20cm～30cm处使用人工进行清理浮土，保证护筒底土质密实。
护筒内存储泥浆使其高出施工水位至少0.5m，保护桩孔顶部土层不致因钻头反复上下升降、机身振动而导致坍孔。
（3）安装钻机
立好钻架并调整和安设好起吊系统，将钻头吊起，徐徐放进护筒内。
启动卷扬机把钻盘吊起，垫方木于钻盘底座下面，将钻机调平并对准钻孔，安装钻盘，要求钻盘中心与钻架上的起吊滑轮在一铅垂线上，钻杆位置偏差不大于2cm。
施工中在护筒外对称设置4根护桩，挂线利用十字交叉法随时调整桩位以保证桩位偏差在允许范围内。
（4）泥浆的制备及循环净化
泥浆的作用是：
钻孔泥浆由水、膨润土和添加剂组成。
在钻孔中，由于泥浆相对密度大于水的相对密度，故护筒内同样高的水头，泥浆的静水压力比水大，在井孔壁形成一层泥皮，阻隔孔内外渗流，保护孔壁免于坍塌。
泥浆的制备：
泥浆根据钻孔地质情况，按配比要求配置。
泥浆池的大小要合适，避免泥浆外流，污染环境。
根据现场实际情况，本标段拟采用优质泥浆。
各项指标如下：
相对密度：
1.03～1.1；粘度（s）：
18～22；含砂率（％）：
＜2；PH值：
8～10；胶体率（％）：
＞98；失水率（ml/30min）：
14～20。
根据桩基的分布位置设置泥浆池，泥浆池设置在便道的相对侧，每两个墩位设置一个泥浆池（泥浆池包括储浆池及沉淀池），并用循环槽连接。
出浆循环槽槽底纵坡不大于1.0%，使沉淀池流速不大于10cm/s以便于石渣沉淀。
常规泥浆池布置在最近桩基外边缘4-5m外，设置尺寸为8m长×6m宽×2m深（平均2根桩的弃渣量）。
泥浆池设置双横杆钢管防护栏，栏杆柱打入地面深度不少于500mm，防护栏埋设距泥浆池边缘不能小于500mm，立柱间距不大于3000mm；防护栏设置密目安全网，挂设安全文明标志。
水中墩钻孔桩泥浆池设置在南北两岸陆地上，采用长距离管道输送。
施工中钻渣随钻头从孔内排出，尽快安排泥浆车托运至弃渣场。
然后使处理后的泥浆经泥浆池净化后返回钻进的孔内，形成不断的循环。
5.2钻孔施工
旋挖钻机钻头的选择应根据土层情况和钻孔方式进行选用。
黏性土、粉土、填土、中等密实以上的砂土地层可选用回转钻头。
碎石土、中等硬度的岩石及风化岩层可选用嵌岩钻头。
根据不同的地质条件可采用干式成孔和湿式成孔，干式成孔为不使用泥浆护壁直接钻进的施工方式，适用于地层较好且无地下水的地区；湿式成孔采用泥浆护壁进行钻孔的方式，适用于地层较差或有地下水的地区。
开始钻进时采用低速钻进，主卷扬机钢丝绳承担不低于钻杆、钻具重量之和的20%，以保证孔位不产生偏差。
钻进护筒底以下3m后可以采用高速钻进，钻进速度与压力有关，采用钻头与钻杆自重摩擦加压。
钻进过程中，操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。
当旋挖斗钻头顺时针旋转钻进时，底板的切削板和筒体翻板的后边对齐。
钻渣进入筒体，装满一斗后，钻头逆时针旋转，底板由定位块定位并封死底部的开口，之后，提升钻头到地面卸土。
钻孔过程中应严格控制钻头升降速度，减小钻头升降对孔壁的扰动，避免造成塌孔事故。
钻机钻孔时，孔内水位宜高于护筒底0.5m以上或地下水位以上1.5～2.0m。
钻进时掌握好进尺速度，随时注意观察孔内情况，及时补加泥浆保持液面高度。
钻进过程中，经常注意土层变化，对不同土层采用不同的速度、泥浆比重。
硬塑层中钻进时采用快转速钻进，在砂层等松散易坍塌地层中钻进时应采用慢转速钻进，并适当增加泥浆比重和黏度。
钻进过程中每隔一定时间测量进度，并作好记录，填写钻孔记录表并留取渣样，地质与设计不符的，要及时联系监理及设计单位制定处理方案。
5.3成孔检查、清孔
（1）成孔检查
钻孔灌注桩在成孔过程中及终孔后以及灌注混凝土前，均需对钻孔进行阶段性的成孔质量检查。
①孔径和孔形检测
孔径检测是在桩孔成孔后，下入钢筋笼前进行的，是根据桩径制作笼式检孔器入孔检测，笼式检孔器用φ20或φ25的钢筋制作，其外径根据设计桩径制定，长度等于孔径的4～6倍且有效长度且不小于6m。
其长度与孔径的比值选择，可根据钻机的性能及土层的具体情况而定。
检测时，将检孔器吊起，孔的中心与起吊钢绳保持一致，慢慢放入孔内，上下通畅无阻表明孔径大于给定的笼径。
②孔深和孔底沉渣检测
孔深和孔底沉渣采用标准锤检测。
测锤一般采用锥形锤，锤底直径13cm～15cm，高20～22cm，质量4kg～6kg。
测绳必须经检校过的钢尺进行校核，摩擦桩沉渣厚度不大于10cm。
