回旋钻桩基技术交底书.docx

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回旋钻桩基技术交底书

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工程名称

杭甬客运专线一工区曹娥江特大桥桩基工程

施工单位

中铁十七局集团有限公司

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杭甬客运专线一工区桩基钻机施工技术交底

各质检员、现场技术员、施工班组：

一、编制依据

1、《铁路桥涵施工规范》（TB10203-2002）

2、《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10415-2003）

3、《改建铁路杭甬客运专线工程施工图曹娥江特大桥和上虞特大桥设计图》

4、《铁路工程地质勘察规范》（TB10012-2001）

5、《铁路桥涵施工技术安全规则》TBJ403-87

二、概　述

曹娥江特大桥共184个墩台，桥梁基础采用钻孔灌注桩基础，桩基的直径为φ1000mm、φ1250、φ1500mm、φ2000mm、φ2400mm和φ2500mm，混凝土的设计标号为C30、C40水下混凝土。

三、钻孔桩施工工艺流程

（一）水中：

施工准备→建立钻孔施工平台→插打钢护筒→布设泥浆池→安装钻机、钻孔→成孔、检孔→换浆、清孔→安装钢筋笼、导管→二次清孔→灌注水下混凝土→桩身混凝土质量检查。

（二）陆地：

施工准备→（筑岛）建立施工平台→埋设钢护筒→安装钻机、钻孔→成孔、检孔→换浆、清孔→安装钢筋笼、导管→二次清孔→灌注水下混凝土、养护→桩身混凝土质量检查。

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四、钻孔桩准备工作

（一）前期准备

清理钻机所需的各项机具设备的数量和配件是否齐全，电气性能是否完好，使用时，应派专人经常检查、维护，确保钻机良好的工作状态。

旋转钻机主要由钻架、转盘、水龙头及滑轮组、卷扬机及回转装置组成。

在组拼、使用过程一定要先熟悉每一钻机的各种性能，严格按照钻机使用说明书进行。

使用前，应对钻机进行全面检查：

1、钻机转盘和变速箱，检查轴承和齿轮，并注好润滑油；

2、转盘电机，转盘油循环小电机、卷扬机、电机等都应测其绝缘程度；

3、卷扬机的弹簧和刹车应进行检查；

4、滑轮组及导向滑轮应注好黄油，使其运转灵活；

5、对控制系统进行检查，控制系统应选用可靠的元器件；

6、检查钻杆有无变形，清除内外浮锈；

7、气室应打开检查并清理干净；

8、钻机钻杆组拼完后，检查法兰盘接头处是否有较大变形，调整好后，丈量长度，钻杆编号，记录。

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（二）栈桥施工

由于曹娥江特大桥桥型结构复杂，线路较长，部分桥墩位于曹娥江中，因而修建一座满足施工要求的施工栈桥尤其重要；该栈桥既要作为施工通道、又要作为施工作业平台，是整个桥梁施工中的交通枢纽和进行其他施工作业的前提，因而对其荷载要求也相应提高；

1、基本结构尺寸：

（1）、标准跨度9m，桥宽6m，三跨一联；

（2）、桥墩采用单排2根φ630×8mm钢管桩，联端设制动墩，4根钢管桩加设纵横向联结系组成，同一排钢管桩间采用［18槽钢进行交叉连接；

（3）、横梁采用2I56a工字钢；

（4）、梁部纵梁采用3组6片3.0m×1.5m贝雷片进行拼装；

（5）、桥面为横铺I18工字钢上铺8mm厚防滑钢板；

（6）、桥面标高+10.54m。

2、基本施工工序流程：

施工准备→测量放线→在岸边由移动吊机配合振动打桩锤插打钢管桩→焊接钢管桩→由吊机配合用震动锤插打钢管桩、测量跟踪定位→钢管桩贯入到设计深度→焊接联结系、割桩头及接桩帽、铺装分配梁和桥面板→吊机前移到栈桥桥面→测量放线→由打桩船或利用移动吊机配合振动打桩锤插打钢管桩。

