铁路工程钻孔灌注桩反循环钻机成孔作业指导书_secret

1、钻孔灌注桩反循环钻机成孔作业指导书1 适用范围反循环钻机成孔适用于填土、淤泥、粘土、粉土、砂土、砂砾等地层。采用圆 锥式钻头等可进入软岩，采用滚轮式（乂称月牙式）钻头等可进入硬岩。反循环钻机成孔不适用于自重湿陷性黃土层，也不宜用于无地下水的底层。对 于大卵砾石层、大抛石层和大孤石层，反循环钻进效率很低，其至无法进尺。2 作业准备2.1技术准备2.1.1内业技术准备在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸， 澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。制定施工安全保证措施，提出应急预 案。对施工人员进行技术交底。对参加施工人员进行上岗前积水培训，考核合格后 持证上岗。2.1.

2、2外业技术准备施工作业层所涉及的各种外部技术数据收集，包括桩径、桩长及地层悄况。修建生活房屋，配备生活、办公设施，满足主要管理、技术人员进场生活、办 公需要。已完成现场踏勘，对妨碍施工或对安全操作有影响的既有架空管线、地下电缆 给排水管道等设施，已采取清除、移位、保护等措施妥善处理。施工所需电力线路架设已完成，满足钻机所需电力供应需求，呗配备适合备用的变 压器或柴油机。场地已根据施工组织设计进行布置，合理安排泥浆池、沉淀池的位置，沉淀池 的容积应满足2孔以上的排渣量的需要。水上作业已搭设了工作平台。准备一定数量的造浆黏土。用全站仪、GPS全球定位系统等准确放样各桩中心，用十字桩固定位置，用水

3、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。 2.2机械设备、材料及试验准备施工场地已平整，便道已修建。机械设备已进场，机械性能良好，数量满足进度及工期要求。施工所需的测量、试验设备已检测、标定完毕，可以进行使用。施丄所需钢材、水泥、砂石等材料已进场并进行检验，已取得各种原材料及其 抽检试验报告。技术要求所使用的机械及设备具有合格的出厂证明及使用期限。 所使用的原材料应具有质量合格证明并按相关要求抽检合格。在进行大面积钻孔施工前应按照客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂混凝土已完成配合比设计，其报告及有关资料已经过相关单位审批，允许施工 中使用。33. 13.23.

4、3行标准相关要求进行施工工艺试验，确定工艺参数，并报监理单位进行确认。3.4钻机就位、成孔时，必须通知现场监理进行确认。3.5 桩位放样、成孔质量及桩体质量必须满足客运专线铁路桥涵工程施工质 量验收暂行标准、客运专线铁路桥涵工程施工技术指南、施工图设计文件及 业主相关文件的要求。3 施工程序与工艺流程4.1施工程序钻孔灌注桩钻孔的主要施工程序为：测量放样一埋设护筒一钻机就位一泥浆制 备一钻进f检孔一制作安装钢筋骨架f清孔f检查验收等。将坑底整平，然后放入护筒，经检査位置正确，筒身竖直后，四周即用黏土回 填，分层夯实，并随即观察，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

5、应重合，偏差不得大于50mm。倾斜度不大于1%。4. 2工艺流程4. 2.1反循环钻施工工艺及质量控制流程详见图4. 2. lo4. 2. 2钻孔灌注桩质量检验控制流程详图见图4. 2. 2。5施工要求5.1施工准备5.1.1场地准备1开工前先对桩位进行定位测量，埋设护桩。2整平场地，场地为旱地时，清除地表杂物，换除软上，整平夯实，以保证钻机稳定。开始准备施工埋设护筒钻机就位I泥浆制备合格合格不合格不合格不合格图4. 2.1 反循环钻施工工艺及质量控制流程图3场地为陡坡时。用枕木或型钢搭设作业平台。4场地为浅水时，采用截流、改河或筑岛方案，变水中钻孔为旱地钻孔。筑岛 面积根据钻孔方法，设备规格

