冲击钻钻孔作业指导书002.docx
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冲击钻钻孔作业指导书002
新建铁路西安至宝鸡客运专线
冲击钻孔桩工程
施工作业指导书
西宝客运专线XBZQ-1标工程指挥部
2011年11月
目录
1适用范围1
4
6
9
10
10
11
冲击钻孔桩作业指导书
1、适用范围
适用于砂类土、砂砾石、卵石、坚硬漂石、岩层及各种复杂地质的桥梁桩基施工。
2、设计概况及编制依据
2.1设计概况
新建西安至宝鸡铁路客运专线起点为郑西客专咸阳西站出站端，终点为宝鸡南站（新建）出站端。
起讫点里程DK500+130～DK638+000，客运专线正线长度138.044双线公里。
根据集团公司项目部任务划分，本项目分部施工里程为DK527+500～DK545+500段，位于兴平市和武功县境内，线路长度为18.00km。
主要工程内容有漆水河特大桥：
DK527+500～DK545+500段176#～731#墩，其中钻孔桩4450根，桩长40m—60m，承台558个，墩台557个。
本段沿线所经地区属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，春秋适宜，夏热多雨，冬寒干燥。
年平均气温13.3℃～13.9℃，最冷月平均-2.5℃～-3.4℃，极端最低-18.5℃，最热月平均27.3℃～28.1℃，极端最高41.7℃。
年平均降水量521.4mm～579.2mm，年平均蒸发量1035.8～1518.1mm，最大季节冻土深度（cm）：
28～31cm。
土壤最大冻土深度值50cm。
2.2编制依据
漆水河特大桥桩基施工图；
《铁路桥涵施工规范》（TB10203-2009）；
《铁路混凝土工程施工技术指南》（TZ210-2009）；
3、验收标准
3.1表1冲击钻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
护筒高出原地面50cm；高出施工水位或地下水位1.5～2.0m
测量检查
倾斜度
1%
内径
＞桩径40cm
埋设深度
≥2m
2
孔位中心
50mm
3
保护桩
≤50mm
4
泥浆比重
岩石
≤1.2
5
砂黏土
≤1.3
6
坚硬大漂石、卵石夹粗砂
≤1.4
7
泥浆粘度
一般地层
16～22s
8
松散易坍地层
19～28s
9
泥浆胶体率
≥95%
10
泥浆PH值
8～10
11
泥浆含砂率
≤2%
12
桩底沉渣厚度
摩擦桩≤200mm
端承桩≤50mm
3.2 孔径、孔深和孔型必须符合设计要求。
检验数量：
施工单位、监理单位全部检查。
检验方法：
测量检查和用检孔器或成孔检测仪器检查。
3.3 钻孔桩护筒应坚实不漏水，护筒埋深应符合施工工艺设计要求。
检验数量：
施工单位、监理单位全部检查。
检验方法：
观察和测量检查。
3.4 泥浆指标应根据钻孔机具、地质条件确定。
对制备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。
检验数量：
施工单位、监理单位全部检查。
检验方法：
施工单位进行泥浆比重和含砂率试验，监理单位见证试验。
3.5 浇筑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。
检验数量：
施工单位、监理单位全部检查。
检验方法：
测量。
4、作业准备
4.1场地准备
（1）开工前先对桩位进行定位测量，埋设护桩。
（2）整平场地，场地为旱地时，清除地表杂物，换除软土，整平夯实，以保证钻机的稳定。
（3）场地为陡坡时，用枕木或型钢搭设作业平台。
（4）场地为浅水时，采用截流、改河或筑岛方案，变水中钻孔为旱地钻孔。
筑岛面积根据钻孔方法，设备规格决定。
（5）挖好泥浆池和沉淀池，布置好场内便道、输电线路、孔外排水系统以及其它附属设施。
4.2护壁泥浆
钻孔泥浆由水、粘土（或膨润土）和添加剂组成。
按钻孔方法和地质情况，采用泥浆浮悬钻渣或护壁，除地层本身全为粘性土，能在钻进中形成合格泥浆者外，开工前应准备数量充足和性能合格的粘土或膨润土。
调制泥浆时，应先将粘土或膨润土加水浸透，然后以机械搅拌或人工拌制。
冲击钻进时，可在钻孔内直接投放粘土，以钻锤冲击制成泥浆。
调制的护壁泥浆及经过循环净化的泥浆，根据钻孔方法和地层情况，采用不同性能指标的泥浆。
4.3机械就位
钻机就位前，要保证钻机坐落处的平整与坚固，防止在钻进和运行过程中产生位移和沉降，同时保证钻机顶部的起吊滑轮缘、钻孔中心应在同一铅垂线上，其偏差控制在2cm内。
施工现场还应随时配备相应的机械设备，包括：
挖掘机、泥浆运输车以及渣土运输车。
4.4临时用电
施工前认真检查电力设备的运行情况，保证机械及设备安全上场，并应自备备用发电机，以防施工过程中出现故障导致施工中断，确保临时用电满足施工要求。
5、技术要求
5.1所使用的机械及设备具有合格的出厂证明及使用期限。
5.2所使用的原材料应具有质量合格证并按相关要求抽检合格。
5.3在进行大面积钻孔施工前应按照《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》、《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》、施工图设计文件及业主相关文件的要求。
5.4为防止冲击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。
止。
6、施工程序与工艺流程
场地平整→桩定位→挖桩孔→钢护筒埋设→钻机就位→钻孔至设计深度→清孔→下钢筋笼（声测管）→二次清孔→水下混凝土灌注→灌注结束。
冲击钻施工工艺流程详见图1。
冲击钻检验流程详见图2
图1冲击钻孔灌注桩施工工艺框图
图2冲击钻孔灌注桩检验流程图
7、施工要求
7.1测量放线
采用全站仪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复核。
7.2埋设护筒
现场监理对桩位测量复核合格后,即可进行护筒的埋设。
护筒内径比桩径大40cm，护筒埋置深度不小于2m。
