旋挖钻钻孔作业指导书

旋挖钻钻孔作业指导书旋挖钻钻孔作业指导书 1 1 编制目的 编制目的 明确桥梁桩基旋挖钻钻孔作业的工艺流程 操作要点和相应的工艺标准 指导 规范钻孔作业施工 2 2 编制依据 编制依据 公路桥涵施工技术规范 JTG T F50 2011 公路工程质量检验评定标准 JTGF80 1 2004 3 3 适用范围 适用范围 本作业指导书适用于公路桥梁各种土质层和砂类土 碎 卵 石土或中等 硬度以下基岩的桥墩桩基施工 施工前应根据不同的地质采用不同的钻头 4 4 施工机械 施工机械 旋挖钻机是一种适合在基础工程中成孔作业的施工机械 具有装机功率大 输出扭矩大 轴向压力大 机动灵活 施工效率高等特点 适应我国大部分地 区的土壤地质条件 配合不同钻具 适应于短螺旋 回旋斗及岩层的成孔作业 对干硬性黏土可不用稳定液护壁的干式旋挖工法 一般的覆盖层采用静态泥浆 护壁的湿式旋挖工法 广泛应用于铁路 公路桥梁 市政建设 高层建筑等基础 钻孔灌注桩工程 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 冲击锥 钻头和液压抓头 可根据地质情况选用钻头 黏土 选用单底层的旋挖钻斗 如果直径偏小可采用两瓣斗或带卸土板 的钻斗 淤泥 黏性不强的土层 砂土 胶结较差粒径较小的卵石层 可配用双 层底的旋挖钻斗 硬胶泥 选用单进土口的 单双底皆可 旋挖钻斗 或斗齿直螺 冻土层 含冰量少的可用斗齿直行螺钻斗和旋挖钻斗 含冰量大的可用 锥形螺旋钻斗 螺旋钻斗用于土层 除淤泥外 皆有效 但常在没有地下水的 情况下使用 以免产生抽吸作业卡死 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 中风化基岩 配备截齿筒式取芯钻头 锥形螺旋钻头 双层底的旋挖钻 斗或者截齿直行螺旋钻头 双层底的旋挖钻斗 微风化基岩 配备牙轮筒式取芯钻头 锥形螺旋钻头 双层底的旋挖钻 斗 如果直径偏大 可采取分级钻进工艺 5 5 实施要求 实施要求 5 15 1 施工前准备工作施工前准备工作 施工方案应包括 但不仅限于 施工工艺 工料机计划 质量保证措施 和环保 安全措施等 按分项工程施工方案中的计划落实工 料 机等资源 落实环保 安全 措施 提前做好原材料检测试验 混凝土配合比试验 钻孔桩施工前应组织所有相关人员进行质量 环保 职业健康安全的交 底 5 25 2 施工质量技术要求施工质量技术要求 钻机 泥浆泵 发动机等配套设备进场前必须检查合格 无检验合格证或出厂合格证的产品 原材料不允许进入施工现场 6 6 工艺性试验 工艺性试验 通过工艺性试验段施工 确定如下主要施工参数及相关工艺 通过试验 做好碴样留存和地质记录 确定现场地质情况 以及施工进 度 通过试验对比确定混凝土施工配合比及泥浆配合比 通过试验确定混凝土塌落度及泥浆比重 通过试验确定搅拌时间 通过试验确定合理的机械 人员配置方案 通过试验确定拔导管速度等各项工艺参数 通过试验确定钻孔顺序是否适宜 7 7 旋挖钻施工 旋挖钻施工 7 17 1 施工准备施工准备 进行场地踏勘 对既有架空电线 地下电缆 给排水管道等设施进行标 记 如果妨碍施工或对安全操作有影响 应采取清楚 改移 保护等措施妥善 处理 收集工程地质资料 分析桩位地质情况 施工条件 组织进行图纸会审 根据地形 地质 水文资料和桩顶标高等情况进行施工工艺设计 同时准备地 质核查表 施工过程中根据钻孔情况进行现场核对 填写核查资料 平整场地 清除杂物 更换软土 夯填密实 钻机座不宜直接置于不坚 实的填土上 以免产生不均匀沉陷 根据施工组织设计 合理安排泥浆池 沉 平整场地 