普通地段冲击钻旋转钻旋挖钻作业指导书解剖.docx
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普通地段冲击钻旋转钻旋挖钻作业指导书解剖
普通地段冲击钻、旋转钻、旋挖钻
作业指导书
1．编制依据
（1）设计院提供的有关图纸；
（2）《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2010；
（3）《铁路混凝土工程施工技术指南》铁建设[2010]241号；
（4）《铁路桥梁钻孔桩施工技术指南》TZ322-2010；
（5）《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10752-2010；
（6）《高速铁路桥涵工程施工技术指南》铁建设[2010]241号；
（7）本单位储备的有关资源。
2．适用范围
适用于中铁十一局集团佛肇城际GZZH-5标项目部桥梁桩基成孔作业。
冲击钻机适用于卵石、坚硬漂石、岩层及各种复杂地质桩基施工。
正循环旋转钻机适用于黏性土，砂类土，含少量砾石、卵石（含量少于20%）的土，软岩。
反循环旋转钻机适用于黏性土、砂类土，含少量砾石、卵石（含量少于20%，粒径应小于钻杆内径的2/3）的土，软岩。
旋挖钻机适用于各种土层地质，砂类土、砾石，卵石，软-中硬基岩。
3．作业准备
3.1内业技术准备
开工前，技术人员应对施工图纸和实质性施工组织设计进行认真阅读和审核，熟悉高速铁路桥涵工程施工技术指南、验收标准以及相关的规范。
制定安全保障措施及应急预案。
对现场作业人员进行岗前技术、安全培训和考核，合格后持证上岗，对考核合格的人员进行技术交底。
3.2外业技术准备
完成现场踏勘，对妨碍施工和对安全操作有影响的既有架空管线、地下电缆、给排水管道等设施，已采取清除、移位、保护等措施妥善处理。
施工所需电力线路架设已完成，满足钻机所需电力供应需求，并配备适合备用的变压器和柴油机。
场地已根据施工组织设计进行布置，合理安排泥浆池、沉淀池的位置，沉淀池的容积应满足2个孔以上排渣量的需要。
3.3材料准备
钻机，泥浆循环设备进入施工现场，设备机械性能良好，有合格的出场证明及使用年限。
准备一定数量的造浆用粘土。
冲击钻成孔过程就是造浆的过程，不需刻意准备造浆粘土。
循环钻机、旋挖钻机成孔时，其本身造浆能力低，需提前储备泥浆，确保钻进过程中孔内泥浆比重满足规范要求。
泥浆池的设置位置应综合考虑后续施工。
即：
吊车停放、是否存在支架现浇（避免基础处理困难）。
大小确保钻孔施工泥浆储备需要，容量不得小于80m3。
4．工艺流程及技术要求
4.1工艺流程
4.2技术要求
（1）孔深、孔径要符合设计要求。
（2）清孔后孔内泥浆比重、含砂率、黏度、沉渣厚度符合验标要求。
（3）为防止振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇注混凝土强度，应待邻孔混凝土抗压强度达到2.5MPa后方可开钻。
5．施工要求
5.1场地布置
钻孔场地布置应根据桩基础平面尺寸、钻机作业及移位要求、泥浆池循环系统布置、混凝土浇筑作业、排水系统等情况确定。
同时应满足施工设备安全进、退场。
钻孔施工场地应符合下列规定：
（1）在旱地上应清除杂物，平整压实。
钻机底座应置于坚实土层上。
（2）场地位于陡坡时，可用枕木或型钢等搭设工作平台。
（3）在浅水中宜用筑岛或围堰施工，筑岛面积应根据钻孔方法、设备大小等确定。
条件许可时可采用临时改河方案进行施工。
5.2护筒埋设
5.2.1测量放桩
在桩位周边2m左右范围设置护桩，护桩连线十字交叉点与桩位重合，平面偏差小于5cm，护桩保护直至钢筋笼安装完毕。
5.2.2护筒采用6-12mm钢板卷制，护筒内径比桩径大20-40cm，护筒顶端预留400×200mm的出浆口。
旱地或浅水埋设护筒时，对于不透水层，埋深宜为护筒外径的1.0-1.5倍，但不得小于1.0m。
对于砂土和粉土等透水地层埋设深度同上，但宜用不透水土换填至护筒刃脚下不小于0.5m，换填直径应超出护筒直径0.5-1.0m。
护筒埋设深度应符合下列规定：
1、旱地或水深小于3m且筑岛底无软弱土层时，护筒可以采用明挖埋设法，护筒底部和四周所填黏质土必须分层夯实。
2、水深小于3m，筑岛底部淤泥和软土不厚时，可采用明挖埋设方法；筑岛底部淤泥和软土较厚应采用长护筒筒内除土，压重、振动、锤击沉入，沉入时应严格控制平面位置、竖向倾斜和护筒连接质量。
