反循环钻孔作业指导书.docx
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反循环钻孔作业指导书
反循环钻孔作业指导书
反循环钻孔作业指导书
一、编制目的
明确桥梁桩基反循环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
适用于中交隧道局石武客专河南段项目部管段内各种土质层采用循环钻机钻进的桥梁桩基施工。
三、作业内容
作业内容包括桩位放样、场地平整、下沉、埋设护筒、桩架竖立、钻机就位、泥浆制备、钻进、制作安装钢筋骨架、清孔、灌筑水下混凝土、拔出护筒。
四、成孔原理、适用范围及优缺点
1、反循环钻机成孔原理：
地面造浆，灌入孔内。
土层被旋转的钻锥搅松压碎成为钻渣，被同泥浆一起通过钻杆内孔抽至地面沉淀池沉淀。
2、适用范围：
细粒土、粗粒土、含卵砾石量小于20%，粒径小于钻杆内径2/3的卵砾石土，软岩。
3、优缺点：
钻进与排渣同时连续进行，钻进速度快，泥浆护壁效果好，泥皮比较薄；但占用场地大，水和泥浆原材料消耗量大，机具设备复杂。
五、工艺流程及技术要求
1、施工前准备
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，如果妨碍施工或对安全操作有影响，采取清除、改移、保护等措施妥善处理。
⑵、收集工程地质资料，施工图审核意见、施工组织设计或方案，编制工艺施工组织设计和施工工艺设计，通过施工工艺设计确定施工参数。
2、场地平整以便钻机安装和移位，对不利于施工机械运行的松散场地，应采取硬化、加固等措施。
场地要采取有效的排水措施。
⑴、场地为旱地时，平整场地、清除杂物、换除软土、夯打密实。
钻机底座不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷。
⑵、场地为浅水时，采用筑岛法施工。
筑岛面积应按钻孔方法、机具大小等要求决定，高度应高于最高施工水位0.5～1.0m。
⑶、场地为深水时，采用钢管桩施工平台、双壁钢围堰平台、栈桥等。
平台须牢靠稳定，能承受工作时所有静、动荷载，有通航要求的河流、湖泊的平台栈桥在夜间要设置防撞指示灯。
3、用全站仪等准确放样各桩位中心，用十字桩固定位置，用水准仪测量地面高程，确定钻孔深度；测好的桩位必须复测，并严格控制测量误差。
4、制作埋设护筒
⑴、护筒采用4～8mm厚的钢板加工制成，高度为2～6m，内径比钻头直径大200～300mm，护筒顶部设1个进浆口。
护筒顶高程应高出地下水位2.0m。
⑵、护筒有定位、保护孔口和维持水位高差等重要作用。
所以护筒中心与桩位中心应重合，周边用黏土夯填密实。
护筒位置要根据设计桩位，按纵横轴线中心埋设。
埋设护筒的坑不要太大。
坑挖好后，将坑底整平，然后放入护筒，经检查位置正确，筒身竖直后，四周及用黏土回填，分层夯实，并随填随观察，防止填土时护筒位置偏移。
护筒埋好后应复核校正，护筒中心竖直线应与桩中心线重合，除设计另有规定外，平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1%，干处可实测定位，水域可依靠导向架定位。
旱地、筑岛处护筒采用挖坑埋设法，护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实。
水域护筒设置，应严格注意平面位置，竖向倾斜和两节护筒的连接质量均需符合上述要求，沉入时可采用压重、振动锤击并辅以筒内除土的方法。
⑶、护筒的埋设深度：
在黏土中不宜小于1m；在砂土中不宜小于1.5m。
⑷、护筒高度宜高出地面0.5m或水面1～2m。
当钻孔内有水压时，应高于稳定后的承压水位2m以上。
当处于潮水影响地区时，应高于施工水位1.5～2.0m，并应采用稳定护筒内水头的措施。