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3、注意事项：

（1）、插打记录如实填写，现场技术员全过程监控；

（2）、入河床深度小于2米时，可变小跨径，并及时上报，有专家组拿出决定意见；

（3）、钢管桩下沉后，及时灌砂；

（4）、钢管桩下沉后，及时进行纵横向连接；

（5）、用506焊条施焊，确保焊接质量；

（6）、由岸边向河中边打钢管桩边架设，逐孔架设；

（7）、插打钢管桩过程中要有限位装置，以确保钢管桩竖直，且定位准确；

（三）、平整场地、平台施工及埋设（插打）钢护筒

水中：

1、平台施工：

施工平台定位桩采用φ500mm的钢管桩，利用在栈桥上拼装的移动吊机配合振动打桩锤插打，每打完一组及时将其连为整体，在定位桩顶设桩帽和桩顶分配梁，然后在其上布置贝雷片桁架平台。

施工栈桥面与平台面标高一致，平台、施工栈桥及岸上连接成整体，以连成运输通道，方便施工。

2、钢护筒规格：

钢护筒有固定桩位，保护孔口或砂卵石层孔壁不致坍塌，导向钻头，隔离地面及保证孔内泥浆面水头差等作用；护筒底口可帮焊钢带，加强护筒刃脚的强度和刚度；钢护筒采用的材料、规格、制造工艺必须符合设计和规范要求，钢护筒内壁进行拉毛处理。

钢护筒在厂内分节制造，现场接长；Φ2.4、φ2.5m的桩采用直径为2.8m和2.9m钢护筒，护筒壁厚均为10mm；

3、插打钢护筒：

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（1）钢护筒采用振动打桩机插打下沉，利用导向架导向确保钢护筒插打达到设计深度，采用吊机配合插打。

按先上游后下游顺序插打钢护筒。

插打钢护筒前后要定期测量河床标高，并根据河床冲刷情况，进行防护，确保平台安全。

（2）振动打桩机开动时间每次不得超过30s,最后2～3m或在砂卵石中下沉每次不得超过10s，现场应根据护筒下沉速度灵活使用，结合抓泥斗或吸泥机，减少护筒内壁摩察力，禁止强打硬震。

（3）护筒插打要求竖直，且定位准确，其顶面位置偏差不大于5cm，钢护筒下沉过程中其倾斜度不得大于0.7%；要随震随测，超过标准则要调好再震，或随震随调；下沉困难时前期可利用冲抓锥或抓泥斗抓出护筒内泥石，高差超过5m可采用吸泥机抽吸，以利钢护筒顺利下沉。

（4）原则上钢护筒应下至基岩。

4、测量组精确测定墩位，放墩中心十字线及桩位.钢护筒中心允许偏差不大于5cm，倾斜度小于1/100。

陆地：

（1）平整场地：

a、在岸上和无水的河滩地，钻孔桩可按常规方法施工：

场地换填粘土，压实，表面铺填砂卵石垫层并整平，修通进场便道，接通电源，供、排水渠道畅通；

b、如场地位于陡坡时，可用枕木、型钢等搭设工作平台；

c、位于浅水、池塘中墩位，则可采用先抽干水，再填土作施工便道及施工场地；

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d、如在水位较浅，水流速度不大的墩位，则可采用筑岛法施工：

筑岛前，在岛域周边先修筑草袋围堰，草袋围堰内填筑粘土或砂粘土夯实整平成岛。

围堰填筑前，清理堰底的石块等杂物；草袋内装入规定的内容物,草装填至袋容量的60%时，缝合袋口；按设计要求堆码草袋或铅丝笼，堆码时应平放，互相错缝；自上游开始填筑围堰，在下游合拢。

（2）、开挖泥浆池，将泥浆池尽量布置在红线范围内同时尽量兼顾多墩施工。

（3）、施工前先初步测定墩位，放出桩中心线和地面标高，作记录。

（4）、埋设护筒采用挖埋及震动下沉相结合的方法进行。

钢护筒用板厚为8～14mm的钢板卷成，护筒顶应高出施工水位或地下水位2.0m，且应高出填筑面或地面0.5m，钢护筒长度不小于3m，护筒四周用粘土分层回填夯实，护筒连接处应电焊密实,严防漏浆。