凿桩头 桩位放样 挖埋护筒 钻机就位 钻 进 制作护筒 加工钻头 中间检查 终 孔 清 孔 测 孔 安放钢筋笼 安放导管 二次清孔 灌注混凝土 挖泥浆池 沉淀池 泥 浆 制 备 补浆 测指标 测孔深 泥浆比重 钻进速度 测孔深 孔径 孔斜度 注清水 换泥浆 测比重 填表格 监理工程师签字认可 填表 监理工程师签字认可 检查泥浆比重及沉渣厚度 制作混凝土试件 测量混凝土面高 度和导管埋深深度 导管拼装 试压 测孔深 孔径 钢筋笼制作 旋挖钻钻机钻施工工艺流程 桩基检测 淀池的位置 桩位由测量班进行测设放样 按照基线控制网及桥墩设计坐标 用全站 仪精确放出桩位中心 用十字桩固定位置 用水准仪测量地面高程 确定钻孔 深度 测量的误差控制在 5mm 以内 经验收后应采取保护措施 防止桩位变动 架设电力线路 配备合适的变压器或柴油机 组织水泥 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 7 27 2 泥浆制备泥浆制备 在砂类土 碎 卵 石土或黏土夹层中钻孔 采用膨润土泥浆护壁 在黏 性土中钻孔 当塑性指数大于 15 可利用孔内原土造浆护壁 钻孔施工时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 桩孔砼灌注时 孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内 利用于下一基桩钻孔护 壁中 泥浆性能指标 地层情况泥浆比重粘度 s 含砂率 胶体率 PH 值 一般地层1 02 1 0616 20 4 95 8 10 易坍地层1 06 1 1018 28 4 95 8 10 卵石层1 10 1 1520 35 4 95 8 10 7 37 3 泥浆基本配合比泥浆基本配合比 泥浆配比应视地质情况 施工机械等条件 选定基本配合比后 经过配置 试验并修正后确定泥浆配合比 泥浆配合比参考实例 地层情况膨润土 CMC 分散剂 其他 黏性土6 80 0 020 0 05 砂6 80 0 050 0 05 沙砾6 120 05 0 10 0 05防漏剂 7 47 4 泥浆的净化与再生泥浆的净化与再生 按钻孔方法和地质情况 一般需采用泥浆悬浮钻渣和护壁 因施工中水泥 土粒等混入及泥浆渗入孔壁等原因使泥浆性能改变 以及为了回收泥浆原料和 减少环境污染 可使用机械 物理 化学等方法使泥浆净化与再生 可在现场 设置泥浆池 沉淀池等泥浆循环净化系统 泥浆池 沉淀池的池面高程应比护筒低 0 5 1m 以利于泥浆回流畅顺 位置布局要合理 不得妨碍吊机和钻机行走 泥浆池的容量为每桩孔的排渣量 沉淀池的容量应为每桩孔排渣量的 1 5 2 倍 设专人清除沟槽沉淀物 多余的 泥浆要及时排除坑槽 保证不淤塞 维护泥浆沟 沉淀池 泥浆池的工作性能 7 57 5 埋设护筒埋设护筒 钻孔前设置坚固 不漏水的孔口护筒 护筒一般用 4 mm 厚的钢板加工 制成 护筒内径比桩径大 20 25cm 长度为应满足设计要求 护筒顶部开 1 2 个溢浆口 并高出地面 25 35cm 护筒顶高程 采用反循环钻时顶部应高 出地下水位 2 0m 护筒位置按横纵轴线中心埋设 在护筒四周回填黏土并分层 夯实 护筒中心与桩位中心应重合 偏差不得大于 50mm 倾斜度不大于 1 7 67 6 钻机钻孔钻机钻孔 钻机就位前 应对钻孔各项准备工作进行检查 包括场地与钻机坐落处 的平整和钻机的加固 主要机具的检查与安装 钻机安装后的底座和顶端应平 稳 在钻进中不应产生位移或沉陷 就位完毕 施工队对钻机就位自检 必须及时填写施工记录表 交接班时应明确钻进情况及下一班应注意事 项 