③成孔竖直度检测
采用笼式检孔器检测。
（2）第一次清孔
钻孔达到要求深度后采用灌注桩孔径监测系统进行检查，各项指标符合要求后立即进行清孔。
冲击钻清孔禁止采用掏碴筒,建议采用换浆法。
在清孔排渣时注意保持孔内水头，防止坍塌。
清孔处理的目的是使孔底沉渣（虚土）厚度、泥浆液中含钻渣量和孔壁厚度符合质量要求和设计要求，为水下混凝土灌注创造良好的条件。
当钻孔达到设计高程后，经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认钻孔合格后，即可进行第一次清孔。
清孔方法：
抽浆法采用导管作为吸泥管，吸浆完毕后即可拆除，施工方便；换浆法是以1.03～1.10的泥浆将悬浮钻渣较多的泥浆换出，优点是钻孔不易坍塌。
清孔后的指标：
孔内排出的泥浆手摸无2～3mm颗粒；砂率≤2%；粘度17～20s；相对密度1.03～1.10；同时保证水下混凝土灌注前孔底沉渣厚度符合设计要求（摩擦桩10cm），严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。
5.4钻孔桩常见问题及处理措施
（1）坍孔
各种钻孔方法都可能发生坍孔事故，坍孔的特征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡。
①坍孔原因
a泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮。
b出渣后未及时补充泥浆（或水），或河水、潮水上涨，或孔内出现承压水，或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。
c护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机直接接触在护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大坍孔。
d在松软砂层中钻进进尺太快。
e水头太高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。
f清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低，用空气吸泥机清孔泥浆吸走后未及时补浆（或水），使孔内水位低于地下水位。
g清孔操作不当，供水管嘴直接冲刷孔壁、清孔时间过久或清孔停顿时间过长。
h放入钢筋骨架时碰撞孔壁。
②坍孔的预防和处理
a在松散粉砂土或流砂中钻进时，控制进尺速度,选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。
b发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。
c如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂和粘质土（或砂砾和黄土）混合物到坍孔处以上10～20m，如坍孔严重时全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。
d清孔时指定专人补浆（或水），保证孔内必要的水头高度。
供水管最好不要直接插入钻孔中，通过水槽或水池使水减速后流入钻中，可免冲刷孔壁。
扶正吸泥机，防止触动孔壁。
不宜使用过大的风压，不宜超过1.5-1.6倍钻孔中水柱压力。
e放入钢筋骨架时对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。
（2）钻孔偏斜
各种钻孔方法可能发生钻孔偏斜事故。
①偏斜原因
a孔中遇有较大的孤石或探头石。
b在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜钻进；或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均。
c扩孔较大处，钻头摆动偏向一方。
d钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。
②预防和处理
安装钻机时要使转盘、底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者在一条竖直线上，并经常检查校正。
