冲击钻机成孔作业指导Word文档下载推荐.docx
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5.1施工准备
5.1.1场地平整、搭设平台
施工前钻孔场地应清除杂物、换除软土、平整压实。
场地位于浅水、陡坡、淤泥中时，可采用筑岛或用枕木或型钢等搭设工作平台；
当位于深水时，可插打临时桩搭设固定工作平台。
工作平台必须坚固稳定，能承受施工作业时所有静、活荷载，同时还应考虑施工设备能安全进、出场。
5.1.2测量放线
采用全站仪或GPS全球定位系统与钢尺相结合的方法进行桩位放样，根据设计桩位图，用全站仪或GPS全球定位系统将桥墩台位置每一根桩的中心测出并用水泥包裹，然后在中心桩的前后左右设置护桩，测量人员、技术人员、钻机长应根据桩位图及桩间距对桩位逐桩复核，并形成测量交接桩记录，符合要求后由技术人员报监理单位复核。
5.2埋设护筒
5.2.1现场监理对桩位测量复核合格后，即可进行护桶的埋设。
5.2.2护桶采用厚为6~10mm的钢板，护桶内径比桩径大40cm，护桶埋置深度符合下列规定:
粘性土不小于1m，砂类土不小于2m。
当表层土松软时将护桶埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。
岸滩上埋设护桶，在护桶四周回填黏土并分层夯实；
护桶顶面中心与设计桩位偏差不大于5cm，倾斜度不大于1％。
水中筑岛，护桶宜埋入河床面以下1m。
5.2.3钻孔时孔内水位高出护桶底面0，5m或地下水位以上1.5~2.0m。
5.2.4护桶埋设好后，应设置好护桩，拉出十字线，以便监理现场检查。
5.3钻机就位
图4.2.1冲击钻施工工艺及质量控制流程图
平整场地、搭设平台
测量放线
填写测量放线记录，报监理审核签认
钢护筒埋设
钻机就位
填写：
（1）钢护筒制造质量检验记录
（2）护筒安装质量检验记录
（3）施工护筒埋设表，报监理审核签认
钻进控制
填写钻孔桩记录及泥浆检测记录，报监理审核签认
清孔
填写成孔验孔记录和相关试验资料，报监理审核签认
成孔质量检验
进入下一道工序
图4.2.2钻孔灌注桩质量检验控制流程图
安装钻机时要求底部垫平，保持稳定，不得产生位移和沉陷，顶端用缆风绳对称拉紧，钻头在护桶中心偏差不得大于50mm。
5.4泥浆制备
5.4.1旱地泥浆池：
用挖掘机挖坑作为泥浆池和沉淀池（需要时，内壁用粘性土抹平）；
泥浆池位置的确定不影响后续工程施工，一般情况设在墩与墩之间。
5.4.2泥浆在冲击钻孔中起护壁和悬浮钻渣的作用。
应备用足够的造浆优质黏土。
泥浆性能指标应符合下列要求：
1比重
泥浆的比重是泥浆与4℃时同体积水的重量比。
入孔泥浆的比重为1.1~1.3，孔底泥浆比重，砂黏土不宜大于1.3，圆砾土不宜大于1.4，岩石不宜大于1.2。
2黏度
泥浆的黏度是指泥浆运动时，各分子或颗粒之间产生的内摩擦力。
入孔黏度一般地层（砂质黏土及黏质砂土，容许承载力在1.0㎏以上的地层）为16~22s，松散易坍地层为19~28s。
3含砂率
泥浆含砂率是泥浆内所含砂占黏土颗粒的体积百分比。
含砂率大，会降低黏度，增加沉淀，磨损钻具。
新制泥浆的含砂率不宜大于4%。
4胶体率
泥浆的胶体率是指泥浆静止后，其中呈悬浮状态的黏土颗粒与水分离的程度。
胶体率高，则黏土颗粒不宜沉淀，悬浮钻渣的能力高，否则反之。
泥浆胶体率不小于95%。
5pH值
泥浆的pH值是衡量泥浆酸碱度的。
pH值过小，失水量会急剧上升；
pH值过大，泥浆滤液将渗透到孔壁的黏土中使孔壁表面软化，黏土颗粒之间否认凝聚力减弱，造成裂解而使孔壁坍塌。
pH值应大于6.5，一般以8~10为适当。
pH值偏小时，可根据试验在泥浆中投放适量的NaOH或Na2C03。
5.5钻进
5.5.1开始钻进时，进尺应适当控制，在护桶刃脚处，应短冲程钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。
待钻进深度超过钻头全高加正常冲程后可按土质以正常速度钻进。