3、在水深大于3m以上的水域沉入护筒应利用工作平台和导向架辅助，采用振动、锤击、射水等方法沉入。
4、护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2m，并高出施工地面0.5m,其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求。
5、沉设到位的护筒，顶面允许偏差50mm，倾斜度允许偏差为1%。
5.3钻机就位
钻机就位应根据钻机自身机械性能和现场条件选用适宜的就位方式，钻机就位过程中应符合下列规定：
1、自行式钻机行走就位前，应检查安全栓销的锁固情况，就位过程中应采取可靠的防倾覆措施。
2、陆地吊装就位前，应对吊装索具进行检算和检查，吊装过程中应按机械设计吊点进行捆绑，严禁违章操作。
钻机就位后应符合下列规定：
1、钻机应安放稳固，底架应水平，不得产生位移和沉陷。
必要时应采取拉设缆风绳等措施进行锚固。
2、钻杆应保持竖直、钻头中心与孔位中心的偏差不得大于2cm。
3、钻机就位后应进行试运转，运转正常后方可进行钻进。
4、临近既有线施工时采取可靠措施防止设备倾倒。
5.4泥浆制备
钻孔桩泥浆护壁应符合下列规定：
1、在砂类土、碎（卵）石类土或粘土夹层中钻孔时，应制备泥浆护壁；在黏性土中钻孔当塑性指数大于15，浮渣能力能满足施工要求时，可利用孔内原土造浆护壁；冲击钻机钻孔，可将黏土加工后投入孔中，利用钻头冲击造浆。
2、泥浆性能指标应符合下列规定：
比重：
正循环旋转钻机时，入孔泥浆比重可为1.1～1.3；冲击钻机使用实心钻头时，孔底泥浆比重不宜大于：
黏土、粉土1.3；大漂石、卵石层1.4；岩石层1.2。
反循环旋转钻机入孔泥浆比重可为1.05～1.15。
黏度：
入孔泥浆黏度，一般地层为16～22s;松散易坍地层为19～28s。
含砂率：
新制泥浆不大于4%。
胶体率：
不小于95%。
pH值：
应大于6.5。
3、泥浆原料宜选用优质黏土，有条件时，应优先采用膨润土造浆。
为提高泥浆黏度和胶体率，可在泥浆中掺入烧碱或碳酸钠等添加剂，其掺量应经过试验确定。
造浆后应试验全部性能指标，钻进中应随时检验泥浆比重和含砂率。
5.5钻机钻进
5.5.1冲击钻钻孔
冲击钻机钻孔在碎石类土、岩层中宜用十字形钻头，在黏性土、砂砾类土层中宜用管型钻具。
卷扬机的起重能力应满足钻头、钢丝绳和吊具重量以及泥浆吸附作用的要求。
（1）钻孔工地应有备用钻头，在岩石地层中钻进钻头直径磨损超过15mm时，宜及时更换修补；更换新钻头前，应先检孔到孔底，确认钻孔正常时方可放入新钻头。
（2）吊钻头的钢丝绳必须选用同向捻制、柔软优质、无死弯、无断丝者，安全系数不应小于12，钢丝绳与钻头间应设转向装置并连接牢固，主绳与钻头的钢丝绳搭接时，两根绳径应相同，捻扭方向必须一致。
（3）冲击钻开孔施工应符合下列规定：
1、冲击钻开孔过程中，应按照“小冲程、勤松绳”原则进行。
初始应低锤密击，当钻进深度超过钻头全高加正常冲程后，方可进行正常的冲击钻孔。
2、为防止冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇筑混凝土强度，应待邻孔混凝土浇筑完毕，并且抗压强度达到2.5MPa后方可钻孔。
（4）冲击钻钻进过程中应符合下列规定：
1、钻进过程中应根据地质情况、钻头形式及重量等确定松绳量，均匀松放钢丝绳。
每次松绳长度宜控制在3～8cm内，严禁打空锤和松绳过多。
2、钻进过程中应勤抽渣，使钻头经常冲击新鲜地层。
3、采用泥浆循环法排渣时，应定时测定泥浆密度，并严格控制泥浆的性能指标，及时清理沉渣；采用抽渣筒法排渣时，除应控制泥浆性能外，在抽渣时应及时补充孔内泥浆，维持孔内泥浆高度。
4、钻孔采用分级钻进时，第一级钻头宜为设计孔径的0.4～0.6，初级与次级孔深相差不宜过大，钻次级孔时宜在初级孔下部1／4～1／3中投入泥块。
5、钻进中钻头起吊应平稳，不得撞击孔壁和护筒，起吊过程中孔口严禁站人。
6、发生卡钻时，不宜强提，应查明原因和钻头位置，采取晃大绳及其他措施，使钻头松动后再提起。
7、在有倾斜的岩层钻进时，应采用小冲程低速钻进，必要时应回填片石、卵石或混凝土冲平后再进行钻进。
5.5.2旋转钻机钻孔
（1）旋转钻机钻头选择应符合下列规定：
钻头的配重应根据孔深、孔径及孔位地质、钻机性能、钻头型式等综合选用。
旋转钻机的钻头应根据孔位地质与泥浆循环方式综合选用。