护筒埋置深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定，一般情况埋置深度为2～4m，水中筑岛护筒宜埋入河床面一下1m，必要时应打入不透水层。
护筒连接处要求筒内无突出物，应耐拉、压，不漏水。
5、泥浆制备及泥浆池布置
⑴、钻孔桩施工中泥浆的作用
①护壁作用，防渗、防水帷幕。
以孔内高于地下水位的泥浆的侧压力平衡孔壁土压力和孔周水压力，抵抗孔周水渗入孔内，维持孔壁稳定。
②悬浮土渣，携带土渣出桩孔。
不使土渣沉入孔底造成钻孔困难、影响桩底沉渣厚度。
2、泥浆必须具备的性质
①物理稳定性，静置相当时间其性质不变化，不因重力而沉淀。
②化学稳定性，不因水泥、海水等异物混入而污染。
③适当的比重。
比重大对护壁、浮渣有利，但比重太大会使泵的能力不足，或妨碍混凝土灌筑。
④良好的触变性。
要求泥浆在流动时，阻力很小，以便泵送。
当停止钻孔时，泥浆能很快凝聚成凝胶状，避免浆中砂粒迅速下沉；渗入孔内的泥浆又能很快凝聚成凝胶状，
⑶、泥浆性能指标
不同地层采用不同的泥浆性能指标，详见下表。
不同地层下泥浆的性能指标要求表
地质情况
泥浆指标
相对密度（g/cm3）
粘度（s）
胶体率（%）
失水率
（ml/30min）
含砂率（%）
酸碱度
（pH）
一般地层
1.02～1.06
16～20
≥95
≤20
≤4
8～10
易坍地层
1.06～1.10
18～28
≥95
≤20
≤4
8～10
卵石层
1.10～1.15
20～35
≥95
≤20
≤4
8～10
⑷、泥浆的调制
制浆前，应先把粘土块尽量打碎，使其搅拌时易于制浆，缩短搅拌时间，提高泥浆质量。
制浆方法采用在井口外以泥浆搅拌机搅拌。
7、钻孔施工
⑴、钻机安装及控制内容
钻机安装前，应检查钻机平台是否符合平台设计要求，确保平整、稳固；钻机安装主要控制钻机及钻架的稳固可靠性，保证位置准确；钻机安装完成后，进行试运转，并检查各项指标，若不符合要求应进行调整、加固。
①、钻机平台、钻机及钻架稳定牢固，不产生位移及沉降。
②、钻架垂直及机身水平，钻架上的起吊滑轮组与钻盘中心在同一铅垂线上。
③、对钢护筒位置及直径进行复查，钻头、钻杆中心与护筒中心的偏差小于5cm。
④、电力及机械系统运转正常。
⑤、钻机就位后，测量护筒顶、平台标高，并记录详细，用于钻孔过程中孔深测量的参考。
⑵、钻孔
①、开钻前在护筒内存进适量泥浆，并将钻头提升距孔底约20cm，待泥浆循环畅通后开始钻进，开钻时低档慢速钻进，钻至护筒下1m后再以正常速度钻进
②、钻进速度要与泥浆排量相适应，并保持孔内应有水头，不同地层采用不同的钻速钻压、泥浆比重和泥浆量。
③、在易坍孔的砂土、软土等土层钻孔时，宜采用低速、轻压钻进，同时要提高孔内水头和加大泥浆比重。
④、在粘质土中钻进，由于泥浆粘性大，钻头所受阻力大，易糊钻。
应选用尖底钻锥中等钻速、大泵量、稀泥浆钻进。
⑤、在砂类土或软土层钻进时容易坍孔，应采用平底钻头，控制进尺，抵挡慢速、大泵量、稠泥浆钻进。
⑥、钻进过程中，要及时补充损耗、漏失的泥浆；每钻进2m或地层变化处，及时捞取钻渣与地质资料核对，及时填写钻孔记录表。
⑦、钻进过程中要经常测量孔深，并对照地质柱状图及时调整钻进参数。
⑧、钻孔时采用跳桩法施工，在已灌注成桩邻近桩位钻孔时，则要等到已灌注钻孔桩混凝土强度达到2.5MPa以上后方可施钻，避免扰动相邻已施工的钻孔桩。
8、清孔
⑴、钻孔深度达到设计标高后，应对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查，符合有关规定后并报监理工程师终孔后立即清孔。
⑵、清孔方法抽渣法清孔。
⑶、清孔应达到如下指标
孔内排出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度为17S～20S，且摩擦桩孔底沉渣厚度不大于10cm。