如护桶外侧土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向孔中倒入黏土，再放下钻锥冲击，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆空隙，稳住泥浆继续钻进。
在砂类土或软土层钻进时，易坍孔。
宜选用平底钻锥、控制进尺、低冲程、稠泥浆钻进。
5.5.2泥浆补充与净化：
开始前应调制足够数量的泥浆，钻进过程中，如泥浆有损耗、漏失，应予补充，并应按泥浆检查规定，按时检查泥浆指标，遇土层变化应应增加检查次数，并适当调整泥浆指标。
5.5.3每钻进2m或地层变化处，应在泥浆槽中捞取钻渣样品，查明土类并记录，及时排除钻渣并置换泥浆，使钻锥经常钻进新鲜地层。
同时注意土层的变化，在岩、土层变化处均应捞取渣样，判明土层并记入记录表中以便与地质剖面图核对。
5.5.4钻进过程中，应随时对孔位中心进行复查，主要办法是将钻头自然垂吊于孔中，用护桩拉十字线将孔位中心恢复，用钢尺测量十字线中心与钻头吊绳之间的偏差，发现超出50mm时，及时分析原因进行纠偏。
5.6检孔
5.6.1钻孔完成后，用检孔器进行孔径、孔深、孔型、成孔倾斜度的检测。
检孔器的外径、长度、重量要严格按照技术人员的交底进行加工制造。
成孔孔径不得小于设计孔径，成孔深度不得小于设计孔深，成孔倾斜度不大于1%。
5.6.2倾斜度检测采用吊车吊放检孔器进行，用吊车下放检孔器到孔底，通过量测吊锤底部与钢丝绳的偏斜距离，并通过三角关系推算成桩的垂直度。
5.7第一次清孔
检孔合格后，即进行第一次清孔，清孔的目的是使孔底沉渣、泥浆相对密度、泥浆中含钻渣量等指标符合规范要求，泥浆指标检测由现场试验人员进行，达到指标后，第一次清孔结束。
5.8第二次清孔
第一次清孔结束后，报请监理检验，监理同意后进行钢筋笼吊装、导管安装。
钢筋笼吊装、导管安装结束后，现场作业工班、技术人员、质监人员先进行泥浆指标、沉渣厚度的自检，泥浆各项指标如符合规定，且沉渣厚度符合要求，由质监人员负责向监理工程师报检，监理工程师检查合格后，即可转入下道工序施工。
如果不符合上述程序和检测指标，需进行二次清孔，重新履行各项程序，直至符合要求为止。
6劳动组织
6.1劳动力组织方式：
采用架子对组织模式。
6.2施工人员应结合施工方案、机械、容易组合。
工期要求进行合理配置，每台冲击钻配备的施工人员见表6.2。
表6.2每台钻机施工人员配备表
施工负责
1人（整座桥梁）
技术负责
专职安全员
机长
2人
副机长
4人
质监、测量及试验人员
6~8人（整座桥梁）
其中施工负责、技术人员、机长、专职安全员由企业正式职工担任，并可根据现场实际情况适当增加若干劳务人员。
7材料要求
原材料应符合设计及施工规范要求，施工用水的水质应符合工程用水标准。
8设备机具配置
冲击钻钻孔作业施工机械设备主要有冲击钻机1台、十字形钻头2个、抽水机1台、（抽渣筒1个）、空压机1台、吊车1台、挖掘机1台。
9质量控制及检验
9.1质量控制
9.1.1钻孔作业要求
1钻孔就位前，应对钻孔的各项准备工作进行检查，包括场地与钻机坐落处的平整和加固、主要机具的检查与安装。
2采用冲击钻机。
使用卷扬机起吊锥头时，卷扬机钢丝绳通过三角立架上段的滑轮与锥头连接，放开卷扬机，锥头自然下落，锥头的冲击作用使岩土破碎，部分被挤入孔壁。
泥浆将渣土悬浮排出孔外，同时平衡部分孔壁土压力和水压力，保持孔壁稳定。
锥体一般为圆柱形，用钢材制成，锥头成“十”字形，利于破碎岩石。
土质地层可选用60~80cm的细锥头钻进，然后再用大锥头扩孔至设计孔径。
卷扬机可以人工操作，也可以选用自动操作设备。
3开孔是应低锥密击。
如表土为淤泥、松散细砂等软弱土层，可加黏土块小片石，反复冲击造孔壁，保证护桶的稳定。
4须及时填写施工记录表，交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。
5钻机底座和顶端要平稳，在钻进和运行中不应产生位移和沉陷。
回转钻机顶部的起吊滑轮缘、转盘中心和桩位中心三者应在同一铅锤线上，偏差不超过2cm。
6必须保证泥浆的供给，使孔内浆液稳定。
7钻孔作业应分班连续进行，经常对钻孔泥浆性能指标进行检验，不符合要求时要及时调整。
8每班检查孔体偏斜情况，及时采取纠偏措施。
