钻孔灌筑桩旋挖钻机成孔施工作业指导书.docVIP

钻孔灌筑桩旋挖钻机成孔施工作业指导书1、适用范围本作业指导书适用于汉十铁路HSSG-10标段桥梁工程的桥梁桩基施工。施工前应根据不同的地质采用不等的钻头。2、施工准备2.1 材料要求 2.1.1护筒：一般用48mm厚的钢板加工制作，一般高度为15002000mm。2.1.2泥浆：泥浆种类见表2.1-1，钻孔常用黏土泥浆与膨润土泥浆。表2.1-1 常用泥浆种类表泥浆种类主要材料外加剂膨润土泥浆聚合物泥浆CMC（钠羧甲基纤维素）泥浆黏土泥浆膨润土，水聚合物，水膨润土，CMC，水黏土，水，纯碱，外加剂分散剂，增黏剂，防漏剂（加重剂）分散剂分散剂，增黏剂1）对泥浆材料的要求a黏土：粒径小于0.005mm颗粒含量大于50，塑性指数大于2530%，含砂量小于6，SiO2和Al2O3之比为34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300 mg/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2.12表2.12 外加剂种类表种类使用目的常用物质分散剂防水泥、盐分对泥浆的污染。污染后泥浆的再生。增强防坍作用。提高泥水分离性。Na6P6O18、Na6P3O10，Na2CO2NaHCO3,木质素，腐植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入土中锯末，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2.2 主要机具设备2.2.1 机具设备主要有钻机、钻头、电焊机、泥浆泵、空压机、千斤顶、抽渣筒、检孔器及测绳等。2.2.2 目前常见旋挖钻头的分类常见的旋挖钻头有螺旋钻头、旋挖斗、筒式取芯钻头、扩底钻头、冲击钻头、冲抓锥钻头和液压抓斗，下面逐类简单介绍。2.2.2.1螺旋钻头（1）锥形：双头双螺，适用于坚硬基岩。双头单螺，适用于风化基岩、卵石、含冰冻土等。以上钻头配装各种截齿，通过齿型、螺距、螺旋升角的变化又可派生出很多类型的钻头。（2）直螺旋钻头：a、斗齿直螺：双头双螺，适用于砂土，胶结差的小直径砾石层；双头单螺，适用于砂土、土层；单头单螺，适用于胶结差的大直径卵石，粘性土及硬胶泥。b、截齿直螺：有双螺、三螺和四螺，适用于是硬基岩或卵砾石。2.2.2.2旋挖钻斗按所装齿可分为截齿钻斗和斗齿钻斗；按底板数量可分为双层底斗和单层底斗；按开门数量可分为双开门斗和单开门斗；按桶的锥度可分为锥桶钻斗和直桶钻斗；按低板形状可分为锅底钻斗和平底钻斗。以上结构形式相互组合，再加上是否带通气孔、开门机构的变化，可以组合出几十种旋挖钻斗。一般来说双层底钻斗适用地层范围较宽，单层底的只适用于粘性较强的土层，双门钻斗适用地层范围较宽，单门钻斗只是用于大直径的卵石及硬胶泥。2.2.2.3筒式取芯钻头目前常见的有两种：截齿筒钻（适用于中硬基岩和卵砾石），牙轮筒钻（适用于坚硬基岩和大漂石）。在筒式取芯钻的两大类钻头中，又带取芯装置和不带取芯装置之分，主要取决于取芯的难度。因为牙轮取芯钻头主要用于硬岩钻进，且钻取的环状面积大，如果有条件的还可以通在在钻头部分加装反循环钻进，以提高钻进效率。2.2.2.4扩底钻头在桩径不增大桩深不增加的基础上，为了提高单桩的承载力，设计部门往往通过扩底桩来实现，旋挖钻机施工扩底是无需任何改动就可施工，只需选用扩底钻头即可。扩底钻头常用的以机械式为主，这种钻头使用和维护都比较简单，有上开式和下开式的，张开机构一般为四连杆的，用于土层、强风、中风化地层甚至坚硬基岩。由于旋挖钻进是非循环钻进，扩底完成后用清渣桶清渣即可。2.2.2.5 冲击钻头、冲抓锥钻头在钻进大直径卵石、大漂石和坚硬基岩，使用冲击钻头、冲抓锥钻头配合旋挖钻进特别有效，这类钻头的使用是通过旋挖机副钩吊挂来作业，因为要有冲击作用，所以要求副钩具有自由放绳功能效果才能更好。