旋转钻机钻孔成桩作业指导书

一、 编制依据客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准（报批稿）沪宁城际铁路施工图桥涵设计总说明沪宁城际施图（桥）-128与桥涵钻孔桩相关的规范、规程和标准等。二、施工范围沪宁城际铁路DK226+144.34DK237+302.33段三、工艺原理旋转钻机的电动机将动力经由机械传动系统传送至转盘旋转设备，带动中心钻杆转动，将扭转动力传递至钻锥；钻锥受扭转切削土层；用泥浆泵将泥浆经空心钻杆压入孔底后，在钻杆外上升。泥浆将钻碴悬浮出孔外，并起护壁作用。带有钻碴的泥浆经过沉淀净化后，进入储浆池循环使用。成孔、清孔、放置钢筋笼后，用直升导管法灌注水下混凝土。正循环回转法钻孔示意图如图1。0 / 19四、 施工工艺主要包括施工准备、钻孔桩成孔和灌注水下混凝土三个作业阶段。4.1施工准备4.1.1钻孔作业场地内应平整坚实，以承受钻机重量；遇到软土需作加固处理；在浅水中应筑岛。4.1.2制作、埋设护筒，护筒内径应大于钻头外径约10cm，为防止护筒变形，钢护筒采用10mm厚钢板制作。井口护筒内径比桩直径大1520cm, 埋置深度不小于2.0m，且护筒底口要埋入坚实地层以下不少于50cm；在旱地或岸滩，采用挖埋法，四周用粘土回填，并分层夯实。护筒埋设完毕后，在前后左右2m处设置护桩，护桩自始至终要妥善保护。4.1.3砌筑泥浆池，安装拌浆机，空压机和供水管道。1 / 194.1.4泥浆配置：泥浆采用优质粘土拌制（泥浆参数见表1），拌合好后的泥浆储备在泥浆池内，拌制时应根据施工用量控制泥浆量，钻孔时由泵送至钻机。表1 泥浆性能指标地层情况相对密度粘度（s）含砂率(%)胶体率(%)失水量(ml/30min)泥皮厚(mm/30min)静切力(pa)PH值一般地层1.05-1.2016-224962521.0-2.58-10易坍地层1.20-1.4519-2849615023-58-10调制泥浆用粘土的数量可按下述公式计算，一根桩需要的总粘土量按计算量再增加6%考虑。Q=(2-1)1/(1-1)式中：Q每m3泥浆所需的粘土质量，kg；1粘土的密度，kg/m3；2要求的泥浆密度，kg/m3。4.2成孔工艺4.2.1 成孔工艺流程，见工艺流程图4.2.2 钻机的安装立好钻架并调整和安设好起吊系统，将钻头吊起，徐徐放进护筒内。启动卷扬机把转盘吊起，垫方木于转盘底座下面，将钻机调平并对准钻孔。然后装上转盘，要求动力头主轴中心同转架上的起吊滑轮中心及孔口中心在同一铅垂线上，钻杆位置偏差不得大于2cm。在钻进过程中要经常检查转盘，如有倾斜或位移，应及时纠正。2 / 19测量孔位埋设护筒安装钻机调平钻机底座并对正桩位钻 进到位后清孔检查成孔质量提钻、钻机移位 卷扬机钢丝绳应牢固地卡在卷筒上，并认真检查各处绳卡，防止松脱。在方钻杆上端安装提引水龙头，在水龙头上端连接输浆胶管，将输浆胶管接到泥浆泵上，把提引水龙头吊环挂到起吊系统的滑轮吊钩上。取走转盘中心的方形套，启动卷扬机吊起方钻杆穿过转盘并牢固地联结到钻头，装好方形套夹住方钻杆，准备钻进。4.2.3 初钻开动钻机，再按顺序接合离合器、变速箱、换向器、操纵手把，使动力头和卷扬机正常运转，待泥浆输进钻孔中一定数量后，开始钻进。接长钻杆时，先卸去方形套，提升方钻杆达到钻头与钻杆相连处露出转盘为止。用钻杆夹持器卡住钻头并支承于转盘，卸去方钻杆。然后吊起一节圆钻杆，连接于钻头，卸去夹持器，把圆钻杆连同钻头放入钻孔。当圆钻杆上端接近转盘时，照上述用夹持器支持圆钻杆，松吊绳，将方钻杆吊来与圆钻杆联结，撤去夹持器，把方钻杆降入转盘内并安好方形套，继续钻进。以后需再接长钻杆时，照以上步骤在方钻杆同圆钻杆之间加接圆钻杆即可，一直钻孔到需要深度为止。卸去时亦同样办理，只是把接长改为减短。接、卸钻杆4 / 19的动作要迅速、安全，争取尽快完成，以免停钻时间过长，增加孔底沉碴厚度。