9钻孔时，应根据土层类别、孔径大小及供浆量来确定相应的钻进速度
1）在淤泥和淤泥质土层中，应根据泥浆补给情况，严格控制钻进速度，一般不宜大于1m/min；
在松散砂层中，钻进速度不宜超过3m/h。
2）在硬土层中或在岩层中的钻进速度以钻机不发生跳动为准。
10遇孤石时可选当抛填硬度相似的片石，采用直锥冲击，或中低冲程交替冲击。
将大孤石击碎挤入孔壁。
11钻进中必须准确控制松绳长度，避免打空锥。
一般不宜用高冲程，以免扰动孔壁，引起坍孔。
扩孔或卡钻事故。
12应经常检查钢丝绳磨损情况、卡扣松紧程度、转向装置是否灵活，以免掉钻。
13应经常检查冲击钻头的磨损情况，如磨损过大，切削角不符合要求时要及时更换修理，以提高钻进效率和防止夹钻、卡钻等事故。
14施工时应注意以小冲程开孔，使初成成孔坚实、竖直、圆顺，起导向作用，钻进深度超过钻锥全冲程后才能正常冲击。
若遇到坚硬漂卵石层，可采用中、大冲程，但最大冲程不宜超过4~6m。
钻进过程中及时排除钻渣，并添加黏土造浆，防止坍孔和沉积，使钻锥经常冲击新鲜地层。
新疆表面不平整的漂石、硬岩时，应先投入黏土夹小片石，将表面垫平后在钻进，防止出现偏孔、斜孔。
15对泥浆材料的要求：
1）黏土：
粒径小于0.005mm颗粒含量大于50%，塑形指数大于25%~30%，含砂量小于6%，SiO2和Al2O3之比为3~4以上，富含Na+、K+等亲水阳离子，水溶液呈碱性，Ca2+小于70mg/L，氯化物小于300mg/L。
2）膨润土：
主要有造浆率、失水量、含水量、筛余量、屈服值等指标，应符合有关标准。
3）水：
淡水。
4）外加剂：
见表9.1.1
表9.1.1常用外加剂
种类
使用目的
常用物质
分散剂
防水泥、盐分对泥浆的污染
Na6P6O18
污染后泥浆的再生
Na6P3O10，Na2CO2
增强防坍作用，提高泥水分离性
NaHCO3木质素，腐殖酸
增黏剂
防孔壁坍塌，提高钻孔效率，对受水泥、盐分污染的泥浆有保护膨润土的凝胶作用
CMC（钠羧甲基纤维素）
加重剂
增加泥浆比重，提高孔壁稳定性
重晶石、铁砂、铜矿石、方铅矿粉末
防漏剂
防止泥浆漏人土中
锯末，稻草，水泥，核桃皮粉末
盐水泥浆剂
在盐水中湿胀并提高黏度
防腐剂
防止CMC等有机外加剂在夏季变质
硫化钠
16测量钻进深度
一般用测绳系测锤（1~2㎏）从孔底量至护桶顶部或转盘顶面，从量得的总深度中减去护桶顶部或转盘顶面至钻孔原地面高度，即为钻进深度。
17排渣、清孔
钻孔桩排渣可采用泥浆循环或抽渣筒排渣等方法。
如采用抽渣筒排渣，在钻进4~5m深后，每钻进0.5~1m应抽查一次，并补给泥浆。
当钻孔深度达到设计标高并超钻0.1m时，已满足设计要求后，将拌好的新泥浆20~30m3通过ф75mm钢射浆管直接射入孔底，使孔中较细钻渣悬浮泥浆中，从孔口排出，较大的钻渣沉入孔底。
孔底剩余较大的钻渣，用取渣筒取渣，至取不出为止。
再用ф75mm射浆管向孔底射浆10min（约15m3泥浆），悬浮的钻渣经护筒口排出返回沉淀池，待钻渣沉淀过滤后再将泥浆泵如孔底，如此反复多次循环。
同时在这道工序过程中采用钢射浆管取代测绳多次测量孔深，确认符合设计标高，出渣换浆完成后，观测沉渣厚度变化。
经过3~4h观测，沉渣厚度达到施工规范要求时，可通过射浆管再向孔底注浆5min后停止。
抓紧拆除钻架、射浆管、吊入钢筋骨架，安装混凝土导管等灌注设备，及时进行灌注，确保孔底沉渣厚度不超过规范容许值。
清孔也可以采用空气吸泥机配合取渣筒出渣。
即大块钻渣以取渣筒取出，较细的钻渣以空气吸泥机吸渣。
用空气吸泥机出渣时，应及时向孔内注入清水或新鲜泥浆，保持孔内水位，避免坍孔。
9.1.2操作要点
1钻进时要保证钻进速度，及时测量孔深和泥浆比重。
2成孔后要测量孔的深度是否到达设计要求，并及时填写记录表。
3在钻机摆放前要及时平整场地，将泥浆池的位置安置好。
检查钻机的钻杆及零部件。
做好钻前的桩位放样工作，保证钻孔及孔径的准确度。
4清孔时应向孔内补充清水或泥浆，保持孔内水头，防止坍孔。
5各环节施工衔接应紧密，缩短工艺间隔时间。
6在各种不同的土层或岩层中钻进时，可按表9.1.2的施工要点进行
表9.1.2冲击钻孔施工要点
适用土层
施工要点