护筒底是钻孔的薄弱地带，极易坍塌，必须慎重处理，护筒周边回填粘土应稍高，以免泥浆及地面水淤积。

护筒的溢浆口应视地形设在有坡度的泥浆流槽处，以利泥浆流入沉淀池内进行沉淀

（四）安装钻机

1、钻机就位前，应对钻机的各项准备工作进行检查，包括场地布置及钻机底盘支点的平整和加固，主要机具的检查和安装，配备设备的就位和水电线管路的接通等，并能熟练地操作钻机。

2、首先用道木或型钢搭设钻机平台，平台应搭设在坚硬的土层上，必要时铺设碎石，道木间用扒钉固定牢固，以确保不产生位移和沉降。

3、护筒顶桩位十字线应由测量组放好。

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4、将组拼好的钻机吊装就位，扒杆前滑车轮轮缘吊垂线，对中桩位十字线交点，钻架底盘大致抄平。

5、将事先将短钢丝绳穿入钻头吊孔，然后与卷扬机钢丝绳头用夹头连接，并安装保险夹头。

6、钻机就位时，钻机顶端应用缆风绳对称拉紧，钻头或钻杆中心与护筒中心偏差不得大于5cm。

7、安装泥浆泵及正循环泥浆管路，布置泥浆循环系统，通电、通水。

测试钻机、泥浆泵是否能正常工作。

8、开孔的孔位必须准确，应确保初成孔壁竖制直、圆顺、坚实。

五.泥浆性能和指标

　泥浆在钻孔中的作用主要是浮渣、护壁、防止孔内坍塌，泥浆性能的好坏直接关系到钻进速度与成孔质量，应经常检查泥浆性能和指标，并作好记录，根据钻孔记录表，对各种泥浆指标下的钻进速度进行比较，从而调整泥浆性能使之达到最佳浮渣、护壁效果，

泥浆原料宜选用造浆优质粘土或膨润土，开孔时可采用钻头冲击造浆，正常钻进时利用滤浆池将排击的带有钻渣的泥浆过滤后流入泥浆池，再由泥浆泵压入孔底，钻进过程中宜适量补充泥浆。

为了提高泥浆的粘度和胶体率，可在泥浆中投入适量的烧碱或碳酸钠，其掺量由实验决定。

泥浆性能指标应符合下列要求：

⑴比重泥浆的比重是泥浆与4摄氏度时同体积水的重量比。

泥浆在钻进中对孔壁的侧压力，随着泥浆的比重增大而加大，因此泥浆比重越大孔壁越稳定，然而随着泥浆比重增加，孔壁泥皮增厚，泥浆消耗大，且不易净化，也不利清孔和灌注混凝土。

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入孔泥浆的比重为1.1-1.3，孔底泥浆比重不宜大于：

砂粘土为1.3；大漂石、卵石层为1.4；岩石为1.2。

⑵粘度粘度是液体或混合液体运动时各个分子或颗粒之间产生的内摩擦力。

粘度大，泥皮厚，携带钻渣能力强，但易糊钻进而影响钻进速度；粘度过小则对护壁和防止翻砂、渗透都不利。

一般地层的泥浆粘度为16-22S，松散易坍地层泥浆粘度为19-28S。

⑶含砂率含砂量是泥浆内所含的砂和粘土颗粒的体积百分比。

含砂率大，会降低粘度，增加沉淀，磨损钻具。

新制泥浆的含砂率不宜大于4%。

⑷胶体率泥浆的胶体率是指泥浆静止后，其中呈悬浮状态的粘土颗粒与水分离的程度。

胶体率高，则粘土颗粒不易沉淀，悬浮钻碴的能力高，否则反之。

泥浆胶体率不小于95%。

⑸PH值泥浆的PH值是衡量泥浆酸碱度的。

维持一定ＰＨ值对保持泥浆指标非常重要，可使混入泥浆中的粘土颗粒进行分散，增加泥浆中的胶体颗粒，加纯碱使体积膨胀增加颗粒表面的水化膜，保证粘土颗粒不会粘结在一起沉淀，因而增加粘土的稳定性，失水量小，胶体率好。

