旋挖钻钻孔作业指导书.docx
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旋挖钻钻孔作业指导书
旋挖钻钻孔作业指导书
1、编制目的
明确桥梁桩基旋挖钻钻孔作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范钻孔作业施工。
2、编制依据
《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）
《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）
3、适用范围
本作业指导书适用于公路桥梁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的钻头。
4、施工机械
旋挖钻机是一种适合在基础工程中成孔作业的施工机械，具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活、施工效率高等特点，适应我国大部分地区的土壤地质条件。
配合不同钻具，适应于短螺旋、回旋斗及岩层的成孔作业。
对干硬性黏土可不用稳定液护壁的干式旋挖工法，一般的覆盖层采用静态泥浆护壁的湿式旋挖工法,广泛应用于铁路、公路桥梁、市政建设、高层建筑等基础钻孔灌注桩工程。
常见的旋挖钻头有螺旋钻头、旋挖斗、筒式取芯钻头、扩底钻头、冲击锥钻头和液压抓头。
可根据地质情况选用钻头：
⑴黏土：
选用单底层的旋挖钻斗，如果直径偏小可采用两瓣斗或带卸土板的钻斗。
⑵淤泥、黏性不强的土层、砂土、胶结较差粒径较小的卵石层，可配用双层底的旋挖钻斗。
⑶硬胶泥：
选用单进土口的（单双底皆可）旋挖钻斗，或斗齿直螺。
⑷冻土层：
含冰量少的可用斗齿直行螺钻斗和旋挖钻斗，含冰量大的可用锥形螺旋钻斗；螺旋钻斗用于土层（除淤泥外）皆有效，但常在没有地下水的情况下使用，以免产生抽吸作业卡死。
⑸胶结好的卵砾石和强风化岩石：
需要配备锥形螺旋钻头和双层底的旋挖钻斗（粒径较大的用单口，粒径小的用双口）。
⑹中风化基岩：
配备截齿筒式取芯钻头、锥形螺旋钻头、双层底的旋挖钻斗或者截齿直行螺旋钻头、双层底的旋挖钻斗。
⑺微风化基岩：
配备牙轮筒式取芯钻头、锥形螺旋钻头、双层底的旋挖钻斗，如果直径偏大，可采取分级钻进工艺。
5、实施要求
5.1施工前准备工作
⑴施工方案应包括（但不仅限于）施工工艺、工料机计划、质量保证措施和环保、安全措施等。
⑵按分项工程施工方案中的计划落实工、料、机等资源，落实环保、安全措施。
⑶提前做好原材料检测试验，混凝土配合比试验。
⑷钻孔桩施工前应组织所有相关人员进行质量、环保、职业健康安全的交底。
5.2施工质量技术要求
⑴钻机、泥浆泵、发动机等配套设备进场前必须检查合格。
⑵无检验合格证或出厂合格证的产品、原材料不允许进入施工现场。
6、工艺性试验
通过工艺性试验段施工，确定如下主要施工参数及相关工艺：
⑴通过试验，做好碴样留存和地质记录，确定现场地质情况，以及施工进度；
⑵通过试验对比确定混凝土施工配合比及泥浆配合比；
⑶通过试验确定混凝土塌落度及泥浆比重；
⑷通过试验确定搅拌时间；
⑸通过试验确定合理的机械、人员配置方案；
⑹通过试验确定拔导管速度等各项工艺参数；
⑺通过试验确定钻孔顺序是否适宜
7、旋挖钻施工
7.1施工准备
⑴进行场地踏勘，对既有架空电线、地下电缆、给排水管道等设施进行标记。
如果妨碍施工或对安全操作有影响，应采取清楚、改移、保护等措施妥善处理。
⑵收集工程地质资料，分析桩位地质情况、施工条件；组织进行图纸会审，根据地形、地质、水文资料和桩顶标高等情况进行施工工艺设计。
同时准备地质核查表，施工过程中根据钻孔情况进行现场核对，填写核查资料。
⑶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。
根据施工组织设计，合理安排泥浆池、沉淀池的位置。
⑷桩位由测量班进行测设放样，按照基线控制网及桥墩设计坐标，用全站仪精确放出桩位中心，用十字桩固定位置；用水准仪测量地面高程，确定钻孔深度，测量的误差控制在5mm以内。
经验收后应采取保护措施，防止桩位变动。
⑸架设电力线路。
配备合适的变压器或柴油机。
⑹组织水泥、砂石等材料进场、检验，取得各种原材料及其抽检试验报告、混凝土配合比设计报告以及有关资料。
7.2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。
泥浆性能指标
地层情况
泥浆比重
粘度（s）
含砂率（%）
胶体率（%）
PH值
一般地层
1.02～1.06
16～20
≤4
≥95
8～10
易坍地层
1.06～1.10
18～28
≤4
≥95
8～10
卵石层
1.10～1.15
20～35
≤4
≥95
8～10
7.3泥浆基本配合比
泥浆配比应视地质情况、施工机械等条件，选定基本配合比后，经过配置试验并修正后确定泥浆配合比。
泥浆配合比参考实例
地层情况
膨润土（%）
CMC（%）
分散剂（%）
其他
黏性土
6～8
0～0.02
0～0.05
砂
6～8
0～0.05
0～0.05
沙砾
6～12
0.05～0.1
0～0.05
防漏剂
7.4泥浆的净化与再生