（2）旋转钻机开孔施工应符合下列规定：
检查机械水平度和钻杆直线度，符合要求后方可钻进。
开钻前应在护筒内存进适量泥浆；开钻时宜低档慢速钻进，钻至护筒下1m后再以正常速度钻进。
使用反循环钻机时，应将钻头提离孔底约20cm，待泥浆循环畅通方可开始钻进。
（3）旋转钻钻进过程中应符合下列规定：
钻进过程中，应经常检查土层变化，对不同的土层采用不同的钻速、钻压、泥浆比重和泥浆量；在砂土或软土等容易坍孔的土层中钻孔时，宜采用慢速轻压钻进，同时应提高孔内水头和加大泥浆比重。
接换钻杆过程中钻头应均匀起落，不得碰撞孔壁；接换钻杆动作应快速；接好后的钻杆、接头应逐个检查及时调整；每次接换完钻杆重新钻进前应将钻头提离孔底20～30cm,待泥浆循环正常后下落钻进。
钻孔至设计高程时，应将钻头提离孔底5～10cm，转盘匀速旋转，泥浆继续保持循环，至泥浆分离器基本无钻渣时停机检孔。
（3）钻孔中发生弯孔和缩孔时，可将旋转钻机的钻头提高到偏斜处进行反复扫孔，直到钻孔正直。
严重时应采用小片石（卵石）与黏土混合物回填到偏斜处，待填料沉实后再重新修孔。
5.5.3旋挖钻机钻孔
（1）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。
（2）旋挖钻机钻孔根据不同的地质条件可采用干式成孔和湿式成孔。
对粘结性较好的土层，可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁。
对于松散易坍塌地层，或有地下水分布、孔壁不稳定地层应采用静态泥浆护壁进行钻进。
（3）旋挖钻机开孔施工应轻压慢进，钻头转速不宜大于10r／min，将主动钻杆全部进入孔后，方可逐步加速进行正常钻进。
旋挖钻机钻进过程中应符合下列规定：
1、钻孔过程中应根据地质情况控制进尺速度，防止卡钻和埋钻。
不同地层钻进应符合下列规定：
在硬塑层中钻进时应采取快转速钻进，以提高钻进效率。
在砂层等松散易坍塌地层中钻进时应采用慢转速慢钻进，并应适当增加泥浆比重和黏度。
在易缩径的地层中钻进时应适当增加扫孔次数，防止缩径。
由硬地层钻至软地层时，可适当加快钻进速度。
由软地层钻至硬地层时，应减速慢进。
2、旋挖钻机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。
5.6成孔检孔
钻孔完成后，用检孔器进行检孔。
孔径、孔垂直度、孔深检查合格后，再拆卸钻机进行清孔工作，否则重新进行扫孔。
检孔器符合下列要求：
检孔器两端宜制作成锥形，锥形高度不宜小于检孔器半径，外径等于桩孔设计直径，长度宜为4-5倍的设计桩径，且不小于6m。
5.7清孔
钻孔至设计高程，孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认钻孔合格后，应即进行清孔。
清孔可选用以下方法：
1、吸泥法清孔适用于反循环旋转钻机和土质密实不易坍塌的冲击钻，在孔壁易坍塌的地层使用吸泥法清孔时，应注意防止坍孔。
2、换浆法清孔适用于正循环旋转钻机及冲击钻机。
3、掏渣法清孔适用于冲击钻机
①不论采用何种方法清孔，在清孔时都应及时向孔内加注清水或新鲜泥浆，保持孔内水位。
②清孔应达到以下标准：
孔内排水或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，黏度17～20s，沉渣厚度符合要求。
严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。
5.8钻孔异常处理
5.8.1坍孔：
坍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，钻机负荷明显增加等。
（1）坍孔的原因
①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。
②未及时补浆（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。
③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。
④在松软砂层中钻进进尺太快。
（2）坍孔的预防和处理
①在松散粉砂土和流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。
②汛期或潮汐地区水位变化过大时，应采取升高护筒，增高水头。