效果
在护桶刃脚下2m以内
小冲程1m左右，泥浆比重1.2~1.5，软弱层投入黏土块夹小片石
造成坚实孔壁
黏土或粉质黏土层
中冲程1~2m，泵入清水或稀泥浆，经常清除钻头上的泥块
提高钻进效率
粉砂或中粗砂层
中冲程1~3m，泥浆比重1.2~1.5，投入黏土块，勤冲勤掏渣
反复冲击，造成坚实孔壁，防止塌孔
砂卵石层
中、高冲程2~3m，泥浆比重1.3~1.5，投入黏土块，勤掏渣
基岩
高冲程3~4m，泥浆比重1.3左右，勤掏渣
加大冲击能量，提高钻进效率
软弱土层或塌孔回填重钻
小冲程反复冲击，加黏土块夹小块石，泥浆比重1.3~1.5
9.1.3事故预防及处理
钻孔施工过程中弱发现斜孔、弯孔、缩孔、塌孔、护桶周围冒浆、孔口坍塌、地表沉陷等情况之一时，必须立即停止钻进施工，采取有效处理措施后，方可继续施工。
1预防塌孔
塌孔的表征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。
1）处理措施
塌孔不严重时，可回填至塌孔塌孔位置以上，采取改善泥浆性能、加高水头、埋深护桶等措施继续钻进；
若塌孔严重，应立即将钻孔用小砾石夹黏土回填重钻。
2）塌孔预防措施
①在松散粉砂土或流沙中钻进死，应控制进度速度，选用较大比重、黏度、胶体率的泥浆；
或投入黏土掺片、卵石，低锤冲击，使黏土膏、片、卵石挤入孔壁起护壁作用。
②汛期或潮汐地区水位变化过大时，应采取升高护桶，增大水头，或用虹吸管、连通管等措施保证水头相对稳定。
③严格控制冲程高度。
④清孔时应指定专人补水，保证钻孔内必要的水头高度。
供水管最好不直接插入钻孔中，应通过水槽或水池使水减速后流入钻孔中，可免冲刷孔壁。
应扶正吸泥机，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。
⑤吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入。
2预防缩孔
缩孔是钻锥磨损过大焊补不及时或因地层中有遇水膨胀的软土、黏土泥岩造成，前者应及时焊补钻锥，后者应选用失水率小的优质泥浆护壁。
3预防偏孔
钻机位移，钻孔过程遇较大的孤石或探头石，以及在大倾斜度的软硬地层交界处均有可能导致偏孔，为此，对钻机钻进过程中位置变动应检查复位，倾斜的软硬地层钻进时，应低速钻进，或回填片、卵石冲平后再钻进。
查明钻孔偏斜的位置和偏斜情况后，一般可在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔，使钻孔正直。
偏斜严重时应回填砂砾石到偏斜处，待沉积密实后再继续钻进。
偏斜严重的可在偏斜处设置少量炸药（少于1㎏）爆破，然后用砂土和砂砾石回填到该位置以上1m左右重新冲钻。
4预防产生梅花孔（或十字孔）
1）形成原因
①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。
②泥浆相对密度和黏度过高，冲击转动阻力太大，钻头转动困难。
③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。
④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）处理措施
采用片石或卵石与黏土回填，重新冲击钻孔。
3）预防措施
①应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
②选用适当黏度和相对密度的泥浆，并适当掏渣。
③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。
④出现梅花孔后，可用片、卵石混合黏土回填钻孔，重新冲击。
5预防卡钻
1）卡锥原因
①钻孔形成梅花形，冲锥被狭窄部位卡住。
②未及时补焊冲锥，钻孔直径逐渐变小，而补焊后的冲锥大了，有用高冲程猛击，极易发生卡锥。
③伸入孔内不大的探头石未被打碎，卡住锥脚或锥顶。
④孔口掉下石块会其他物件，卡住冲锥。
⑤在黏土层中冲击冲程太高，泥浆太稠，以致冲锥被吸住。
⑥大绳松放太多，冲锥倾倒，顶住孔壁。
2）处理措施
卡钻后不能强提，只宜轻提。
