枣园站旋挖钻施工作业指导书.docx

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枣园站旋挖钻施工作业指导书

西安市地铁一号线一期工程

（后卫寨～纺织城）土建施工

D1TJSG-3合同段

旋挖钻灌注桩

作业指导书

编制：

复核：

审核：

中铁十二局集团有限公司

西安地铁一号线TJSG-3标项目经理部

二0一0年三月

目录

第一章编制目的及依据1

一、编制目的1

二、编制依据1

第二章施工技术方案1

一、旋挖桩适用范围1

二、旋挖钻机不同于常规钻机的特点1

三、施工顺序2

四、施工方法及工艺要求2

第三章常见事故的预防及处理8

一、坍孔8

二、卡钻8

三、钢筋笼上浮9

四．堵管10

第四章安全保证措施10

一、安全方针10

二、安全目标10

三、安全保证措施11

第五章质量保证措施13

一、质量方针13

二、质量目标13

三、质量保证措施13

第六章文明施工保证措施14

一、文明施工方针14

二、文明施工目标14

三、文明施工保证措施14

第一章编制目的及依据

一、编制目的

明确地铁车站围护桩旋挖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、编制依据

《西安市地铁一号线一期工程（后卫寨～纺织城）施工图设计三桥站及枣园站主体围护结构设计》

《建筑地基基础工程施工质量验收规范》

《建筑工程施工质量验收统一标准》

《地下铁道工程施工及验收规范》

《建筑基坑支护技术规程》

西安市地铁一号线一期工程（后卫寨～纺织城）详细勘察阶段三桥站及枣园站岩土工程勘察报告

国家、部委及地方有关规范规程

第二章施工技术方案

一、旋挖桩适用范围

适用于各种土质层和砂类土、碎（卵）石土或中等硬度以下基岩的桩基施工。

施工前根据不同的地质采用不等的钻头。

二、旋挖钻机不同于常规钻机的特点

1、成孔工艺不同：

用筒式钻头成孔，将斗齿切削下来的土直接装进筒式容器内，然后由钻杆提出。

2、就位方式不同：

履带式行走体系移动方便，就位仅需几分钟，钻机整体置于履带上进行钻孔作业。

3、施工需求能源不同：

由自带的柴油发动机输出动力来完成钻机的行走移动和钻进工作。

4、钻进工效不同：

钻杆为液压伸缩式，与钻头相连，可快速下钻和提钻，钻进速度快，效益高。

5、自身稳定性的可调程度不同：

自身稳定性通过底盘伸缩式履带调整，机体垂直度、钻杆垂直度、成孔垂直度通过电子监测元件控制，操作手可直接读取，操作起来简易方便。

6、使用的泥浆不同：

由膨润土、烧碱、纤维素根据不同地质按一定比例组成化学泥浆，泥皮薄，护壁作用好，并可重复利用，环境污染小。

三、施工顺序

为防止钻孔桩施工时由于相邻两桩施工距离太近或间隔时间太短，造成塌孔，采取分批跳孔施作，钻孔桩施工时按每间隔三孔施作。

施工时，考虑施工误差、喷射砼层和外包防水层厚度，围护桩中心向外侧外放15cm，确保桩位不侵线。

钻孔灌注桩施工顺序示意图为1→2→3，如图1所示。

图1钻孔灌注桩施工顺序示意图

四、施工方法及工艺要求

1、工艺流程

旋挖钻机将整体自重置于可自动行走的履带式底盘上，以自带柴油发动机输出动力来提供施工现场所需要的大功率电源，利用筒式钻斗底部的斗齿，在液压油缸的加压下钻进，切削土体，并压入容器内，然后由钻杆提出筒式钻头，至孔口后快速回转倒土。