⑷、沉渣厚度的检测方法
测锤法:
使用灌注高度的测锤,慢慢地沉入孔内,凭人的手感探测沉渣顶面的位置,其施工孔深和测量孔深之差,即为沉渣厚度。
⑸、在吊入钢筋骨架后，灌注水下砼之前，应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，如超过规定，应进行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下砼。
9、钢筋骨架的制作、运输及安装
⑴、钢筋骨架的制作
①、桩身主筋保护层采用净保护层，其厚度为7cm；主筋采用搭接焊时，同一断面内（两焊接接头间距在50cm内算同一断面）的钢筋接头不超过总数的50%；主筋焊接必须保持轴线在同一直线上，焊接采用双面焊，长度不小于5d（d为主筋直径）。
②、桩基加强筋布置于主筋内侧，与主筋牢固焊接，第一道距承台底40cm，最下一道设于钢筋底面以上10cm处，自上而下每2m一道至钢筋笼底部，零数在最下两段内调整，但间距不能大于2.5米；焊接采用搭接双面焊，焊接长度大于5d（钢筋直径）但不小于10cm。
③、箍筋、螺旋筋要布置均匀，与主筋采用交错点焊（梅花焊）或绑扎。
④、钢筋笼保护层采用定位钢筋（耳环），每隔2m设一组，每组4根均匀设置与加强箍周围。
⑤、桩骨架宜分段制作并编号，骨架两端采用10mm的钢筋成环状设置吊点。
⑥、钢筋骨架的制作和吊放的允许偏差见下表：
钻孔桩钢筋骨架的允许偏差和检测方法
序号
项目
允许偏差
检验方法
1
钢筋骨架在承台底一下长度
±100mm
尺量检测
2
钢筋骨架直径
±10mm
3
主钢筋间距
±10mm
尺量检测不少于5处
4
加强筋间距
±20mm
5
箍筋间距或螺旋筋间距
±20mm
6
钢筋骨架垂直度
1%
吊线尺量检测
⑵、声测管制作与安装
①、声测管采用无缝钢管，内径Φ50mm，壁厚3.0mm；要求上端加盖，下端封闭，管内无异物。
②、声测管采用绑扎方式与钢筋笼牢固连接（不得焊接）；声测管连接采用外加套筒焊接方式，连接处应光滑过渡，不漏水。
③、声测管设置长度为距桩底5cm，伸入承台内0.5m，并保持垂直和各管相对平行。
⑶、钢筋笼安装
①、吊放钢筋笼入孔时应对准钻孔，保持垂直，慢放入孔；入孔后不得左右旋转；若遇阻碍应停止下放，查明原因进行处理，不得猛提猛落和强制下放。
②、在孔口接长钢筋笼时，上、下主筋位置应对正，保证钢筋笼结长后上下段轴线在同一直线上，不得出现扭曲。
③、钢筋笼安放后中心与桩孔中心偏差不大于20mm；地面高程偏差不大于±20mm。
④、钢筋笼入孔后，要结长4到6根主筋并焊接于护筒上，防止灌注混凝土过程中浮笼。
10、灌注水下混凝土
⑴、导管采用内径20～30cm内壁光滑、圆顺、内径一直的钢导管，并用装有垫圈的法兰盘连接管节。
导管使用前应进行水密、承压和接头抗拉试验，导管组装后轴线偏差不得超过钻孔深的0.5%并不超过10cm，水密试验的水压力不小于孔内水深1.5倍的水压力；导管管节长度，中间节宜为2m等长，底节宜为4m，漏斗下节长宜用1m。
⑵、在灌注砼开始时，导管底部至孔底距离30～40cm，首批灌注砼的数量应能满足导管初次埋置深度≥1.0m和填充导管低部间隙的需要。
在整个灌注砼的时间内，出料口应伸入先前灌注的砼内至少2m，以防止泥浆及水冲入管内，且不得大于6m。
⑶、应经常测量孔内砼面层的高程，及时调整导管出料口与砼表面的相应位置，并始终予以严密监视，导管应在无水进入的状态下填充。
⑷、灌注砼时，溢出的泥浆应引流至适当地点处理，以防止污染环境或堵塞河道和交通。
⑸、灌注的桩顶标高应比设计高出1.0m，以保证砼强度，多余部分应在接桩前凿除，桩头应无松散层。
11、钢护筒的拔出
处于地面或桩顶以下的井口整体式刚性护筒部分，应在灌注砼后立即拔出；处于地面以上拆除的护筒部分，须待砼抗压强度达到5Mpa后拆除。