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烧碱或碳酸钠。

六、旋转钻机

（一）一般要求

1、钻机就位

水中墩待施工平台安装完毕、岸上各墩待护筒周圈的填土夯实后，安装钻机平台，然后依次在孔位处安装钻机。

2、钻进

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开孔原则：

相邻两孔不宜同时开钻。

a、开孔初期，采用正循环成孔工艺进行钻孔，当钻至护筒下3～4米时，则可改用反循环成孔工艺继续钻进，以缩短成孔时间。

钻至护筒底口附近地层，若处理不当，易发生坍塌、管涌等现象。

宜采用“浓泥浆、低转速”钻进，确保孔壁的稳定。

b、在覆盖层地质宜采用刮刀钻头，全断面一次成孔。

c、钻进过程中，需根据地层土质情况选择合适的转速减压钻进，并控制泥浆指标和循环量。

在砂性土中钻孔，若转速较大，会对孔壁造成一定冲刷，使扩孔率加大，因此应采用最低转速，控制线速度在0.6m/s以下。

在粘性土中钻孔应采用较高转速及大循环量，以克服沁包钻头，并控制钻进速度，不得过快；在强风化、全风化岩层中钻孔，宜采用中、低转速钻进。

d、钻深测量：

钻进过程中应经常测量孔深，并对照地质柱状图随时调整钻进技术参数。

e、成孔质量检查：

成孔后应对孔径、钻深、孔深、孔底沉渣厚度、孔斜等逐项检查并记入钻孔记录和检查签证中。

钻孔记录及时详尽，交换班均需认真填写，现场技术员每日查询1-2次并签字。

3、钻孔注意事项

在钻孔过程中，要严格控制钻孔泥浆面的高度，通过控制排碴速度和泥浆供给量，保持孔内泥浆面高于护筒外水位1.5～2米，保持孔内超压。

循环泥浆应每班检测不小于两次，控制其指标满足：

含砂率小于8%，比重大于1.05，小于1.45，粘度16～28S，PH值大于6.5。

旋转钻机根据设备情况采用正循环或反循环方式清碴。

钻机使用过程中，须经常检查接头法兰盘和连接螺栓，若有损坏及时处理，防止引起掉钻事故；

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（二）钻孔事故及处理

　1、坍孔

　坍孔有两种情况：

一种是孔口坍塌，其表现是：

孔口护筒底脚处局部坍塌，护筒倾斜及下陷，严重者坍塌扩展到护筒周围，造成钻机倾斜或不均匀下沉，另一种是孔内坍塌，其表现是：

孔内水位水位不稳定或突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而钻进速度慢或没有进度，钻头达不到原钻孔位置，钻机负荷显著增加等。

　发生的原因：

对第一种情况，多为护筒埋设不稳固，周边粘土未夯实，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装置在护筒上由于振动使孔口坍塌、护展或较大坍孔，发生漏水，开孔时进尺太快护壁不好；对第二种情况，多为孔内水头不足或吸泥时补水不及时，空气吸泥机风压风量过大，延误时间过久，泥浆性能不佳，护壁质量不好，下钢筋时强行起落等。

原因有泥浆比重不够或泥浆其它性能不符合要求，使孔壁未形成护壁泥皮，孔壁渗漏；孔内水头高度不足，支护孔壁压力不够；在松软砂层钻进，进尺太快；提住钻头钻进，旋转速度太快，空转时间太长；清孔后泥浆比重、粘度等指标降低，反循环清孔，泥浆吸出后未及时补浆；起落钻头时碰撞孔壁。

　处理方法：

坍孔事故应力求预防为主，其预防措施应以发生的原因上加以注意，一旦发生应及时处理：

保证钻孔时泥浆质量的各项指标满足规范要求；保证钻孔时有足够的水头高度，在不同土层中选用不同的转速和进尺；起落钻头时对准钻孔中心插入；不严重者可加大泥浆比重、加高水头，继续钻进，下钢筋后坍塌的要吊出钢筋笼，换浆重钻，坍孔严重者应回填砂和粘土的混合物到坍孔处以上1～2m重钻。