护壁泥浆采用化学泥浆根据地质情况按一定比例配置而成，并随着旋挖钻进用泥浆泵持续注入孔内，起到静压护壁作用，以保证水头压力，如此反复循环完成成孔作业。

成孔达到设计深度和质量要求后，安装钢筋笼和导管，灌注水下混凝土。

钻孔灌注桩施工工艺流程图详见图2。

由流程图可知，旋挖钻孔灌注桩的特别之处在于制备泥浆和补充泥浆，在钻孔过程中，制备符合性能指标的泥浆，同时及时补充泥浆，以确保孔内水头压力，防止塌孔。

2、施工方法

⑴施工准备

平整场地，清除杂物，换除软土，夯打密实，统一规划泥浆池。

⑵测量放样

根据施工图纸及现场导线控制点，使用全站仪测定桩位，并打入木桩；以“十字交叉法”引到四周，用短钢筋作好护桩。

⑶埋设护筒

护筒的作用为固定桩位，引导钻头方向，隔离地面水流入孔内，保证孔内水位高出地下水位或施工水位，增加水头高度，保护孔壁不坍塌，确保成孔质量。

护筒的埋设采用旋挖钻机静压法来完成。

采用板厚为8～10mm的钢板焊接整体式钢护筒，护筒埋深2.0m，顶面高出施工地30cm，护筒内径比桩径大20cm，并满足孔内泥浆面的高度要求。

护筒上设1个溢水口，埋设时，护筒中心应与桩中心重合，其偏差不得大于50mm，并应严格保持护筒的垂直度偏差不大于0.3%。

护筒位置正确固定后，四周均匀回填最佳含水量的粘土，并分层夯实，确保成孔的质量。

⑷泥浆制备

在钻孔灌注桩的施工过程中,为了防止坍孔,稳定孔内水位及便于携带钻渣,采用化学泥浆制备泥浆进行护壁。

泥浆护壁是利用泥浆与地下水之间的压力差来控制水压力,以确保孔壁的稳定,所以泥浆的比重则起到保持这种压力差的关键作用。

如果钻孔中的泥浆比重过小,泥浆护壁就容易失去了阻挡土体坍塌的作用；如果泥浆的比重过大,则容易使泥浆泵产生堵塞甚至使混凝土的置换产生困难,使成桩质量难以得到保证。

要充分发挥泥浆的作用,其指标的选取是非常重要的。

根据本工程的具体地质情况，泥浆比重选用1.1～1.3。

成孔过程中，泥浆系统应定期清理，确保文明施工。

泥浆池实行专人管理、负责，废弃泥浆由泥浆车运至渣土场。

⑸钻进成孔

钻机就位前，对钻孔各项准备工作进行检查。

钻机安装应平稳，在钻进中不应产生位移或沉陷。

钻孔前，按设计图纸所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图，悬挂在钻台上。

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。

钻孔作业应分班连续进行，填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。

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渣样保存。

钻孔过程中应观察主机所在地面的变化情况,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。

当钻孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径、孔壁、垂直度等进行检查，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。