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 每班检查孔体偏斜情况 及时采取纠偏措施 钻孔前 按施工设计所提供的地质 水文资料绘制地质剖面图 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 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垂线 上 偏差不超过 2cm 开钻时使用低档慢速钻进 钻至护筒以下 1m 后再以正常速度钻进 在钻 孔过程中钻机提钻甩渣复位后 应检查钻头是否对中 钻孔作业应分班连续进行 在砂粘土和砂土中钻进 直接用旋挖筒成孔 和取渣 在砾石和砂卵石层中钻进 应先用螺旋钻头将其松动 再用旋挖筒取 渣 钻孔过程中应观察主机所在地面和支脚支承地面处的变化情况 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 测量钻进深度用测绳系重锤 1 2kg 从孔底量至护筒顶部 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样渣保存 钻至设计标高后 相对延长旋挖筒取渣的时间 保证能够取尽钻渣 但 不能加压 以免超钻 当钻孔深度达到设计要求时 采用检孔器和测绳等仪器对孔深 孔径 孔位和孔形等进行检查 确认满足设计要求后 立即填写终孔检查证 并经驻 地监理工程师认可 方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作 7 77 7 清孔清孔 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 钻孔达到要求深度后采用检孔器进行检查 各项指标符合要求后立即 进行清孔 8 08 0 钻孔常见事故的预防及处理钻孔常见事故的预防及处理 常见的钻孔 包括清孔时 事故及处理方法分述如下 灌注桩允许偏差及检验方法 序号项 目允许偏差 mm 检测方法及频率 1 桩位 mm 群桩 100 用经纬仪检查纵横方 向 2 钻孔倾斜度 mm 1 桩长每桩测量 顶面位置 50 测量检查 3 护筒 倾斜度 1 测量检查 4 孔 深 m 符合设计要求测绳量 每桩测量 5 孔位中心 mm 50 6 孔 径 mm 符合设计要求检孔器 每桩测量 7 浇注混凝土前桩底沉渣厚度 mm 摩擦桩 200 柱桩 50 每桩检查 8 18 1 坍孔坍孔 坍孔的特征是孔内水位突然下降 孔口冒细密的水泡 出渣量显著增加而 不见进尺 钻机负荷显著增加等 坍孔原因 泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求 使孔壁未形成坚实 泥皮 由于出渣后未及时补充泥浆 或水 或河水 潮水上涨 或孔内出现承 压水 或钻孔通过砂砾等强透水层 孔内水流失等而造成孔内水头高度不够 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 在松软砂层中钻进进尺太快 水头太高 使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔 清孔后泥浆相对密度 粘度等指标降低 未及时补浆 或水 使孔内水位低于地下水位 清孔操作不当 供水管嘴直接冲刷孔壁 清孔时间过久或清孔停顿时间 过长 吊入钢筋骨架时碰撞孔壁 坍孔的预防和处理 在松散粉砂土或流砂中钻进时 应控制进尺速度 选用较大相对密度 粘度 胶体率的泥浆或高质量泥浆 发生孔口坍塌时 应立即拆除护筒并回填钻孔 重新埋设护筒再钻 