六、钻孔事故预防与处理
1、坍孔
⑴、现象：
成孔过程中或成孔后，孔壁坍塌。
⑵、原因分析
①、陆上挖埋式护筒的底部和四周未用黏土填实，水中振动埋入护筒的深度不足或护筒底部埋设在砂类等透水层中。
②、孔内水位高度不够，不足以平衡孔内水头压力。
③、水上钻孔时，孔内水位未随潮水涨落而作相应变动。
④、当钻至砂砾等强透水层时，水源补给不足引起孔内水位急剧下降。
⑤、出现较强承压水时，易导致孔底翻砂和孔壁坍塌。
⑥、钻孔附近的振动影响。
⑦、泥浆比重偏小。
⑧、成孔速度过快，孔壁上来不及形成泥膜。
⑨、吊放钢筋笼时碰撞了孔壁或破坏了孔壁泥膜。
⑩、成孔后未及时浇筑混凝土，静置时间过长。
⑶、预防措施
①、陆上埋设护筒时，宜在护筒底部夯填50cm厚黏土，必须夯填密实。
放置护筒后，在护筒四周对称均衡地夯填黏土，防止护筒变形或位移，黏土应充填密实不透水。
②、水中振动沉入护筒时，应根据地质资料，将护筒沉穿淤泥和透水层，护筒之间要有可靠联系，使护筒不会因水流影响而晃动。
③、孔内水位必须高出孔外水位1m以上，泥浆泵等钻孔配套设备应有一定的安全系数，并有备用设备。
④、施工通道的布置应离孔位一定距离，尤其在地表下有淤泥质黏土之类的软弱土层时更应请注意。
⑤、应根据不同土层采用不同的泥浆比重。
⑥、应根据不同土层采用不同的转速。
如在砂性土或含少量卵石中钻进时，可用一或二挡转速，并控制进尺；在地下水位高的粉砂中钻进时，宜用低挡慢速钻进，同时应加大泥浆比重和提高孔内水位。
⑦、钢筋笼的吊放、接长均应注意不碰撞孔壁。
⑧、尽量缩短成孔后至浇筑混凝土的间隔时间。
⑷、治理方法
发生坍孔时，应用优质黏土回填至坍孔处1m以上，待自然沉实后再继续钻进。
2、钻孔漏浆
⑴、现象：
在成孔过程中或成孔后，孔内不能稳定维持一定水位，泥浆向孔外渗漏。
⑵、原因分析
①、护筒埋置深度不够，泥浆从护筒底部向外流失。
②、护筒制作粗糙，接头和纵向拼缝处不严密，使泥浆产生渗漏。
③、护筒内静水压力过大，亦会发生护筒刃脚处泥浆渗漏。
④、土质构造有裂隙，泥浆从裂隙中渗漏。
⑶、预防措施
①、成孔过程中护筒内保持适当的静水压力（80~120cm）。
②、在安置护筒前严格验收制作质量，并在纵、横接缝处设置止水垫片。
③、加稠泥浆，放慢钻进速度，钻至护筒刃脚处回填黏土，反复冲击，增强护壁效果。
④、护筒一般应埋置在黏土层内不少于1m。
⑷、治理方法
护筒底部渗漏，可在护筒外夯填黏土或浇筑混凝土封闭。
裂隙渗漏可先进行注浆封闭，再进行钻孔。
3、流砂
⑴、现象：
桩孔内大量冒砂，将孔涌塞。
⑵、原因分析
①、孔外水压比孔内泥浆压力大，孔壁土质松散，使大量流砂涌塞钻孔。
②、钻孔遇到粉砂层，泥浆相对密度不够，孔壁未形成泥皮。
⑶、预防措施
适当加大泥浆相对密度，并使孔内泥浆液位高于孔外水位0.5m以上。
⑷、治理方法
流砂严重时，可抛入碎砖、石、黏土，用冲锥冲入流砂层，形成泥浆结块，使之成为坚厚孔壁，阻止流砂涌入。
4、成孔偏斜
⑴、现象：
成孔后不垂直，偏差值大于规定的L/100（L为桩孔深度）。
⑵、原因分析
①、施工场地不平整、不坚实，在支架上钻孔时，支架的承载力不足，发生不均匀沉降，导致钻杆不垂直。
②、钻机部件磨损，接头松动，钻杆弯曲。
③、钻头晃动偏离轴线，扩孔较大。
④、遇有地下障碍物，把钻头挤向一侧。
⑶、预防措施
①、钻机就位时，应使钻盘、底座水平，使天轮的轮缘、钻杆的卡盘和护筒中心在同一垂直线上，并在钻进过程中防止位移。
②、场地平整坚实，支架的承载力应满足要求，发生不均匀沉降时，必须随时调整。
③、开钻前先检查钻杆垂直度、钻头直径、卡盘，不合格的不得使用。
⑷、治理方法
偏斜过大时，应回填黏土，待沉积密实后再钻。
5、缩孔
⑴、现象：
成孔过程中或成孔后局部孔径小于设计要求。
⑵、原因分析
①、软土层受地下水位影响或周边车辆振动。
②、塑性土膨胀，造成缩孔。