⑹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。

施工中应经常测定泥浆比重，并定期测定粘度、含砂率和胶体率，其指标控制为粘度18～22s，含砂率4%～8%，胶体率不小于90%。

第一次清孔：

桩孔成孔后，在钢筋笼放入孔内前，进行第一次清孔，用孔内钻斗来掏除钻渣。

孔底沉碴厚度不大于100mm。

第二次清孔：

钢筋笼、导管下好后进行第二次清孔，第二次清孔时间不少于30min，孔底沉碴厚度不大于100mm。

⑺钢筋笼的制作和安装

①钢筋笼加工

钢筋笼采用现场加工制作，加工尺寸严格按设计图纸及规范要求进行控制。

钢筋笼主筋的搭接采用双面焊接，焊接长度≥5d，主筋与箍筋采用点焊连接。

为保证灌注桩的保护层厚度，采用焊接定位钢筋的方法，纵向间距2m，每个断面设置四个定位筋。

为确保钢筋笼刚度，起吊不变形，每隔2m设置φ20加强箍筋。

钢筋笼下端0.5～0.8m范围内主筋应微向内侧弯曲呈倾斜状，比例为1：

10。

须预埋锚筋围护桩的围护桩，根据设计图纸在钢筋笼上预埋并准确定位。

制好的钢筋骨架必须放在平整、干燥的场地上。

存放时，每个加强筋与地面接触处都垫上等高的方木，以免粘上泥土。

钢筋笼加工完毕，报请监理验收，合格后方可使用，验收后进行标识。

钢筋笼制作允许偏差：

钢筋笼直径±10mm，长度±50mm；主筋间距±10mm；箍筋间距±20mm。

②钢筋笼吊放

采用20t汽车吊车下放钢筋笼。

钢筋笼的吊装应采用3点起吊,保持钢筋笼轴线重合。

起吊前在钢筋笼内临时加钢管支架，加强其刚度。

下钢筋笼时由人工辅助对准孔位，始终保持钢筋笼的垂直，轻放、慢放，避免碰撞孔壁，,一旦遇阻立即查明原因,严禁高提猛放或强制下入。

吊放钢筋笼过程中，必须始终保持钢筋笼轴线与桩轴线吻合，并保证桩顶标高符合设计要求。

为防止混凝土灌注过程中钢筋笼上浮，钢筋笼最上端设置φ20定位筋，由测定的孔口标高来计算定位筋的长度，反复核对无误后焊接定位。

灌注完的混凝土开始初凝时，割断定位筋，使钢筋笼不影响混凝土的收缩。

⑻水下混凝土灌注

混凝土采用商品混凝土，坍落度宜为16～21cm。

首批灌注的混凝土初凝时间不得早于灌注桩全部混凝土灌注完成时间，灌注应尽量缩短时间，连续不间断作业。

水下灌注混凝土施工顺序见图3所示。

首先安设导管，导管采用φ25cm的多节钢管，每节2.5m,配1～2节1.0m的短管。

导管内壁光滑、圆顺，内径一致，接口严密、牢固。

使用前进行试拼，并进行水密性试验，按自下而上顺序编号和标示尺度。

采用20t吊车将导管吊入孔内，位置应保持居中，导管底端距孔底应保持300～500mm。

灌注首批混凝土之前在导管临近泥浆面位置吊挂隔水塞，然后再放入首批混凝土。

在确认储存量备足后，即可剪断铁丝，借助混凝土重量排除导管内的水，使隔水塞留在孔底。

灌注首批混凝土量应使导管埋入混凝土中深度不小于1.0m。

首批混凝土灌注正常后，应连续不间断灌注，灌注过程中采用测锤测探混凝土面高度，推算导管下端埋入混凝土深度，并做好记录。

导管埋入混凝土深度应保持2～3m，并随提升随拆除。

在灌注混凝土时，每根桩至少留取一组试件，并进行标准养护。

在灌注过程中应将桩孔内溢出的泥浆引流至适当地点处理，防止污染环境。

3、桩基检测

围护桩施工完成后，委托有资质的单位采用低应变动测法检测桩身的结构完整性，检查成桩质量。

4、钻进成孔技术要求

开始钻进时，应先轻压慢转，待钻头正常工作后，逐渐加大转速。

施工过程中如发现地质情况与原钻探资料不符，立即通知设计、监理等单位及时处理。

根据孔内土层地质柱状图和捞取钻渣样判别土类，每进尺2m，检查泥浆指标，及时调整泥浆比重，防止坍孔事故。

钻进过程中应认真、准确、及时地做好成孔记录，填写报表。

5、水下灌注混凝土技术要求

首批混凝土灌注量应保证导管底口埋入混凝土中不小于1.0m，灌注过程中导管应插入混凝土中不小于1.5m，每次拆除导管前其下端应埋入深度不大于3.0m，灌注必须连续不间断，防止断桩。

随孔内混凝土的上升，逐节快速拆除导管，时间不宜超过15min。

在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续的混凝土应徐徐灌入漏斗和导管，不得将混凝土整斗从上而下倾入管内，以免在管内形成高压气囊，挤出管节的橡胶密封垫，而使导管漏水。