③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。
④如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂（或粘土、片石、碎石）混合物到坍孔处以上1～2m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。
5.8.2斜孔
（1）斜孔原因
①钻孔中遇有较大的孤石或探头石。
②在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜处钻进；或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均。
③钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。
（2）斜孔的预防和处理
①安装钻机时底座要水平，设计桩中心、起重滑轮缘、护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查校正。
②在有倾斜的软、硬地层钻进时，应控制进尺，低速钻进，或回填片石冲平后再钻进。
5.8.3扩孔和缩孔
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头摆动过大，易于出现扩孔，扩孔发生原因同坍孔相同，轻则为扩孔，重则为坍孔。
若只是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。
若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。
缩孔即孔径超常缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻，提不出钻头或者提钻异常困难的迹象。
缩孔原因有两种：
一种是钻头焊补不及时，严重磨耗的钻头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。
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快速钻进，并复钻二、三次，直至使缩孔部位达到设计孔径要求为止。
5.8.4梅花孔（或十字孔）
（1）形成的原因：
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泥浆相对密度和粘度过高，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，钻头刚提起又落下，钻头转动时间不充分或转动很小，改换不了冲击位置。
④在非匀质地层，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：
①应经常检查转动装置的灵活性，及时修理或更换失灵的转向装置。
②选用适当粘度和相对密度的泥浆。
③用低冲程时，每冲击一段换用高一些的冲程冲击，交替冲击修整孔形。
④出现梅花孔后，可用片、卵石混合粘土回填重钻。
5.8.5卡钻
卡钻常发生在小冲程钻进时，钻头卡在孔内提不起来，发生卡钻。
（1）产生卡钻的原因
①钻孔形成梅花形，钻头被狭窄部位卡住。
②未及时焊补钻头，钻孔直径逐渐变小，而焊补后的钻头大了，又用高冲程猛击，极易发生卡钻。
③伸入孔内不大的探头石未被打碎。
④孔口掉下石块或其它物件，卡住钻头。
⑤在粘土层中冲击的冲程太高，泥浆太稠，钻头被吸住。
（2）处理方法：
处理卡钻应先弄清情况，针对卡钻原因进行处理。
宜待钻头有松动后方可用力上提，不可盲动，以免造成越卡越紧。
①当为梅花卡钻时，若钻头向下有活动余地，可使钻头向下活动至孔径较大方向提起钻头。
②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，有时候使钻头上下活动，也能脱离卡点或使掉入的石块落下。
③用压缩空气管或高压水管下入孔内，对准钻头一侧或吸锥处适当冲射，使卡点松动后强行提出。
5.8.6糊钻和埋钻
钻机在粘土层成孔时，由于冲程太大，泥浆粘度过高，钻碴量大，以至钻头被糊住或被埋住。
预防和处理办法：
调节泥浆的相对密度和粘度，适当增大泵量和向孔内投入适量砂石解决泥包糊钻；还应减小冲程适当控制进尺，若已严重糊钻，应停钻，清除钻碴。
钻头确实打捞不起来，及时进行变更程序。