2.2.2.6液压抓斗目前连续墙和防渗墙的施工工程日趋见多，如果对旋挖钻机稍作改动就可作业，液压抓斗的开闭是通过液压来驱动的，液压抓斗上只有一根油缸，所以只需进出两个油管，一个控制阀即可。2.2.3 根据地质情况选用钻头旋挖钻机主要的功能是在地表形成孔槽，工作对象是岩石，由于所施工的桩孔深度较浅，岩石经过构造运动、自然界的机械和化学的作用，结构、粒度、孔隙率、胶结状况、产状、抗压强度等发生了复杂的变化，加上我国幅原辽阔，所以旋挖钻机工作的对象是特别复杂的。归纳起来有以下几类。按岩性分（常见）为泥页岩、砂岩、灰岩、花岗岩等；按成因分岩浆岩、沉积岩、变质岩；按力学特性分为坚固、塑性和松散。那么如何根据地层情况来选用钻头呢？下面分类介绍。（1）粘土：选用单层底的旋挖钻斗，如果直径偏小可采用两瓣斗或带卸土板的钻斗。（2）淤泥、粘性不强土层、砂土、胶结较差粒径较小的卵石层，可配用双层底的钻挖钻斗。（3）硬胶泥：选用单进土口的（单双底皆可）旋挖钻斗，或斗齿直螺。（4）冻土层：含冰量少的可用斗齿直形螺钻斗和旋挖钻斗，含冰量大的可用锥形螺旋钻头，需要说明的是，螺旋钻头用于土层（除淤泥外）皆有效，但一定有在没有地下水的情况下使用，以免产生抽吸作用造成卡死。（5）胶结好的卵砾石和强风化岩石：需要配备锥形螺旋钻头和双层底的旋挖钻斗（粒径较大的用单口，粒径小的用双口）（6）中风基岩：配备截齿筒式取心钻头-锥形螺旋钻头-双层底的旋挖钻斗，或者截齿直形螺旋钻头-双层底的旋挖钻斗。（7）微风化基岩：配备牙轮筒式取心钻头-锥形螺旋钻头-双层底的旋挖钻斗如果直径偏大还要采取分级钻进工艺。2.2.4 根据旋挖钻机的功能来选择钻头如果旋挖钻机具有做连续的功能，可以选配液抓斗或双轮铣进行连续施工。如果副卷扬有自动放绳功能，可选择冲击钻头和冲抓钻头钻进大直径卵石或漂石。如果配备有气室和水龙头可进行气液钻进。如果配备有双动力头或搓管机的可进套管钻进，这是解决流砂、破碎卵砾石、淤泥层的有效工法。 2.2.5 根据其他一些因素选用钻头如果沉碴厚度要求比较严格或在进行扩底钻进时，需要配备专门的清碴斗。在进管套钻进时，钻头与套管的间隙小，为了防止钻头挂碰套管和减少抽吸作用，选配钻头时应带有通气孔，钻头上配带有导向装置，开合装置尽量靠近钻头中心，最好是机手一体的。还可以通过选用组合形式的钻头来解决这一特殊问题。2.3 作业条件1)所有钻孔人员必须持有效的考试合格证。操作人员经培训、考核，可持证上岗。见下图2)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，应采取清除、移位、保护等措施妥善处理。3)平整场地，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。见下图2.3-1。 图2.3-1钻孔施工前进行场地平整、施工便道4)场地布置应根据施工组织设计，合理安排泥浆池、沉淀池的位置，沉淀池的容积应满足2个孔以上排渣量的需要。见图2.3-2。 图2.3-2 泥浆池开挖及防渗措施5) 收集工程地质资料，施工图审核意见、施组图审意见、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。6)水上作业，应搭设工作平台。准备一定数量的造浆黏土。7)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，误差控制在5mm以内。见图2.3-3。8)确定科学合理的钻孔方法和设备，制备基桩检测管。9)架设电力线路。配备适合的变压器或柴油机。10)组织钢材、水泥、砂石等材料进场、检验，取得各种原材料及其抽检试验报告、混凝土配合比设计报告以及有关资料。11)编制作业指导书，操作规程和技术交底书，组织技术交底和技术培训。