导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升，不得碰撞钢筋笼。

在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,压力降低,而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大。

如在这种情况下出现混凝土顶升困难时,应在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀物，使灌注工作顺利进行。

在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。

混凝土上层存在一层浮浆和夹杂泥土的砼，为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌不小于50cm，桩身混凝土强度等级达到设计值后，将设计桩顶标高以上部分采用风镐凿除。

做好钻孔桩施工混凝土灌注记录。

第三章常见事故的预防及处理

一、坍孔

1、坍孔原因

⑴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。

⑵在松软砂层中钻进进尺太快。

⑶提出钻头钻进，回转速度过快，空转时间太长。

⑷吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。

2、坍孔的预防和处理

⑴在松散土层或砂层中钻进时，应控制进尺速度。

⑵发生孔口坍塌时，立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。

⑶如发生孔内坍塌，判明坍塌位置、地质情况，采取有效措施及时处理。

⑷吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。

二、卡钻

所谓卡钻，是指旋挖钻机在钻进或提升过程中，由于非钻机本身的原因，即钻机的各系统工作正常时，出现正反旋转动作均无法正常进行且主卷扬无法将钻杆顺利提起的工作状态。

1、卡钻的原因　

⑴钻机在密实度不大的砂卵层或流砂层工况下进行施工作业时，由于土质松软，设备在钻进或提升过程中导致孔壁大面积塌方，造成埋钻，从而导致卡钻故障的发生。

⑵操作手在钻进时由于操作失误，一次进尺太深，造成孔壁缩径，钻头筒壁与孔壁间隙消失而造成卡钻。

⑶钻机钻头的边齿、侧齿磨损严重，出口直径无法保证尺寸要求，导致钻筒外壁与孔壁无间隙，同时又由于钻进过深而造成卡钻。

⒉卡钻的预防和处理

⑴开钻前充分研究地质报告，掌握施工现场的地质情况，同时在施工过程中密切注意地质变化。

⑵进行深层钻进作业时，操作手应注意控制进尺深度，防止操作失误。

⑶制作钻头时注意钻筒尺寸，同时保证钻头挂钩有效，避免意外脱钩。

⑷注意钻机本身的日常维护和保养。

三、钢筋笼上浮

1、钢筋笼上浮原因　

⑴混凝土灌注时导管埋入深度过大，提升导管过程中钢筋笼被拖顶上浮。

⑵钢筋笼上端吊筋在孔口未固定牢靠，当提升导管时钢筋笼被导管挂住而一同提起，从而导致钢筋笼上浮。

⑶混凝土质量差，对于易离析、坍落度损失大的混凝土，都易使钢筋笼上浮。

⑷混凝土灌注速度过快，导致钢筋笼被拖顶上浮。

2、预防措施　　

⑴钢筋笼初始位置应定位准确,并与孔口固定牢靠。

导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2～3m,严禁把导管提出混凝土面。

⑵在安放导管时,应使导管中心与钻孔中心尽量重合,导管接头处应做好防挂措施,以防提升导管时挂住钢筋笼,造成钢筋笼上浮。

⑶确保混凝土质量，其和易性、坍落度必须满足要求。

⑷放缓混凝土灌注速度，必要时停止施工，待钢筋笼稳定后再继续灌注。

3、处理措施　　

⑴当发生钢筋笼上浮时,应立即停止灌注混凝土,并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高,提升导管后再进行浇注。