4.2.4 钻进时操作要点 开始钻进时，进尺要适当控制，在护筒刃脚处，应低档慢速钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。钻至刃脚下lm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，向孔中倒人粘土，再放下钻锥倒转，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻进。在粘质土中钻进，由于泥浆粘性大，钻锥所受阻力也大，易糊钻。宜选用尖底钻锥、中等转速、大泵量、稀泥浆钻进；在软土层或砂类土钻进时，易坍孔。宜选用平底钻锥、控制进尺、轻压、低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进；在硬土层或岩层中钻进时，可采用岩心钻或牙轮钻头钻进。钻进过程中，每进尺5m8m，应检查钻孔直径和竖直度。检查工具可用圆钢筋笼(外径D等于设计桩径，高度为3D4D)吊入孔内，使圆笼中心与钻孔中心符合，如上下各处均无挂阻，则说明钻孔直径和竖直度符合要求。4.2.5 泥浆补充与净化开钻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。并应按表 1要求，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，以便与设计资料核对。4 / 19泥浆采用制浆池，储浆池，沉淀池并用循环槽连接进行泥浆循环净化，泥浆从护筒、出浆槽、沉淀池至贮浆池均依靠重力自流，因此，各出浆口的标高要依顺序降低，从贮浆池到钻孔用泥浆泵压进。4.2.6 减压钻进回转钻深孔时，若从主吊钩以下的提引水龙头、钻杆到钻锥全部钻具重力都作用于钻孔底部，则细长的钻杆容易受压而弯曲，造成钻孔也随着弯曲，发生扩孔率较大的现象。为避免此现象须采取减压钻进，即将主吊钩稍提携一些，使孔底承受的钻压不超出钻锥重力和压重块重力之和扣除浮力后的80，这样可使钻杆不受压力，而且还受一部分拉力，在整个钻进过程中因受拉而维持竖直状态，使钻锥回转平稳，避免或减少斜孔、弯孔和扩孔现象。钻压值一般按经验估计，直径1.2m的孔最大钻压为20KN左右，根据钻压值和上述80的要求可算出配重块的质量。钻压的调整方法：一般在大吊钩滑车组的钢丝绳终端设一电阻式拉传感器，传感器输出电压信号传给操纵室中的电子秤。钢丝绳拉力达到一定值时，电子秤就给出信号，提升大钩的卷扬机会自动松绳，钻锥则自动给进。4.2.7 清孔终孔后，停止进尺，稍提转锥离孔底10cm-20cm空转，并保持泥浆正常循环，以中速将相对密度1.031.1的较纯泥浆压入，把钻孔内悬浮钻渣较多的泥浆换出。使清孔后泥浆的含砂率降到2%以下，粘度为17s20s，相对密度为1.031.1，且孔底沉淀土厚度不大于设计规定的量值时，即可终止清孔，根据钻孔直径和深度，换浆时间约为4h8h。4.2.8 成孔质量检查成孔后按照规范要求对孔径、孔深、孔底沉渣厚度、钻孔垂直度等逐项检查并记入钻孔记录和检查证中。6 / 19表2 钻孔成孔质量标准表项 目允 许 偏 差孔的中心位置（mm）群桩：100；单排桩：50孔径（mm）不小于设计桩径倾斜度小于1%桩长孔深比设计深度超深不小于50mm沉淀厚度（cm）不大于10清孔后泥浆指标相对密度：1.031.10 ，含砂率：2%五、水下混凝土灌注成桩工艺5.1混凝土灌注工艺流程复测孔深放置钢筋笼搭设水下混凝土灌注平台放置导管、漏斗水下混凝土灌注凿除桩头5.2 钢筋笼吊装就位5.2.1用吊车吊钢筋笼时，对准孔位轻放、慢放。若遇障碍则徐徐正向旋转使之下放，防止碰撞孔壁而引起塌孔，过程中注意观察孔内水位变化情况，如有异常，马上停止，检查处理。