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2、掉钻

　产生的原因：

钢丝绳在转向装置连接处被磨断，或在靠转向装置处被扭断，或绳卡脱落，或转向装置与钨金套的连接处脱开，或卡钻时强提，钻杆接头不良；另外由于操作不当，也易使孔上铁件等杂物掉入孔内。

　处理方法：

掉钻后应及时摸清情况，查明原因，如孔深、钻头是否偏斜，有无坍孔等，应尽快处理，如钻头被沉淀物或坍孔埋住，应首先清孔，再使用打捞工具（主要采用打捞叉、打捞钩、打捞活套、偏钩和钻锥平钩等）钩挂钻头保险绳，提升时应缓慢，以防造成坍孔；小铁件可用电磁铁打捞；

　3、钻孔偏斜及缩孔

　产生的原因：

钻孔中遇有较大的孤石或探头石，扩孔较大处钻头摆动偏向一方；在有倾斜度的软硬地层交界处、岩石倾斜处或基岩面产状较陡处钻进，或者粒径大小悬殊的砂夹卵石中钻进；在软地层中钻进过快，水头压力差小；钻头受力不均，钻杆刚度不够，钻杆弯曲接头不正，钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷；钻进时，桩基周围有重车通过。

　处理方法：

安装桩机时，要对导杆进行水平和垂直校正，检修桩孔设备，如桩杆弯曲，及时调换，遇软硬土层应控制进尺，低速钻进；偏斜过大时，填入石子，黏土重新钻进，控制钻速，慢速上下提升、下降，往复扫孔纠正；

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七、冲击转机

（一）适用范围

适用于卵石、坚硬漂石、岩层及各种复杂地质的桥梁桩基施工。

（二）施工方法及工艺

要求采用整套冲击钻机设备，避免使用双筒卷扬机组成的简易钻具。

为防止冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇灌砼强度,应侍邻孔砼抗压强度达到2.5MA后方可开钻。

4.1施工准备

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。

4.2埋设钢护筒

护筒内径比桩径大40cm，护筒埋置深度符合下列规定：

黏性土不小于1m，砂类土不小于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。

4.3开挖泥浆池，选择和备足良好的造浆粘土或膨润土，造浆量为2倍的桩的混凝土体积，泥浆比重可根据钻进不同地层及时进行调整。

泥浆性能指标如下：

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泥浆比重：

岩石不大于1.2，砂黏土不大于1.3，坚硬大漂石、卵石夹粗砂不宜大于1.4。

粘度：

一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s。

含砂率：

新制泥浆不大于4%。

胶体率：

不小于95%。

PH值：

大于6.5。

5、钻孔

5.1安装钻机

安装钻机时要求底部应垫平，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。

5.2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，向孔中到入粘土，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。

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1、清孔方法

　清孔采用换浆法，将钻头提到距孔底0.5～1.0米左右，通过泥浆泵压入比重1.1～1.2的新鲜泥浆，将残存在孔底的钻渣悬浮排出，到孔底泥浆指标达到标准为止，必要时在灌注混凝土前采用空气吸泥机二次清孔。

2、清孔标准

孔内排出的泥浆用手触及无粗粒感（无2～3mm颗粒），比重在1.1以下，含砂率不大于2%，粘度17～20S，严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。

在填弃混凝土前，测量孔底沉渣：

柱桩不大于5cm，摩擦桩不大于20cm。

3、清孔注意事项

　吸泥或抽渣时应及时向孔内注入新鲜泥浆，保持孔内水位以避免坍孔。

若有超钻，应以实际孔底标高计算孔底沉淀，清孔完毕，应及时吊装钢筋笼，灌注水下混凝土，以免沉淀超过标准要求。

八、检孔

换浆清孔使泥浆指标和孔底沉淀物达到验收标准，拆除钻机钻杆后，用检孔器检查钻孔桩的孔径和倾斜度是否符合验收标准。

交底人：

签收者：

日期：

技术交底书

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工程名称

杭甬客运专线一工区曹娥江特大桥桩基工程

施工单位

中铁十七局集团有限公司

编制单位

技术部

技