可用小冲击锤或用冲、吸的方法将钻锥周围的钻渣松动后再提出。
3）预防卡锥措施
①当为梅花卡钻时，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。
②卡钻不宜强提以防塌孔、埋钻。
易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。
③用较粗的钢丝绳带打捞钩或打捞绳放进孔内，将冲锥勾住后，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。
④在打捞过程中，要继续搅拌泥浆，防止沉淀埋钻。
⑤用其他工具，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。
但要稳定大绳以免冲锥突然下落。
⑥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。
⑦使用专门加工的工具将顶住孔壁的钻头拨正。
⑧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（小于1㎏）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。
6钻孔漏浆
若发现护桶内水头不能保持，水位下降，则证明有漏浆现象。
1）处理措施
①对于上部渗透性强地层引起的漏浆，可以将护桶周围换填黏土夯实，增加护桶沉埋深度，加稠泥浆，以减少孔内水的渗透。
还可以填入片石、碎卵石土，反复冲击以密实孔壁。
②钻孔漏浆时必须及时补水补浆，保持孔内水头，防止塌孔。
③在进入空洞前，应预备足够的泥浆，做好补浆准备。
2）预防措施
①对于渗透性强地层在埋设护桶时黏土应夯实填密实，适当加长护桶埋设深度。
②对于存在渗透性强地层的地区，采用泥浆稠度适当加大。
③认真做好地质核查，对于存在空洞地区，提前备足泥浆，做好补浆准备。
9.2质量检验
9.2.1主控项目
1钻孔达到设计深度后，必须核实地质情况。
2孔径、孔深和孔型必须符合设计要求。
3钻孔桩应坚实不漏水，护桶埋深应符合施工工艺设计要求。
4泥浆指标应根据钻孔机据、地质条件确定。
对配置的泥浆应试验全部性能指标，钻进时应随时检查泥浆比重和含砂率。
5浇注水下混凝土前应清底，孔底沉渣应清除干净，满足客运专线铁路相关设计规范及设计文件提出的沉降要求。
9.2.2一般项目
钻进过程中允许偏差和检验方法须满足表9.2.2的要求。
10安全及环保要求
10.1安全要求
10.1.1钻架的滑轮要灵活（应采用滚珠轴承，滑轮直径不小于绳径的18倍），严禁适用轮缘已破损的滑轮。
10.1.2钢丝绳要勤检查，勤保养，断丝超过规定值的要及时更换，钢丝绳的卡子要经常检查，松动的卡子要及时补拧。
10.1.3启动前应经常并确认钻机各部件连接牢固，传动带的松紧度适当，减速箱内油位符合规定。
启动前，应将操纵杆放在空档位置，启动后，应作空运转试验，检查仪表、温度、制动等各项工作正常，方可作业。
10.1.4起落钻头速度应均匀，不得突然加速，避免碰撞护桶和孔壁。
表9.2.2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
桩的平面位置
±
50mm
尺量
2
孔深
摩擦桩
不小于设计孔深
柱桩
不小于设计孔深，并进入设计土层
3
孔径
不小于设计值
4
护桶
顶面位置
测量检验
倾斜度
≤1%
5
孔位中心
50
6
7
浇注混凝土前桩底沉渣厚度
≤200
≤50
10.1.5施工中要注意：
风、水、电安全可靠，井孔周围清洁整齐，有足够的照明，交通道路的脚手板、防滑栏杆等平顺、牢固。
10.1.6对工人应进行安全教育、操作规程教育，严防发生工程质量和人身事故。
10.1.7钻机安装牢固，防止倾覆。
钻机就位后，机身要用方木垫平、塞牢。
桅杆顶端用钢丝绳对称拉紧。
10.1.8注意用电安全，施工用电要由专业人员进行操作，电线、配电箱的摆放安装要规范化，电线不能直接敷设到地面上，应采取架空措施。
配电箱加
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