⑵发现钢筋笼有上浮现象时,可适当加压，以防止继续上浮。

⑶钢筋笼卡住导管后,可设法转动导管,使之脱离钢筋笼。

四．堵管

1、原因分析　　

⑴混凝土本身原因如塌落度小、配合比不当、和易性、流动性差等原因造成混凝土离析。

⑵各种机械故障引起混凝土浇筑不连续,在导管中停留时间过长,先期灌注的混凝土已经初凝,使后期混凝土下落时阻力增大,混凝土被堵在管内。

2、预防措施　　

⑴在混凝土灌注时,应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。

混凝土配合比应通过实验确定,为改善混凝土的和易性和缓凝,混凝土宜掺外加剂。

⑵平常做好灌注机械的维修保养工作,灌注前仔细检修,机械发生故障时换用备用机械，采取措施加快混凝土灌注速度,必要时掺入缓凝剂。

3、处理措施　　

⑴若导管底端处在混凝土中较深的部位时,导管堵塞,可以采用提升导管或上下抖动导管,也可以用附着式振动器对导管进行振动。

⑵若灌注混凝土不太深时（例如3～4m）,发现导管堵塞,应尽快提升导管,清理出已灌注的混凝土,重新下新管后再进行混凝土浇筑。

第四章安全保证措施

一、安全方针

安全第一，预防为主，全员参与，综合治理。

二、安全目标

1、杜绝职工重伤及以上事故；

2、杜绝职工非因工死亡和重大伤亡事故；

3、伤亡控制指标：

因工死亡率为零；职工因工年度重伤率低于0.5‰；职工因工年度轻伤率低于0.5%。

4、职业健康安全目标：

定期对从事有害作业人员进行体检，员工职业病年度发生率小于0.15‰；无机械设备或火灾事故等造成一次经济损失30万元及以上的事故。

争创西安市、陕西省“安全生产、文明施工标准化工地”。

三、安全保证措施

1、建立健全安全生产保证体系，设立专职安全员，全面落实安全生产制度和规程。

2、工程实施前，对投入本工程施工的机械设备和施工设施进行全面的安全检查，未经有关部门验收的设备和设施不使用，不符合安全规定的立即整改完善。

3、加强全员的安全教育和技术培训考核，使劳务人员充分认识到安全生产的重要性、必要性，掌握安全生产的科学知识，形成一个“人人讲安全、事事为安全、时时想安全、处处要安全”的良好生产氛围，自觉地遵守各项安全生产法令和规章制度，严格执行操作规程。

4、施工现场设立安全标志，危险地区悬挂“危险”或“禁止通行”、“严禁烟火”等标志，夜间设置红灯示警。

5、特种工持证上岗，进入工地必须戴安全帽、穿工作服、防滑鞋、戴防护手套。

6、安装钻机应放置坚实平稳，保证施工时不倾斜、不倾倒。

7、钻孔过程中，非相关人员距离钻机不得太近，防止机械伤人。

8、搬运导管、钢筋笼应由专人统一指挥。

9、导管安装及砼浇注前，井口必须设有导管卡，搭设工作平台（留出导管位置），并且要求能保证人员的安全。

10、成孔后的孔口应设盖，成桩后的负孔要及时回填，防止人、物掉入孔中。

11、泥浆池周围必须设有防护设施。

12、吊车工作时，必须有专人指挥，旋转半径内不得站人。

13、遇大雨、大雾和六级以上大风，应停止钻桩作业，当风力超过六级时，应将机架放倒在地面上。

暴风雨后，必须进行一次全面检查，发现问题，及时处理。

14、安全用电

施工现场的临时用电严格遵守JGJ46-2005《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规定，采取防护措施，临时设施及变压器等外用电设施增设屏障、遮栏、围栏或保护网等。

施工现场采用TN-S供电系统，把工作零线N和专用保护线PE区分开，通过保护接零作为防止间接触电的安全技术措施。

用电系统采用三级配电、二级保护的配电系统，由总配电箱引出，再按各项用途设置二级分配箱、照明和用电设备开关箱，在总配电箱和开关箱内分别设置隔离开关和漏电保护开关，各配电箱按照规范要求配置。

场内架设的电线绝缘良好，悬挂高度及线间距必须符合电业部门的安全规定，施工现场内电线与其所经过的建筑物或作业地点保持安全距离，现场架空线与建筑物水平距离、跨越临时设施时垂直距离应符合规范要求，同时加大电线安全系数，施工现场内不架设裸线。