（3）掉钻落物
钻孔过程中可能发生掉钻落物事故。
①掉钻落物原因
a卡钻时强提，操作不当，使钢丝绳超负荷或疲劳断裂。
b接头不良或滑丝。
c操作不慎，落入扳手、撬棍等物。
②预防措施
a提钻前清除孔内落物，零星铁件可用电磁铁吸取，较大落物和钻具也可用冲抓锥打捞，然后在护筒口加盖。
b经常检查钻具、钢丝绳和联结装置。
③处理方法
掉钻后及时摸清情况，若钻锥被沉淀物或坍孔土石埋住首先清孔,使打捞工具能接触钻锥。
（4）扩孔和缩孔
①扩孔比较多见，一般表现为局部的孔径过大。
在地下水呈运动状态、土质松散地层处或钻锥摆动过大，易于出现扩孔，扩孔发生原因与坍孔相同，轻则为扩孔，重则为坍孔。
若只孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌注量大大增加。
若因扩孔后继续坍塌影响钻进，按坍孔事故处理。
②缩孔即孔径的超常缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻、提不出钻头或者提外鸣叫的迹象。
缩孔原因有两种：
一种是钻锥焊补不及时，严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径稍小的孔；另一种是由于地层中有软塑土（俗称橡皮土）遇水膨胀后使孔径缩小。
各种钻孔方法均可能发生缩孔。
为防止缩孔，前者要及时修补磨损的钻头，后者要使用失水率小的优质泥浆护壁；钻锥上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直至使发生缩孔部位达到设计要求为止。
对于有缩孔现象的孔位，钢筋笼就位后须立即灌注，以免桩身缩径或露筋。
（5）梅花孔（或十字孔）
常发生在以冲击锥钻进时，冲成的孔不圆，叫做梅花孔或十字孔。
①形成原因
a锥顶转向装置失灵，以致冲锥不转动，总在一个方向上下冲击。
b泥浆相对密度和粘度过高，冲击转动阻力太大，钻头转动困难。
c操作时钢丝绳太松或冲程太小，冲锥刚提起又落下，钻头转动时间不充分或转动很小，改换不了冲击位置。
d有非匀质地层，如漂卵石层、堆积层等易出现探头石，造成局部孔壁凸进，成孔不圆。
②预防办法
a经常检查转向装置的灵活性，及时修理或更换失灵的转向装置。
b选用适当粘度和相对密度的泥浆，并适时掏渣。
c用低冲程时，每冲击一段换用高一些冲程冲击，交替冲击修整孔形。
扭现梅花孔后，可用片、卵石混合粘土回填钻孔，重新冲击。
（6）卡锥
①发生原因
a孔形成梅花形，冲锥被狭窄部位卡住。
b未及时焊补冲锥，钻孔直径逐渐变小，而焊补后的冲锥大了，又用高冲程猛击，极易发生卡锥。
c伸入孔内不大的探头石未被打碎，卡住锥脚或锥顶。
d掉下石块或其它物件，卡住冲锥。
e在粘土层中冲击冲程太高，泥浆太稠，以致冲锥被吸住。
f吊绳松放太多，冲锥倾倒，顶住孔壁。
②处理方法
a为梅花卡钻时，若锥头向下有活动余地，可使钻头向下并转动直径较大方向提起钻头。
也可松一下钢丝绳，使钻锥转动一个角度，有可能将钻锥提出。
b卡钻不宜强提以防坍孔、埋钻。
宜用由下向上顶撞的办法，轻打卡点的石头，有时使钻头上下活动，也能脱离卡点或使掉入的石块落下。
c用较粗的钢丝绳带打捞钩或打捞绳放进孔内，将冲锥勾往后，与大绳同时提动，或交替提动，并多次上下、左右摆动试探，有时能将冲锥提出。
d在打捞过程中，要继续搅拌泥浆，防止沉淀埋钻。
e用其它工具，如小冲锥、小掏渣筒等下到孔内冲击，将卡锥的石块挤进孔壁，或把冲锥碰活动脱离卡点后，再将冲锥提出。
但要稳住大绳以免冲锥突然下落。
f用压缩空气或高压水管下入孔内，对准卡锥一侧或吸锥处适当冲射一些时候，使卡点松动后强行提出。
g采用专门加工的工具将顶住孔壁的钻头拨正。
h用以上方法提升锥无效时，可试用水下爆破提锥法。
将防水炸药放于孔内，沿锥的滑槽放到锥底，而后引爆，震松卡锥，再用卷扬机和链滑车同时提拉，一般是能提出的。
（7）钻孔漏浆
①漏浆原因
a透水性强的砂砾或流砂中，特别是在有地下水流动的地层中钻进时，稀泥浆向孔壁外漏失。
b护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚漏浆。
c护筒制作不良，接缝不严密，造成漏浆。
d水头过高，水柱压力过大，使孔壁渗浆。
②处理办法
a冲击钻机可加稠泥浆或回填粘土掺片石卵石反复冲击增强护壁。
b属于护筒漏浆的，按前述有关护筒制作与埋设的规范规定办理。