7 / 195.2.2钢筋笼入孔接长采用机械（直螺纹、正反丝）连接以利于施工，做到上下节轴线在同一直线上。钢筋笼入孔后，要牢固定位，采取控制钢筋笼上部定位钢筋的方法来防止在灌注水下砼过程中钢筋笼下落或被孔底砼顶托上升。5.2.3 水下砼灌注采用直径250mm的钢质导管，管壁厚度4mm，节长2.5m，最下一节导管长为4m，导管两端用法兰盘及高强度螺栓连接并垫橡皮圈以保证接头不漏水。导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验。在井口四周设置工作平台，以利于拆除提升的导管。灌注前将导管下放至距孔底沉碴0.3m0.5m处，在接头法兰盘外设锥形活套，以防导管升降时卡住钢筋笼。将导管上口接漏斗，在接口处设隔水栓，以隔绝砼与导管内水的接触，在漏斗内备足砼后，放开隔水栓，存备的砼连同隔水栓向孔底急速下落，孔内水位将向外骤然溢流，首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度（1.0m）和填充导管底部的需要。水下混凝土应连续灌注，中途不得停顿，每小时灌高度大于8m，混凝土坍落度为1820cm，初凝时间不小于4小时。在灌注过程中，随时测量和记录孔内砼灌注标高和导管入孔长度，控制和保证导管埋入孔内有适当的深度，防止导管提升过猛，管底提离砼面或埋入过浅而使导管进水造成断柱夹泥。同时，防止导管埋入过深而造成导管内砼压不出去或导管被砼埋住不能提升导致中止浇灌而断柱，导管埋入砼的深度由灌注速度和砼性质决定，本工程控制为7 / 192m6m。随着砼不断灌入孔桩，孔内初期灌注的砼及其上面的水或泥浆不断被顶托升高，相应地不断提升导管和拆除导管，直至钻孔灌注砼完毕。灌注过程中试验人员在现场取样。灌柱的桩顶标高比设计值长一定高度，本工程的桩顶标高增长值为0.51.0m，待砼强度达到60%时，准确测量桩顶标高后，凿除高出设计部分的浮浆和砼，确保桩顶砼的质量。六 施工机具6.1 CQ-15型钻机，主要性能见表3表3 CQ-15型钻机主要性能参数钻孔口径（mm）钻孔深度(m)主动钻杆(cm)孔内钻杆(mm)动力头扭矩（Kn.m）电动机功率（kw）外形尺寸(cm)钻机重量(t)60015005018*18*46016822.137kw362*214*2705.96.2 自制钢钻架。6.3 PN型离心式泥浆泵。6.4 混凝土施工设备： 500L的拌和机2台；HBT60C型凝土输送泵一台。6.5 250mm导管60m及配套的2m3混凝土储存斗。6.6 起重机械：25T汽车吊一台。6.7 根据现场需要，适当配备其他施工机具及照明设备七 、劳动力组织8 / 195.1 成孔作业：正循环回转钻进每台班一般配备46人，其中钻机司机、吊机司机、值班技术人员、电力、机修工各1人，装卸钻杆及清碴36人。5.2钢筋笼作业：焊工4人，钢筋工10人，电力、机修工各1人。5.3 混凝土作业：混凝土后仓操作人员20人，包括上料、拌和机及输送泵司机；前台浇注现场值班技术人员2人，电力、机械修理工各1人，焊工2人，钢筋工4人，混凝土工4人，起重机司机1人。八、施工应注意的问题1、施工放样、桩基定位准确无误，保护控位桩安设稳固。2、钻机就位前，设备要进行调试；就位稳固，地质条件差的部位进行换填处理或增设风缆加以固定，避免桩孔倾斜和偏位。3、钢护筒按设计要求定做，钢护筒的埋设位置准确无误。4、做好钻进前的其它准备工作：水下砼的试配、钢筋笼的制作、泥浆的制备等。5、做好地质情况的原始记录，并与设计图进行核对，如有不符及时提出。6、钻进过程中注意：不同地质条件采用不同的泥浆比重和不同的进尺，控制钻机的推进速度。7、孔深达到设计位置后，核对无误及时通知质检人员、现场监理人员进行检查并清孔。8、做好各种工程检查证。9、出现异常情况及时上报，采取有效的处理办法。9 / 19九、安全生产保证措施1、建立健全安全检查制度项目部每月进行一次安全检查，队每周进行一次安全检查，工班每天下班前进行一次检查。