6、决定。5场地为深水或淤泥层较疗时，可搭水上工作平台。平台座能支撑钻孔机械、 护筒加压、钻机操作以及浇筑水下混凝土时可能发生的全部重力。6如场地为深水，但水流平稳，水位升降缓慢，钻机可设在组合船舶或浮箱 上，但必须锚固稳定，以免造成偏位、斜孔或其他事故。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，5.2.3护筒埋设深度符合下列规定：黏性上不小于Im,砂类土不小于2in,并在保 持孔内泥浆液面高于地下水位Im以上。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. 5in。5. 3泥浆制备钻孔泥浆山水、黏土(或膨润土)和添加剂组成。开工询应准备数量充足和性 能

7、合格的黏土或膨润土。5. 3.1灌注桩钻孔施工中泥浆的作用1护壁作用，防渗、防水帷幕。以孔内高于地下水位的泥浆的侧压力平衡孔壁 土圧力和孔周水压力，抵抗口周水渗入孔内，维持孔壁稳定。2悬浮土渣，携带土渣出桩孔。不使土渣沉入孔底造成钻孔困难、影响桩底沉 渣用度。静置相当时间其性质不变化，不因重力而沉淀。 不因水泥、海水等异物混入而污染。比重大对护壁、浮渣有利，但比重太大会使泵的能力不足，或5. 3.2泥浆必须具备的条件1物理稳定性，2化学稳定性，3适当的比重。妨碍混凝土灌注。4良好的触变性。要求你将在流动时，阻力很小，以便泵送。当停止钻孔时， 泥浆能很快凝聚成凝胶状，避免浆中砂粒迅速下沉；而渗入

8、孔内的泥浆能快速固 结，以维持孔壁稳定。钻孔用泥浆性能指标见表5.3.2.5形成薄而韧的泥皮，黏附于孔壁上，不透水。6能够容易从沉淀池、旋转器中分离出来。7不产生过多气泡。表5. 3.2钻孔用泥浆性能指标钻孔方 法地层情 况泥浆性能指标要求相对密度黏度(S)静切力(MPa)含砂率(%)胶体率(%)失水率 (ml/30inin)酸碱度 (ph值)反循环 回转粘忤十1.021.201620r?. 59520310砂土1. 061 1019282.59520310碎石上1. 101 152035r?. 59520310测定方法泥浆相对 密度漏斗黏 度计静切力计含砂率 li量杯法 率失水量仪Ph试纸膨

9、润土泥浆具有相对密度低、黏度好、含沙量小、失水量小、泥皮薄、稳定性 强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点，是钻孔施工的 优质泥浆。5. 3.3泥浆的基本配比泥浆的配比应视地质悄况、施工机械等条件，选定基本配比后，经过配置试验 并修正后雀帝你个泥浆配合比。表5.3.3是泥浆配合比实例，供选择基本配合比是 参考。表5.3.3泥浆配比实例地质情况膨润土 (%)CMC (%)分散剂（%）黏性上5800.0200. 5砂5800. 0500. 5砂砾门2高程应比护筒低0. 050 100. 5其他 防腐剂5.3.4泥浆净化与再生反循环钻孔一般采用泥浆悬浮钻渣护壁，因施工中水泥、土粒

10、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材料和减少环境污染，可使机 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O.Hlm,以利泥浆回流畅顺，位置布置合理，不得妨碍 吊机和钻机行走。泥浆池的容量为每孔的排渣量，沉淀池的内容量应为每桩位排渣 量的1.5倍辽倍。5. 4钻机就位钻机就位前，要保证钻机座落处的平整与坚固，防止在钻进和运行过程中产生 位移和沉降，同时保证钻机顶部的起吊滑轮缘、钻孔中心应在同一铅垂线上。5.5钻孔5. 5.1钻机就位前，对主要机具及配套设备进行检查、维修。5.5.2钻孔前，按施工设计所提供

11、的地质、水文资料绘制地质剖面图，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。5.5.3开钻时宜低档慢速钻进，钻至护筒一下Im后再以正常速度钻进。反循环钻 机钻孔，应将钻头提离孔底20cm。待泥浆循环通畅后方可开钻。5.5.4钻进过程中及时滤渣，同时经常注意:地层的变化，在地层变化处均应捞取 渣样，判断地质类型，记入记录表中，并与设计提供的地质剖面图相对照，钻渣样 应编号保存，以便分析备查。5.5.5经常检査泥浆的各项指标。5.5.6开始钻进时，适当控制进尺，使初期成孔竖直、圆顺，防止孔位偏心、孔 口坍塌。5.5.7当钻孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径、孔位和