6.劳动组织
1、劳动力组织方式：
采用架子队组织模式。
2、施工人员应结合施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置。
每个作业面工地人员配备表
负责人
1人
技术主管
1人
专兼职安全员
1人
工班长
2人
钻机操作手
4-6人
普工
8人
其中负责人、工班长、技术人员、专兼职安全员必须由施工企业正式职工担任，并可根据工程情况适当配备若干劳务工人。
7.材料要求
①护筒内部要求无突出物且坚固不漏水。
②泥浆原料尽量使用膨润土，使用粘土应符合下列要求：
自然风干后，用手不易掰开捏碎；
用刀切开，切面光滑，颜色较深；
水浸湿后有粘滑感，加水和成泥膏后，容易搓成1mm细长的泥条，用手指揉捏，感觉砂粒不多，浸水后能大量膨胀；
胶体率不低于95%；
含砂率不大于4%；
制浆能力不低于2.5L/H。
③施工用水水质符合工程用水标准。
8.设备机具配置
桩基钻孔的一个工作面配备的施工机械设备主要包含:
主要施工机械设备配置表
序号
设备名称
规格
数量
1
钻机
台
1
2
挖掘机
台
1
3
发电机
台
1
4
泥浆泵
套
1
5
实验仪器
套
1
9.质量控制及检验
9.1质量控制
（1）钻孔深度达到设计深度后核实地质情况。
检验数量：
全部检查
检验方法：
检查施工记录、观察。
（2）孔径、孔深不得小于设计值，孔型应符合要求。
检验数量：
全部检查
检验方法：
测量检查和用检孔器检查。
（3）护筒应坚实不漏水，护筒埋深应符合施工设计要求。
检验数量：
全部检查
检验方法：
观察和测量检查。
（4）泥浆指标应根据钻孔机具和地质条件确定。
对制备泥浆应实验全部性能指标，钻进时应随时检查泥浆比重和含砂率。
检验数量：
全部检查
检验方法：
进行泥浆比重和含砂率实验。
（5）成孔后要对桩孔进行清底，孔底沉渣厚度符合设计要求，柱桩不应大于5cm，摩擦桩不应大于10cm。
检验数量：
全部检查
检验方法：
测量。
9.2质量检验
钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法应符合下列表的规定：
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
测量检查
倾斜度
1%
2
孔位中心
50mm
3
倾斜度
1%
测量检查
4
孔深
不小于设计值
测量检查
5
孔径
不小于设计值
检孔器检查
10.安全及环保要求
10.1安全要求
10.1.1施工现场设置警示标志，严禁非施工人员进入。
10.1.2钻机岗位工作人员，在上岗之前，都必须经过针对性的培训，持证上岗，工作人员必须熟知桩基的整个施工过程，要熟练掌握工作内容和操作过程。
不符合条件的不得上岗。
10.1.3坚持“安全第一，预防为主”的方针，定期和不定期组织人员进行安全学习和安全教育。
10.1.4钻机就位前，对钻孔范围内土要碾压密实，机身要用方木垫平，塞牢。
桅杆顶端用钢丝绳对称拉紧。
10.1.5钻孔中，应注意观察有无漏浆现象，随时补充泥浆，保证孔内水位。
冲击钻施工时，应对附近建筑物的安全检测。
应在钻孔附近设置醒目标志和围栏，以防止人员掉入孔内。
10.1.6所有电器设备必须有可靠的接地装置和防漏装置。
10.1.7按钻机维修保养制度，定期进行保养和维修，并作好保养维修记录。
每个工班要检查钻头、主绳、主绳与钻头连接、绳卡等，及时处理问题。
10.1.8泥浆池四周要设安全护栏，挂醒目警示标语。
10.1.9护筒周围一定要按要求回填密实，埋设深度满足要求，避免地表土质较差造成孔口塌孔，影响机械设备及人员的安全。
10.1．10钻机上方有高压线时一定要保证足够的安全距离，杜绝为了进度冒险施工。
10.2环保要求
10.2.1各种机械设备及人员不得随意进入田地，严禁进入征地界限外。
10.2.2施工驻地产生的各种生活垃圾应集中存放，定期送至垃圾回收站，不得乱弃。
加强施工驻地周围的环境净化，做到定期消毒。
10.2.3做好施工燃油的保管工作，油料存放应做到密封保存。
10.2.4钻渣要及时清运，在弃渣场做好防护工作，避免水土流失污染环境。
10.2.5泥浆要做好循环利用，不能利用的沉渣要用密封车清运出现场，不能污染河流及水域。
泥浆应沉淀处理后排放，并符合环保要求，必须及时清运泥浆，防止污染。
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