按钻孔方法和地质情况，一般需采用泥浆悬浮钻渣和护壁，因施工中水泥、土粒等混入及泥浆渗入孔壁等原因使泥浆性能改变，以及为了回收泥浆原料和减少环境污染，可使用机械、物理、化学等方法使泥浆净化与再生，可在现场设置泥浆池、沉淀池等泥浆循环净化系统。
泥浆池、沉淀池的池面高程应比护筒低0.5～1m，以利于泥浆回流畅顺，位置布局要合理，不得妨碍吊机和钻机行走。
泥浆池的容量为每桩孔的排渣量，沉淀池的容量应为每桩孔排渣量的1.5～2倍。
设专人清除沟槽沉淀物，多余的泥浆要及时排除坑槽，保证不淤塞，维护泥浆沟、沉淀池、泥浆池的工作性能
7.5埋设护筒
钻孔前设置坚固、不漏水的孔口护筒。
护筒一般用4～８mm厚的钢板加工制成，护筒内径比桩径大20～25cm，长度为应满足设计要求。
护筒顶部开1～2个溢浆口，并高出地面25～35cm。
护筒顶高程，采用反循环钻时顶部应高出地下水位2.0m；护筒位置按横纵轴线中心埋设。
在护筒四周回填黏土并分层夯实。
护筒中心与桩位中心应重合，偏差不得大于50mm，倾斜度不大于1%。
7.6钻机钻孔
⑴钻机就位前，应对钻孔各项准备工作进行检查，包括场地与钻机坐落处的平整和钻机的加固，主要机具的检查与安装；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必须及时填写施工记录表，交接班时应明确钻进情况及下一班应注意事项；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；每班检查孔体偏斜情况，及时采取纠偏措施。
⑶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，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。
⑷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垂线上，偏差不超过2cm；
⑸开钻时使用低档慢速钻进，钻至护筒以下1m后再以正常速度钻进。
在钻孔过程中钻机提钻甩渣复位后，应检查钻头是否对中。
⑹钻孔作业应分班连续进行，在砂粘土和砂土中钻进，直接用旋挖筒成孔和取渣。
在砾石和砂卵石层中钻进，应先用螺旋钻头将其松动，再用旋挖筒取渣。
⑺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。
⑻测量钻进深度用测绳系重锤（1～2kg）从孔底量至护筒顶部，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。
⑼钻至设计标高后，相对延长旋挖筒取渣的时间，保证能够取尽钻渣，但不能加压，以免超钻。
⑽当钻孔深度达到设计要求时，采用检孔器和测绳等仪器对孔深、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。
灌注桩允许偏差及检验方法
序号
项目
允许偏差（mm）
检测方法及频率
1
桩位（mm）
群桩
100
用经纬仪检查纵横方向
2
钻孔倾斜度（mm）
1%桩长
每桩测量
3
护筒
顶面位置
50
测量检查
倾斜度
1%
测量检查
4
孔深（m）
符合设计要求
测绳量：
每桩测量
5
孔位中心（mm）
50
6
孔径（mm）
符合设计要求
检孔器：
每桩测量
7
浇注混凝土前桩底沉渣厚度（mm）
摩擦桩≤200，柱桩≤50
每桩检查
7.7清孔
清孔的目的是使孔底沉碴、泥浆相对密度、泥浆中含钻渣量等指标符合规范要求，钻孔达到要求深度后采用检孔器进行检查，各项指标符合要求后立即进行清孔。
8.0钻孔常见事故的预防及处理
常见的钻孔（包括清孔时）事故及处理方法分述如下：
8.1坍孔
坍孔的特征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显着增加而不见进尺，钻机负荷显着增加等。
⑴坍孔原因
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由于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。
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。
⑤水头太高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。
⑥清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低。
⑦未及时补浆（或水），使孔内水位低于地下水位。
⑧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。
⑨吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。
⑵坍孔的预防和处理
①在松散粉砂土或流砂中钻进时，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发生孔口坍塌时，应立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。