如接缝处漏浆不严重，可由潜水工用棉、絮堵塞，封闭接缝。
如漏水严重，挖出护筒，修理完善后重新埋设。
6劳动组织
（1）劳动力组织方式：
采用架子队模式。
（2）施工人员结合既定施工方案、机械、工期要求进行合理配置。
每个工班作业人员配备表
序号
人员类别
数量（人）
1
工班长
1
2
技术主管
1
3
专兼职安全员
1
4
技术员
1
5
质检员
1
6
测量
3
7
机械工、普工
4
8
司机
2
9
电工
1
其中技术主管、工班长、技术人员、专兼职安全员必须由企业正式职工担任，并可根据工程情况适当配备劳务工人。
7材料要求
（1）不能采用原土造浆的，可备用膨润土，作为造浆护壁。
（2）为提高泥浆粘度和胶体率，可在泥浆中掺入适量的碳酸钠、烧碱等。
8设备机具配置
钻孔桩作业主要施工机具设备配置如下：
每个工班主要施工机具设备配置表
序号
名称
单位
数量
备注
1
旋挖钻
台
1
2
汽车吊
辆
1
钻机进出场、按拆吊运，砼灌注
3
挖掘机
辆
1
挖泥浆池、水沟、清理沉淀物
4
电焊机
台
2
维修钻机
5
潜水泵
台
2
抽水
6
泥浆泵
台
2
泵送泥浆
7
泥浆运输车
辆
1
外运泥浆
8
备用发电机
台
1
备用发电
9
混凝土运输车
辆
5
运输混凝土
9质量控制与检验
9.1护筒埋设
（1）保证护筒的垂直度及露出地面的高度。
（2）护筒周围土要夯实，防止跑浆。
（3）在上层土质较差时，将护筒加长至3～6m，提高护壁效果。
9.2泥浆
控制泥浆的比重、粘度、含砂率，定期测试稳定液的各项技术指标，出现问题及时解决。
9.3钻孔桩检验标准及方法
钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法
序号
项目
允许偏差
检验方法
1
护筒
顶面位置
50mm
测量检验
倾斜度
1%
2
孔位中心
50mm
3
倾斜度
1%
检孔器
4
孔径
不小于设计孔径
5
孔深
不小于设计孔深
测绳
6
浇筑混凝土前
桩底沉渣厚度
摩擦桩
≤100mm
特殊结构主墩桩基及柱桩
≤50mm
9.4成桩检测
桩径D≤1.5m且桩长L≤40m时，利用低应变反射法进行检测；桩径D≤1.5m且桩长＞40m、桩径D＞1.5m、复杂结构及地质条件桩基础，利用声波透射法进行检测。
10安全及环水保措施
10.1安全保证措施
（1）施工前对桩基范围内的地下管线进行核查和迁改，对于未迁改而施工中又可能对其造成影响的管线，加强施工防护。
（2）施工作业时做好孔口防护、防止人或异物坠入。
做好泥浆池防护，防止外溢，设置安全网，树立警示牌。
（3）机械设备的运转部位有安全防护装置，电气设备安装操作严格执行国家现行标准《施工现场临时用电安全技术规范》的规定。
（4）钻杆上的土及时清理干净，防止坠下伤人。
（5）严格执行安全操作规程，安全员负责安全教育和检查，有权制止不合要求的操作。
（6）机械设备运行时，特别是在制桩过程中，岗上人员必须坚守岗位，夜间作业要有充分照明，登高作业要系安全带。
（7）移机过程中，注意检查行进过程的地面是否平整密实，防止倾覆。
还需注意架空的线路，避免损坏线路。
（8）进入施工现场人员必须戴好安全帽，穿好防滑鞋，不准穿高跟皮鞋、拖鞋进入施工现场。
10.2环水保措施
（1）防止水土流失及污染，做好临时流水槽进行导流，修建一些有足够泄水断面的临时排水渠道，并与永久性排水设施相连接，且不引起淤积和冲刷。
对施工时产生的废水要及时导流至监理允许流入的地点，严防施工废水流人农田、耕地、饮用水源、灌溉渠道，以充分保护水资源，并防止废水对沿线环境的污染。
（2）水中墩施工在钻孔平台上摆放钻渣箱，钻出的钻渣堆放在钻渣箱内，并用运输车及时倒运到弃土场，洒落施工便道的渣土及时清理，生活垃圾、施工废弃料集中堆放。
（3）运输渣土的车辆经过农田、耕地及居民区时放慢速度，控制扬尘。
运输泥浆的车在车底铺上塑料薄膜，防止漏浆。
（4）采取措施，以防止噪声扰民、废气污染。
（5）施工期间，随时保持现场整洁，施工机具设备和材料妥善存放和储存，废料、垃圾和不再需要的临时设施从现场清除、拆除并运走。
竣工交验后，也要将装备、剩余材料、垃圾和各种临时设施清理，以保持整个现场及工程整洁。
（6）对参加施工人员进行环保意识教育，坚决贯彻国家有关环境保护法令及当地政府有关法规、条例。
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