12、孔形等进行检査，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。5.6清孔清孔时注意事项：清孔标准符合设计及规范要求，即孔内排出或抽出的泥浆手 摸五厂3nmi颗粒，泥浆比重不大于1.1,含砂率小于2%,黏度17辽Os；浇筑水下 混凝土强孔底沉渣用度不大于规范要求。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。不 采用加大孔深的方法来代替清孔。6劳动组织6.1劳动力组织方式：采用架子队组织模式。6.2施工人员应结合施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置，每台 冲击钻配备的施工人员如表6. 2.表6. 3 每台钻机施工人员配备表、施丄负责

13、人1人（整座桥梁）技术负责人1人（整座桥梁）专职安全员1人（整座桥梁）机长2人副机长2人钻杆安装拆卸4人质检、测量及试验人员6“8人（整座桥梁）其中施工负责人、技术人员、机长、专职安全员山企业正式职工担任，并可根据现场实际悄况适当增加若干劳务工人。7材料要求原材料应符合设计及施工规范要求，施工用水的水质符合工程用水的标准。8设备机具配置循环钻钻机作业施工机械设备主要有反循环钻机1台、反循环钻头2个（其中 1个备用）泥浆泵1台、空压机1台、千斤顶1台、检孔器1个、测绳1根、抽渣 筒1个、水准仪1台、泥浆筒1个、清水筒1个等。& 1反循环钻机常用的反循环钻机可分为：泵吸反循环钻机。气举反循环钻机。

14、泵吸、气举反循环钻机。正、反循环两用钻机。常用反循环钻机钻头见表8. 1.表&1 反循环钻机的常用钻头钻头形式适用范围特点多瓣式钻头（蒜头式钻头）一般土质（黏土、粉 土、砂和沙砾层）：粒径比钻杆小10mm 左右的卵石层。效率高；使用多； 在N值超过40以上 的硬土层中钻挖 时，钻头刃口会打 滑，无法钻挖。三翼式钻头X值小于50的一般土 质（黏土、粉土、砂 和砂砾层）钻头为带有平齿状 硬质合金的三叶片四翼式钻头硬土层，特别是坚硬 的砂砾层（无侧限抗 压强度小于lOOOKPa 的硬土）钻头的刃尖钻挖部 分为阶梯式圆筒形9钻挖时先钻一 个小圆孔，然后成 阶梯形扩大抓斗式钻头用于粒径大于150mm 的

15、砾石层圆锥式行钻头无侧限抗压强度为 10003000KPa 的软岩（页岩、泥岩、砂 岩）滚轮式钻头特别硬的黏土和砂砾 层及无侧限抗压强度 大于2000KPa的硬岩钻挖时需要加压 50200KN的旋转连 接器和扭矩为 3080KN M的旋转 盘。切削刃有齿轮 型、圆盘形、钮式 滚动切刀型等并用式钻头土层和岩层混合存在 的地层此为钻头是在滚轮 式钻头上安装耙形 刀刃，无需烦琐的 更换钻头，进行一 贯的钻挖作业筒式捞石钻头砂砾和卵石层钻头呈 筒形、底唇面齿刃呈 锯齿状扩孔钻头专用于一般土层或专 用于砂砾层形成扩底桩，以提 高桩端阻力& 2泵吸反循环钻头& 21双腰带梳齿刮刀钻头该类钻头的特点是对地层

16、的适应性强，综合钻进效果好，主要适合钻进砂 土层、砂砾层、卵砾石层、少量黏土层和风化基岩层。& 22大八角合金齿块双腰带刮刀钻头该类钻头的特点是强度大，可承受的压力和扭矩大，适合钻进砂卵砾石层 和软基岩，中硬基岩。& 23犁式单腰带刮刀钻头该类钻头的特点是对软土地层切削性好，排渣通畅，能有效的防止“泥 包”钻头糊钻，钻进效率高，主要适合钻进软土地层、黏土层、淤泥层、砂性 土层。& 3其他主要设备泥浆指标检测用仪器。9质量控制及检验9.1质量控制9.1.1钻孔作业要求1钻孔就位前，应对钻孔的各项准备工作进行检査，包括场地与钻机坐落 处的平整和加固，主要机具的检査与安装。2须及时填写施工记录表，交