12）现场施工人员要佩戴安全防护用品方可进入施工场地。13）测绳需标定后方可使用。见图2.3-4。 图2.3-3桩位测量及十字桩埋设图2.3-4测绳湿润后进行校核3、工艺及质量控制流程钻孔灌注桩施工工艺及质量控制流程见图3-1。图3-1 钻孔灌注桩施工工艺及质量控制流程4、作业内容钻孔灌筑桩旋挖钻成孔施工的主要作业内容有桩位放样、地面平整、下沉、埋设护筒、钻机就位、泥浆制备、钻进控制、清孔等。5、质量标准钻孔质量检验及检验方法见表5-1。表5-1 钻孔质量检验及检验方法项目质量检验及检验方法基本要求每班应检查泥浆质量，观察孔内水位每班检查设备状况，保证钻机位置正确，定位导向装置状态正常，钻锥无裂痕、直径符合要求成孔后必须清孔，测量孔径、孔深、孔位和沉淀层厚度实测项目序号检查项目规定值或允许偏差检查方法1护筒中心与桩中心偏差50mm测量检查2护筒埋置深度黏性土1m,砂性土1.5m测量检查3桩位偏差群桩100mm，排架桩50mm测量检查4钻杆垂直度1%测量检查5钻头中心与护筒中心偏差15mm测量检查测量检查6泥浆最小高度地下水以上1m7泥浆质量见表2测量检查8孔体倾斜度1%桩长垂线法6、质量控制要点6.1 制作、埋设护筒1）、护筒一般用48mm厚的钢板加工制成，高度为15002000mm。钻孔桩的护筒内径应比钻头直径大100150mm。护筒顶高程，采用反循环时顶部应高出地下水位2.0m，且高出地面0.3m。2）、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，四周即用黏土回填，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，护筒中心与桩位中心应重合，偏差不得大于50mm。3）、护筒的埋设深度：在黏性土中不宜小于1m；在砂土中不宜小于1.5m，并在保持孔内泥浆液面高于地下水位1m以上。 图6.1.1现场订制的护筒 图6.1.1开挖护筒坑洞6.2 钻孔钻进基本工作1)、钻孔作业要求钻孔就位前，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，主要机具的检查和安装；须及时填写施工记录表，交接班时应交代钻进情况及下一班应注意事项；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。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，不符合要求时及时调整；跟班检查孔体偏斜情况，及时采取纠偏措施。2)、钻孔时，应根据土层类别、孔径大小、钻孔速度及供奖量来确定相应的钻进速度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。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。3）开始钻进时应适当控制进尺，钻机轻压慢转使初成孔竖直，防止孔位偏斜。进入正常钻进状态后，可逐渐提高进尺速度。4）整个钻孔过程中要始终保持孔内水头低于2.0m，孔径不小于设计值，倾斜率不大于1%。钻头提升或下放应保持较慢的匀速工作，避免因钻杆摆幅加大，钻头挂拉损伤孔壁。5）施工中开钻宜轻压慢转，正常钻进时钻进速度控制在3m5m/h以内，临近终孔前放慢速度以便及时排出钻渣，减少孔内沉渣。6）在钻进过程中注意以下几个问题：开始钻进时，进尺适当控制，在护筒刃脚处应低档慢速钻进，钻至刃脚下1m后，可按土质中以正常速度钻进；在粘土中钻进，宜中等钻速、大泵量、稀泥浆钻进；在粉砂土及淤泥质土中，宜轻压、低档、慢速、大泵量、稠泥浆钻进；在块石、亚粘土夹卵、砾石层中钻进时，宜采用低档、慢速、优质泥浆、大泵量或两级钻进的方法钻进。钻孔作业采用减压钻进，钻至护筒下口附近1m时，需提钻抛填粘土反复作反循环旋转护壁23次。