2、进入施工现场规定：进入施工现场所有人员一律戴安全帽。3、交通安全措施本工程施工如影响当地交通，应在路口设醒目的安全警示标识，晚上挂红灯，并派专人24小时值班维护交通。4、管线防护安全措施地下管线迁移与保护，在基础施工前，请设计及各管线管理单位对施工方案进行交底，明确管线的位置，对需迁移和保护的各种管线予以明确，在开挖前，进行探洞开挖，并插上红旗示警，施工中，对保护的管线派专人予以监控，发现问题，随时进行处理。5、施工用电安全措施外电线路必须保持安全操作间距，其最小间距必须符合施工现场临时用电安全技术规范中要求间距。电器设备的金属外壳必须与专用保护零线连接（简称“保护零线”），保护零线应有工作线、配电的零线或第一级漏电保护器电源侧的零线引出。配电箱实行“三级配电两级保护”措施。架空线路必须采用足够的绝缘强度、机械强度与导电能力的绝缘导线，凡绝缘层破损、老化的均禁止使用。施工现场架设的输电线路采用三相五线制。线路档距内的架空线接头数不得超过导线的50%。一根导线只允许一个接头。11 / 196、起重吊装安全措施每次作业前必须进行试吊装检验，起重吊装作业区应警戒标识，并设专人负责警戒。7、施工机具安全措施进场机具在安装后或使用前，必须经过安全部门验收，施工机具的传动部位应具有不同的防护罩。电焊机必须有防御罩。各种气瓶应有色标，气瓶间距不小于5m，距明火小于10m时应有隔离措施。8、安全方案报批措施在报请监理工程师和业主审批的施工组织设计中应有安全施工方案，要有安全施工管理系统，配备安全管理人员负责工程、车辆机械和施工人员的安全工作，将施工安全落到实处。9、接受有关部门安全监督施工时应自觉接受地方安全监督站的安全监督，自觉服从管理，按照安全监督部门要求，切实做好工程、车辆机械和施工人员的安全工作。10、加强安全教育要认真做好车辆机械的保养维护工作和驾驶操作人员的安全教育工作，驾驶操作人员不得带病作业，不得违规操作，杜绝机械和车辆事故。十、环保措施11 / 191、工程施工过程中，我们将保证施工现场中不出现不必要的障碍，处置好本单位的设备及多余材料，保持现场整洁和道路畅通。2、排水、排污（1）施工中按设计图纸要求建设好施工临时排水管和排水明沟，注意排水管、沟的维护，保护好排水入口和出口，保持管、沟的畅通，确保施工期间不加重施工区段水泛程度。（2）施工生活区四周和进场道路两侧设置必要排水设施，施工及生活区污水必须进行妥善排放，禁止散排造成环境污染。（3）施工现场道路始终保持畅通，现场无积水，门口设冲洗槽、沉淀池，备有冲洗设备，出门车辆必须经过冲洗，保证不带泥上路。施工产生的建筑垃圾、生活垃圾及时清运，运输易飞扬的建筑材料和建筑垃圾时应将车辆密封、遮盖，不容许出现沿途抛洒、遗漏。在适当时洒水保持施工现场湿润，防止建筑灰尘飞扬，使环境污染减少到最小程度。3、施工噪声（1）工程施工期间，噪声对环境的影响必须满足国家有关法规要求。施工噪声遵守“建筑施工场界噪声限值”（GB12523-90）。（2）在制定施工方案和选择施工设备时要充分予以考虑施工噪音对当地居民的影响，要选用性能优良、噪声小的施工机械，必要时设蓬布及其它声源屏障进行消声处理。4、钻孔桩施工防污染措施：钻孔桩施工是桥梁施工防污染的重点，应采取一切可行措施防止在施工过程中可能对环境造成的污染。具体采取措施是：在两桥墩之间挖泥浆池、沉淀池，并经常清理沉淀池泥浆，采用封闭运输到弃土场进行处理，以保证环境不受污染。13 / 195、施工现场内保持排水管网通畅，防止泥浆、污水、废水外流污染环境。6、禁止在施工现场燃烧焚烧有毒有害物质。7、在本工程施工中和完工后，对破坏的环境要及时整治和恢复。 注：合同范本有风险，使用需谨慎，法律是经验性极强的领域，范本无法思考和涵盖全面，最好找专业律师起草或审核后使用，谢谢您的关注！ 13 / 19