17、接班时应交待钻进悄况及下一班应注意事 项。3钻机底座和顶端要平稳，在钻进和运行中不产生位移和沉陷。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 2cni O4钻孔作业应分班连续进行，经常对钻孔泥浆指标性能指标进行检验，不 符合要求时要及时调整。5每班检査孔体偏斜情况，及时采取纠偏措施。6钻进速度控制钻孔时，应根据土层类别、孔径大小、钻孔速度及供浆量来确定相应的钻进速度。在淤泥和淤泥质土层中，应根据泥浆补给悄况，严格恐怕难根治钻进速 度，一般不宜大于Im/min：在松散砂层中，钻进速度不宜超过3m/h。7旋转钻进采用反循环钻机，钻杆带动钻头旋转，钻头下的刀盘在旋

18、转中将岩土切割 粉碎形成渣土，渣土被泥浆悬浮。反循环通过流槽把泥浆直接输入钻孔内，然后从 钻杆下口吸进，通过钻杆芯杆孔排出至沉淀池内。8测量钻进深度一般用测绳系测锤（广2KG）从孔底量至护筒顶部或转盘顶面，从a得的总 深度中减去护筒顶部或转盘顶面至钻孔原地面高度，即为钻进深度。9排渣、清孔钻孔桩排渣可采用泥浆循环或抽渣筒排渣等方法。如采用抽渣筒排渣，在 钻进旷5in后，每钻进0. Slm应抽渣一次，并补给泥浆。钻孔桩清孔，对原上造浆的钻孔，钻到设计后，可使钻头空转不进尺，循 环换浆，泥浆比重应控制在1.1左右；对于土质较差的砂土层和砂夹卵石层，清空 后孔底泥浆密度宜为1. 151.25kg/c

19、in3左右：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。在灌注水下混凝土前必 须复测沉渣片度，沉渣过规定者，必须重新清孔，符合规定方可灌注水下混凝 土。9.1.2 操作要点1规划施工现场时，应首先考虑冲洗液循环、排水、清渣系统的安排，以 保证反循环作业时，冲洗液循环通畅，污水排放彻底，钻渣清除顺利。2在黏性小的土层中钻进时，为保证要求的黏度、比重，可在泥浆中掺入 CMC （竣甲基纤维素钠盐）、膨润土等材料；成孔时，由于地下水稀释等使泥浆比 重减小时。亦可添加膨润土等材料。3为使冲洗液净化，清水钻进时，钻渣可在沉淀池内通过重力沉淀后予以 清除：在

20、泥浆钻进时，宜使用多级振动筛、旋流除砂器或其他除渣装置等进行机械 除砂清渣。4钻头吸水断面应开敞、规整；减少流阻，以防碎砖块、卵砾石等堆挤堵 塞；钻头体吸口端距钻头底端高度不宜大于250mm；钻头体吸水口直径宜略小于钻杆内径；碎砖、卵砾石等的尺寸不得大于钻杆内径的4 / 5。5对于泵吸反循环钻进方式。启动离心泵，待反循环正常后，才能开动钻 机慢速回转下放钻头至孔底。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，调整圧力，并使钻头吸口不产生堵水。如孔内出现坍孔、涌砂等异常 悄况，应立即将钻具提离孔底，控制泵量，保持冲洗液循环，吸除坍落物和涌砂； 同时向孔内输送符合要求放入泥浆，保持

21、水头压力以抑制继续涌砂和坍孔，恢复钻 进后，泵排量不宜过大，以防吸坍孔壁。6气举反循环钻进方式钻进时，为了保证不堵吸渣口，应事先开空压机送 风吸泥，然后开动动力头，慢慢进给；停钻时，要先停止钻进，然后停止动力 头，最后停风。7第1次孔底沉渣处理；终孔时停止钻具回转，将钻头提离孔底 500800mm,维持约1个孔容积量的冲洗液循环，并孔中注入含沙量小于4%的新泥 浆或清水，令钻头在原地空转十分钟，直至达到清孔要求为止。维持反循环的时 间，视孔底沉渣）9度、桩孔容积大小而定。8第2次孔底沉渣处理；在灌注混凝土之前进行第2次沉渣处理，通常采 用普通导管的空气升液排渣法或空吸泵的反循环方式。9确定跳桩