如发生孔内坍塌 判明坍塌位置 回填砂和粘质土 或砂砾和黄土 混 合物到坍孔处以上 1m 2m 如坍孔严重时应全部回填 待回填物沉积密实后再 行钻进 清孔时应指定专人补浆 或水 保证孔内必要的水头高度 供水管最好 不要直接插入钻孔中 应通过水槽或水池使水减速后流入钻中 可免冲刷孔壁 吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入 严防触及孔壁 8 28 2 钻孔偏斜钻孔偏斜 偏斜原因 钻孔中遇有较大的孤石或探头石 在有倾斜的软硬地层交界处 岩面倾斜钻进 或者粒径大小悬殊的砂卵 石层中钻进 钻头受力不均 扩孔较大处 钻头摆动偏向一方 钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷 位移 钻杆弯曲 接头不正 预防和处理 钻机安装后调整好桅杆的垂直度和钻机的水平度 在钻孔过程中钻机提 钻甩渣复位后 应检查钻头是否对中 钻杆接头应逐个检查 及时调正 当主动钻杆弯曲时 要用千斤顶及时 调直 8 38 3 掉钻落物掉钻落物 钻孔过程中可能发生掉钻落物事故 掉钻落物原因 卡钻时强提强扭 操作不当 使钻杆或钢丝绳超负荷或疲劳断裂 钻杆接头不良或滑丝 操作不慎 落入扳手 撬棍等物 预防措施 开钻前应清除孔内落物 零星铁件可用电磁铁吸取 较大落物和钻具也 可用冲抓锥打捞 然后在护筒口加盖 经常检查钻具 钻杆 钢丝绳和联结装置 处理方法 掉钻后应及时摸清情况 若钻锥被沉淀物或坍孔土石埋住应首先清孔 使 打捞工具能接触钻杆和钻锥 8 48 4 扩孔和缩孔扩孔和缩孔 扩孔比较多见 一般局部的孔径过大 在地下水呈运动状态 土质松散地 层处或钻锥摆动过大 易于出现扩孔 扩孔发生原因与坍孔相同 轻则为扩孔 重则为坍孔 若只孔内局部发生坍塌而扩孔 钻孔仍能达到设计深度则不必处 理 只是混凝土灌注量大大增加 若因扩孔后继续坍塌影响钻进 应按坍孔事 故处理 缩孔即孔径的超常缩小 一般表现为钻机钻进时发生卡钻 提不出钻头或 者提外鸣叫的迹象 缩孔原因有两种 一种是钻头焊补不及时 严重磨耗的钻 锥往往钻出较设计桩径稍小的孔 另一种是由于地层中有软塑土 俗称橡皮土 遇水膨胀后使孔径缩小 各种钻孔方法均可能发生缩孔 为防止缩孔 前者要 及时修补磨损的钻头 后者要使用失水率小的优质泥浆护壁并须快转慢进 并 复钻二三次 直至使发生缩孔部位达到设计要求为止 对于有缩孔现象的孔位 钢筋笼就位后须立即灌注 以免桩身缩颈或露筋 8 58 5 钻孔漏浆钻孔漏浆 漏浆原因 在透水性强的砂砾或流砂中 特别是在有地下水流动的地层中钻进时 稀泥浆向孔壁外漏失 护筒埋置太浅 回填土夯实不够 致使刃脚漏浆 护筒制作不良 接缝不严密 造成漏浆 水头过高 水柱压力过大 使孔壁渗浆 处理办法 凡属于第一种情况应使用较粘稠或高质量的泥浆钻孔 属于护筒漏浆的 应按前述有关护筒制作与埋设的规范规定办理 如接 缝处漏浆不严重 可由潜水工用棉 絮堵塞 封闭接缝 如漏水严重 应挖出 护筒 修理完善后重新埋设 9 09 0 作业组织作业组织 钻孔施工包括机长 1 人 负责机组管理和施工技术 安全 知道钻机保养 维修 每工班需要钻工 2 人 司钻兼作业记录 电焊工 1 人 负责钻头补焊 兼作电工 实施 3 班制作业 10 010 0 生产效率及材料消耗生产效率及材料消耗 孔径 1 1 2m 采用旋挖钻机施工 每台班钻孔进度为 7 9 米 小时 泥浆总用量 Q 1 5 2 0 V1 Vx 式中 Q 为泥浆总用量 m3 V1 为同时施工的桩孔总容积 m3 Vx 为地面循环 系统总容积 m3 每 1 m3 泥浆所需的干黏土 G1 t 式