⑶、预防措施
①、降低地下水位，减少施工机械在周边的振动。
②、提高泥浆比重，加强护壁。
⑷、治理方法
采用钻头上下反复扫孔，将孔径扩大至设计要求。
6、钢筋笼变形
⑴、现象：
钢筋笼在堆放、运输和吊装过程中，产生不可恢复的变形。
⑵、原因分析
①、钢筋笼分段太长，加强箍筋设置不足，刚度不够。
②、钢筋笼在堆放、运输和吊装过程中未严格遵守技术规程，产生累计变形。
⑶、预防措施
①、钢筋笼过长时，应分节制作、分节吊装，然后在孔口焊接。
②、应根据技术规程要求设置加劲箍，加劲箍必须与主筋焊接牢固。
③、在安装钢筋笼时，宜设置临时吊装扁担，以增加刚度。
⑷、治理方法
钢筋笼变形超过允许误差时，应拆除重绑。
7、钢筋笼安装位置偏差
⑴、现象：
钢筋笼安装平面位置偏差超过了质量标准的允许范围。
⑵、原因分析
①、钢筋笼上未设置保护层钢筋或垫块，不能有效控制混凝土保护层厚度。
②、桩孔本身有较大偏差。
③、钢筋笼未垂直吊放入孔，而是斜插入孔内。
⑶、预防措施
①、在钢筋笼主筋上，每隔一定距离设置一组垫块，以控制混凝土的保护层厚度，使钢筋笼的平面位置对准孔轴线。
②、钢筋笼应在垂直状态时吊放入孔。
⑷、治理方法
钢筋笼安装偏差超出规范时应吊出，对桩孔进行反复扫孔纠正，并用检孔器检验合格后再进行安装。
8、钢筋笼上浮
⑴、现象：
浇筑混凝土时钢筋笼上浮。
⑵、原因分析
①、混凝土在进入钢筋笼底部时浇筑速度太快，导管埋置太深，被混凝土顶起。
②、钢筋笼未采取固定措施，提导管时挂起钢筋笼。
⑶、预防措施
①、当混凝土上升到接近钢筋笼下端时，应放慢浇筑速度，减小混凝土面上升的动能，以免钢筋笼被顶托而上浮。
在钢筋笼被埋入混凝土中有一定深度时，在提升导管，减少导管埋入深度，使导管下端高出钢筋笼下端有相当距离时在按正常速度浇筑，在通常情况下，可防止钢筋笼上浮。
②、浇筑混凝土前，应将钢筋笼固定在孔位护筒上，可防止上浮。
⑷、治理方法
根据钢筋笼上浮高度检算是否在允许的应力范围内，否则进行补桩。
9、断桩
⑴、现象：
成孔后经探测，桩身局部没有混凝土，存在夹泥层，造成断桩。
⑵原因分析
①、混凝土坍落度太小，骨料太大，运输距离过长，混凝土和易性差，导致导管堵塞，疏通导管再浇筑混凝土时，中间就会形成夹泥层。
②、计算导管埋深时出错，或盲目提升导管，使导管脱离混凝土面，再浇筑混凝土时，中间就会形成夹泥层。
③、钢筋笼把导管卡住，强力拔管时，使泥浆混入混凝土中。
④、导管接头处渗漏，泥浆进入管内，混入混凝土中。
⑤、混凝土供应中断，不能连续浇筑，中断时间过长，造成堵管事件。
⑥、坍孔
⑶、预防措施
①、混凝土配合比应严格按照有关水下混凝土的规范配置，并经过工艺试验确定最佳配合比，经常测试坍落度，防止导管堵塞。
②、严禁不经计算盲目提拔导管，防止导管脱离混凝土面。
③、钢筋笼主筋接头要焊平，以免提升导管时，法兰挂住钢筋笼。
④、当导管被钢筋笼挂住时，可转动导管，使导管脱离，钢筋笼重新落入混凝土中。
⑤、浇筑混凝土的导管应经过水密和耐压试验。
⑥、浇筑混凝土前应保证混凝土搅拌机能正常运行，并有备用机组。
⑷、治理方法
断桩报废，重新施打。
九、安全环保措施
1、严格按照安全保障体系运行，现场安全员要全面落实各项安全制度和规章。
2、强化安全生产教育和安全交底工作，进入工地必须佩戴安全帽、穿工作服、防滑鞋、戴防护手套。
3、泥浆池必须设置醒目的警示标志，并设立防护网，严禁非操作人员靠近。
4、非电工不得随意拆卸或修理电器设备，电线电缆要按照要求架空或深埋，配电箱必须设置防雨装置，并设置专人保管配电箱钥匙。
5、搬运钻杆或抬导管、起吊钢筋笼应由专人统一指挥。
6、成孔后的孔口要设盖，防止人、物掉入孔中。
7、施工垃圾、废弃泥浆、废水、废油不得随意排放。
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