当表层土松软时将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。
岸滩上埋设护筒，在护筒四周回填黏土并分层夯实，护筒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，护筒宜埋入河床面以下1米。
钻孔时孔内水位高出护筒底面0.5m或地下水位以上1.5～2.0m。
护筒埋设好后，应设置好护桩，拉出十字线，以便监理现场检查。
7.3钻机就位
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，钻头在护筒中心偏差不得大于50mm。
7.4泥浆制备
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。
用造浆机制浆，并储存于泥浆池中。
钻孔施工时，根据地层情况及时调整泥浆性能指标，以保证成孔速度和质量，施工中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。
桩孔混凝土灌筑时，孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内，用于下一桩基钻孔护壁中。
泥浆制备及循环分离系统由泥浆搅拌机、泥浆池、泥浆分离器和泥浆沉淀处理器等组成。
泥浆循环系统平面布置见图3所示。
7.5开钻前检查
现场技术人员对桩位、护筒埋设质量、泥浆指标等进行检查，检查合格后，向现场监理提出开钻前的报验检查，监理接到通知后，及时到现场进行检查，验收合格后方可开钻。
图3泥浆循环系统平面布置图
7.6钻进
开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，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。
如护筒外侧土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向孔中倒入粘土，再放下钻锥冲击，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，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。
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，遇土层变化应增加检查次数，并适当调整泥浆指标。
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。
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。
7.7检孔
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作。
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%。
其中，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。
7.8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碴、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，达到指标要求后，第一次清孔结束。
7.9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、质检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，由质检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。
8、劳动组织
1劳动力组织采用架子队管理模式
架子队人员配置
序号
工种
人数
主要施工任务
1
架子队队长
1
负责全面施工组织协调工作
2
副队长
1
负责施工现场施工组织协调工作
3
技术主管
1
负责施工技术管理工作
4
技术员
4
施工现场技术管理
5
测量、监测员
5
负责施工测量、监控量测工作
6
实验员
2
负责试验工作
7
安全员
2
负责施工安全管理
8
材料员
2
施工设备的采购
9
仓库保管员
1
物资接收、保管及发放
10
电工
2
电线架设，用电设备安装、检查及维修
11
桩基一班
14
负责钻孔灌注
9、材料要求
1、所用材料应符合施工图以及相应规范要求；
2、材料保存下垫上盖，干净无杂物；
3、运输到施工现场的原材料、半成品、成品应检验合格后使用；
4、半成品加工必须符合规范要求；
5、做好进场材料检验标识工作，严格执行“进货检验试验控制程序”文件要求，层层把关确保材料质量、记录和资料的整理保存完整可追溯性；
10、机械设备配置
序号
名称
规格
单位
数量
说明
1
混凝土拌和站
HS-90
台
2
2
混凝土运输罐车
10m3
台
12
3
冲击钻
台
1
4
挖机
220
台
2
5
钢筋切断机
CQ40
台
2
6
钢筋弯曲机
GW40
台
1
7
钢筋调直机
TQ4-14
台
1
8
电焊机
BX3-500
台
10
9
装载机
柳工50c
台
3
10
吊车
YQ25
台
10
11
自卸车
台
5
12
发电机
120GF151
台
2
11、质量控制及检验
11.1质量控制
11.1.1钻孔作业要求
A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。
B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。
C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。
D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。
E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。
F必须保证泥浆的供给，使孔内浆液稳定。