电气设备和照明灯具有良好的接地、接零保护，并在可能受雷击的场所设置防雷击设施；保证变配电达到“四防”要求，输电线路、配电箱、漏电开关的选型正确、敷设符合规定要求。

各种电器设备配有专用开关，室外使用的开关、插座外装防水箱并加锁，在操作处加设绝缘垫层。

各种电器的检查维修，一般停电作业，如必须带电作业时，有可靠的安全措施并派专人监护。

使用高温灯具，防止失火，其与易燃物的距离不得小于1m，一般电灯泡距易燃物品不得小于50cm。

在自备电源和电网之间，有联锁保护。

第五章质量保证措施

一、质量方针

强化管理，致力持续改进，建造优质工程，满足顾客需求。

二、质量目标

确保本工程全部工程同时达到设计标准、中华人民共和国国家标准、招标文件中的《技术标准和要求》，工程一次验收合格率100%，满足业主创优规划的要求。

三、质量保证措施

1、提高成孔质量、防止塌孔

根据设计图纸，车站上层土质为杂填土、素填土等，下层穿越部分细砂、中砂、粗砂及粉细砂层。

当上层土质较差时，加长护筒，提高护壁效果。

在松散的杂填土层和砂层成孔时，加大泥浆比重，增加粘度，以便形成较好的孔壁。

2、严格控制，保证桩孔垂直度

经常安排专人检查维修钻机各部件，采用电子水平仪检查桅杆是否垂直。

采用检孔器对桩孔垂直度进行复检。

3、保证钢筋笼和导管的垂直度，防止导管挂笼

钢筋笼焊接完成后，起吊一定高度，用3m靠尺检查钢筋笼的平直度。

导管连接完成后，扶正中心，缓慢地下放入孔中，防止撞击孔壁或导管斜插入笼中。

4、加强砼试件制作的合格性，确保混凝土的强度符合要求

桩身砼的抗压强度应符合设计规定，每根均按照要求制作混凝土试件，并根据28天强度判定其质量。

第六章文明施工保证措施

一、文明施工方针

保护环境，综合治理；全员动手，周密组织；科学管理，稳固发展。

二、文明施工目标

达到ISO14000系列标准要求，施工现场扬尘污染控制在项目所在地规定要求以内；工程固体废弃物处置率100%；施工现场噪声在白天小于95分贝，夜间小于55分贝。

根据西安市市政公用建设工地文明施工管理暂行办法进行施工现场规划，建设绿色施工工地，争创陕西省、西安市“文明样板工地”。

三、文明施工保证措施

1、严格遵守西安市市政公用建设工地文明施工管理暂行办法的规定。

2、施工现场坚持做到工完料清，垃圾、杂物集中堆放整齐，并及时处理。

坚持做到场地整洁、道路平顺、排水畅通、标志醒目，使生产环境标准化。

严禁施工废水乱排放，施工废水严格按照有关要求经沉淀处理后用于洒水降尘。

3、土方集中堆放，合理调配，尽量减少堆放时间和堆放量，确保施工现场整洁干净。

4、施工现场设置冲洗台，凡驶出车辆必须冲洗干净，严禁将泥土带上公共道路，泥浆和污水必须经过三级沉淀池处理后排入市政排水设施。

施工运输车辆行驶时，必须保持车厢完好，严禁发生抛、洒、滴、漏现象。

5、合理安排施工，尽可能使用低噪音设备严格控制噪音。

对于特殊设备采取降噪消音措施，以尽可能减少噪音对周，边环境的影响。

6、工程制品构件、机具设备等分门别类、有条理地堆放整齐；机具设备定机、定人保养，并保持运行正常，机容整洁。

施工中严格按照审定的施工组织设计实施各道工序，做到工完料清，场地上无淤泥积水，施工道路平整畅通，以实现文明施工。

7、施工场面随时保持干净、整齐、有序，当班作业人员对此负责，项目经理部定期进行检查评比，奖优罚劣，使全体职工养成文明施工的良好习惯。