③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1m～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。
④清孔时应指定专人补浆（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，应通过水槽或水池使水减速后流入钻中，可免冲刷孔壁。
⑤吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。
8.2钻孔偏斜
⑴偏斜原因
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扩孔较大处，钻头摆动偏向一方。
④钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。
⑤钻杆弯曲，接头不正。
⑵预防和处理
①钻机安装后调整好桅杆的垂直度和钻机的水平度，在钻孔过程中钻机提钻甩渣复位后，应检查钻头是否对中。
②钻杆接头应逐个检查，及时调正，当主动钻杆弯曲时，要用千斤顶及时调直。
8.3掉钻落物
钻孔过程中可能发生掉钻落物事故。
⑴掉钻落物原因
①卡钻时强提强扭，操作不当，使钻杆或钢丝绳超负荷或疲劳断裂。
②钻杆接头不良或滑丝。
③操作不慎，落入扳手、撬棍等物。
⑵预防措施
①开钻前应清除孔内落物，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。
②经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置。
⑶处理方法
掉钻后应及时摸清情况，若钻锥被沉淀物或坍孔土石埋住应首先清孔，使打捞工具能接触钻杆和钻锥。
8.4扩孔和缩孔
扩孔比较多见，一般局部的孔径过大。
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，应按坍孔事故处理。
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：
一种是钻头焊补不及时，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并须快转慢进，并复钻二三次，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,以免桩身缩颈或露筋。
8.5钻孔漏浆
⑴漏浆原因
①在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。
②护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚漏浆。
③护筒制作不良，接缝不严密，造成漏浆。
④水头过高，水柱压力过大，使孔壁渗浆。
⑵处理办法
①凡属于第一种情况应使用较粘稠或高质量的泥浆钻孔。
②属于护筒漏浆的，应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，应挖出护筒，修理完善后重新埋设。
9.0作业组织
钻孔施工包括机长1人，负责机组管理和施工技术、安全，知道钻机保养维修。
每工班需要钻工2人，司钻兼作业记录；电焊工1人，负责钻头补焊，兼作电工。
实施3班制作业。
10.0生产效率及材料消耗
孔径1～1.2m，采用旋挖钻机施工，每台班钻孔进度为7～9米/小时。
泥浆总用量Q=（1.5～2.0）V1+Vx
式中Q为泥浆总用量m3，V1为同时施工的桩孔总容积m3，Vx为地面循环系统总容积m3。
每1m3泥浆所需的干黏土G1（t）
式中，V为每立方米泥浆需用的黏土体积（m3）；γ1为黏土密度，取2.2～2.6t/m3；γ2为配置泥浆的密度；γ3为水的密度，取1t/m3。
泥浆护壁法钻孔的黏土需用数量，在黏性土地层钻孔时为钻孔体积的7%～8%，在砂类、砂卵石地层为钻孔体积的10%～12%。
泥浆护壁法钻孔，为提高造浆质量，除优质黏土外常需要加入纯碱或烧碱；为处理塌孔问题，还需要砂卵石或片石。
每1m3泥浆用水量G2（t）
降低泥浆密度时的加水量G2（m3）
式中γ1为原有泥浆密度t/m3；γ`2为调整后泥浆的密度t/m3；
11.0安全注意事项
⑴所有作业人员进入施工现场必须戴好安全帽。
⑵钻机必须安装牢固，防止倾覆。
钻机就为后，机身要用方木垫平，塞牢。
桅杆顶端用钢丝绳对称拉紧。
⑶施工现场的电器设备必须有专人保管，使用中实行一机一闸一箱一保护，严禁一闸多用。
注意用电安全，电线不能直接敷设在地面上，应采取架空措施。
配电箱加锁。
⑷桩机开钻前，应经项目部施工人员或者机务员对桩机进行检查。
未经过检查不得进行钻孔作业。
⑸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。
并在钻孔附件设置醒目标志和围栏，以防止人员掉入孔内。
⑹吊车作业需要有专人负责指挥。
⑺严禁随意排放泥浆，造成环境污染。
泥浆应沉淀处理后排放，并符合环保要求，必须及时清运渣土，防止污染。
⑻严禁在雨中进行电焊作业。
⑼桩机检修时，高空作业必须系好安全带。
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