G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。
H每班检查孔体偏斜情况，及时采取纠偏措施。
I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
G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。
K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。
L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。
M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。
N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。
O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。
P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。
11.1.2对泥浆材料的要求：
A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。
B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。
C水：
淡水。
D外加剂：
见表9.1.1
表11.1.2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
11.1.3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。
11.1.4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。
11.1.5操作要点
A钻进时要保证钻进速度，及时测量孔深和泥浆比重。
B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。
C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。
D清孔时应向孔内补充清水或泥浆，保持孔内水头，防止坍孔。
E各环节施工衔接应紧密，缩短工艺间隔时间。
F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11.1.5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
提高钻进效率
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
造成坚实孔壁
11.2质量检验
11.2.1主控项目
A钻孔达到设计深度后，必须核实地质情况。
B孔径、孔深和孔型必须符合设计要求。
C钻孔桩应坚实不漏水，护桶埋深应符合施工工艺设计要求。
D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。
E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。
表11.2.2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
尺量
柱桩
不小于设计孔深，并进入设计土层
尺量
3
孔径
不小于设计值
尺量
4
护桶
顶面位置
±50mm
测量检验
倾斜度
≤1%
5
孔位中心
±50
6
倾斜度
≤1%
7
浇注混凝土前桩底沉渣厚度
摩擦桩
≤200
柱桩
≤50
12、全及环保要求
12.1安全要求
12.1.1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。
12.1.2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。
12.1.3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。
12.1.4起落钻头速度应均匀，不得突然加速，避免碰撞护桶和孔壁。
12.1.5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。
12.1.6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。
12.1.7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。
12.1.8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。
配电箱加锁。
12.1.9钻孔时，当机架出现摇晃、移动、偏移时，应立即停钻，经处理后，方可继续施钻。
12.1.10钻孔中，应注意观察有无漏浆现象，特别是岩溶地质，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，以防人员掉入孔内，未作业时孔口应覆盖。
12.1.11每工班检查钻头、主绳、主绳与钻头连接、提梁、绳卡等，及时处理问题。
钢丝绳一个节距内断丝超过15%时必须更换。
钢丝绳安全系数，缆风绳为3.5，吊索为8~10.
12.2环保要求
12.2.1施工现场设置明显的标识牌
12.2.2施工现场要配置标准配电箱、箱底要设置三角铁支架（距地面高为1.2~1.3m）。
临时用电线路架设规范，严禁乱拉乱接。
12.2.3施工现场严格执行消防制度、措施和施工人员熟练只能怪我灭火器材。
12.2.4在钻孔施工中要充分发挥泥浆循环系统的作用，所有多余泥浆均经过泥浆净化器处理。
12.2.5钻渣和废浆及时外运至指定位置，以免施工产生的泥浆流入河中和公路、道路上，造成环境污染。
12.2.6在居民区附近生产施工时，应尽量把噪声较大的施工工序安排在白天进行，并严禁施工机械在居民区内鸣笛，减小施工中的噪
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