6.3 测量钻进深度一般用测量绳系重锤（12kg）从孔底量至护筒顶部或转盘顶面，从量得的总深度中减去护筒顶部或转盘顶面至孔原地面高度，即为钻进深度。在钻进中测量，可以自转盘顶面以下累计方钻杆长度加上圆钻杆长度和钻锥高度，减少转盘至地面高度，得出钻进深度。6.4 排渣、清孔钻孔排渣可采用泥浆循环和抽渣筒等方法。如采用抽渣桶排渣，在钻进45m深后，每钻进0.51m应抽渣一次，并补给泥浆，灌筑清水。钻到施工图标示桩底标高后，应立即清孔。当钻进深度达到设计要求时，应对孔深、孔径、孔位和孔形进行检查，满足设计要求后，填写终孔检查证，经监理工程师签认后方可进行清理和灌注水下砼的准备工作。6.4.1 清孔方法掏渣法适用于在各类土层中用钻孔的各类摩檫桩的初步清孔：喷射法（射风、射水）法和砂浆悬浮法是用于配合其他清孔方法的辅助手段。6.4.2 钻孔桩清孔1)、对于原土造浆的钻孔，钻到设计后，可使钻头空转不进尺，循环换浆，泥浆比重在1.1左右。2)、对于土质较差的砂土层和砂夹卵石层，清孔后孔底泥浆密度应控制在1.151.25g/cm左右。3)、清孔后的孔底沉渣厚度，端承桩不得大于50mm，或不大于设计规定值；摩擦桩不得大于200mm。在灌筑水下混凝土前必须复测沉渣厚度，沉渣超过规定者，必须重新清孔，符合规定后方可灌筑水下混凝土。6.4.3 清孔注意事项1)、清孔应向孔内补充清水或泥浆，保持孔内水头，防止塌孔。2)、不得用加大孔深的办法代替清孔。3)、柱桩孔，在灌注混凝土前向孔底射水或压气35min，翻动孔底沉渣，然后进行灌筑。射水压力比孔底压力大0.5MPa。4）、各环节施工衔接应紧密，缩短工艺间隔时间。6.5 钻孔与灌筑作业的连续性钻孔完成后，应立即组织钢筋笼安装和水下混凝土灌注工作，在此过程中，应保持孔内水头，避免塌孔。为保证施工的连续进行，应做好以下工作：1）、钢筋笼应提前制作。如果钢筋笼长度超过吊装能力，可以分段制作，向孔内安装时现场焊接或采用套筒法接长。2）、提前完成机械设备和施工器具的准备，包括混凝土生产设备，起重吊装设备，电焊设备，供电设备，混凝土灌筑设备，检测试验设备等，混凝土生产和供电等关键设备应有1套备用。3）、按规定的时间提前约请监理工程师现场检验成孔，钢筋笼，混凝土配合比及原材料，混凝土拌制的质量，避免停工待检。6.6 注意事项钻孔灌注桩因其施工情况的特殊性，钻孔时可能遇到的不定因素较多，因此开钻前制定详细可行的基桩施工作业指导书，包括施工工艺、钻孔前的设备检修、人员培训与准备、泥浆循环系统等材料准备、事故预案、安全方案、质检方案等，并备有可靠的自发电系统和满足要求的商品混凝土应急。每钻进2米或地层变化时在泥浆池中捞取钻渣样品，查明土类并记录，以便与地质剖面图相核对。因桩基地质情况较复杂，当钻孔至砂层等易塌地层时采用加大泥浆比重并增加泥浆的粘度，减慢钻孔速度等方法通过该地层。钻孔过程中现场工程师旁站监督，发现问题及时解决。同时施工过程中要注意以下事项：a.钻孔前，绘制钻孔地质剖面图，以便按不同土层选用适当的钻头、钻进压力、钻进速度和泥浆的浓度。b.钻机安装就位后，底座应平稳，在钻进和运行中不应产生位移及沉陷，否则应找出原因，及时处理。c.钻孔时及时填写钻孔施工记录，交接班时由当班钻机班长交待接班钻机班长钻进情况及下一班应注意事项。d.钻孔作业分班连续进行；钻进时按时检查泥浆指标，遇土层变化时增加检查次数，并适当调整泥浆指标，使之符合要求。钻进过程中如泥浆有损耗、漏失，及时补充。e.定期检查钻头磨损情况，必要时进行修补或更换。f.因故停止钻进，孔口应加护盖。严禁钻头留在孔内，以防埋钻。7、成品保护注意事项（1）为防止相邻桩串孔或影响邻桩的成桩质量，要求同一承台相邻桩位施工待相邻孔灌混凝土24小时后方可开钻。终孔后即测定孔深，并用探孔器检查孔径，符合要求后方可终孔。（2）加强工序