22、的顺序，确保桩基正常施工。9.1.3 事故预防及处理钻孔施工过程中若发现斜孔、弯孔、缩孔、塌孔、护筒周ffl冒浆、孔口坍塌、 地表沉陷等情况之一时，必须立即停止钻进施工，采取有效处理措施后，方可继续 施工。1预防塌孔塌孔的表征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量明显增加而不见进 尺，钻机负荷显著增加等。1）处理措施塌孔不严重时，可回填至塌孔位置以上，采取改善泥浆性能、加高水头、埋深 护筒等措施继续钻进；若塌孔严重，应立即将钻孔用砂夹黏土回填重钻。2）塌孔的预防措施1在松散粉砂土或流沙中钻进时，应控制钻进速度，选用较大比重、黏 度、胶体率的泥浆。2汛潮或潮汐地区水位变化过大时，应采取升高

23、护筒，增大水 头，或用虹吸管、连通管等措施保证水头相对稳定。3清孔时应指定专人补水，保证孔内必要的水头高度。供水管最好不直接 插入钻孔中，应通过水槽或水池使水减速后流入钻孔中，可免冲刷孔壁。应扶正吸泥机，防止触动孔壁。不宜使用过大的风压，不宜超过1.外1.6 倍孔中水柱压力。4吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入。2预防缩孔缩孔是钻锥磨损过大焊补不及时或因地层中有遇水膨胀的软土、黏土泥岩 造成，前者应及时焊补钻锥，后者应选用失水率小的优质泥浆护壁。3预防孔身偏斜、弯曲1）处理措施在偏斜处吊挂钻锥反复扫孔，使钻孔正直。偏斜严重时应回填黏土至偏斜 处，待沉淀密实后重钻。2）预防措施钻机底座平正，保

24、证钻杆垂直。钻机安装牢固，机架不摆动，保证钻杆和吊绳始终对准孔心。 地基夯实，防止不均匀沉降引起钻机倾斜。加强机械保养维修，减小钻进过程中钻杆的抖动。4钻孔漏浆若发现护筒内水头不能保持，水位下降，则证明有漏浆现象。1）处理措施1对于上部渗透性强地层引起的漏浆，可以将护筒周囤换填黏土夯 实，增加护筒沉埋深度，加稠泥浆，以减少孔内水的渗透。还可以填 入片石、碎卵石土，反复冲击以密实孔壁。2钻孔漏浆时必须及时补水补浆，保持孔内水头，防止塌孔。3在进入空洞前，应预备足够的泥浆，做好补浆准备。2）预防措施对于存在渗透性强地层的地区,1对于渗透性强地层在埋设护筒时黏土应夯填密实，适当加长护筒埋 设深度。2

25、采用的泥浆稠度适当加大。3认真做好地质核査，对于存在空洞地区，提询备足泥浆，做好补浆 准备。5糊钻、埋钻对泥浆稠度、钻渣进出口、钻杆内径大小、排渣设备进行检査计算，选 择适当的钻进速度。若已严重糊钻，提出钻锥，清除钻渣。遇到塌方或其他原因造 成埋钻时，使用空气吸泥机吸走埋钻的泥沙。9. 2质量检验9. 2. 1主控项U1 钻孔达到设计深度后，必须核实地质情况。2孔径、孔深和孔型必须符合设计要求。3钻孔桩应坚实不漏水，护筒埋深应符合施工工艺设计条件。4泥浆指标应根据钻孔机据、地质条件确定。对配置的泥浆应试验全部性能指 标，钻井应随时检查泥浆比重和含沙率。5浇注水下混凝土前-应清底，控底沉查应清楚干净，满足客运专线铁路相关设 计规范及设计文件提出的沉降要求。9. 2. 2 一般项U钻井过程中，允许偏差和检验方法必须满足9. 2. 2的要求。表9. 2. 2钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法序号项U允许偏差检验方法1桩的平面位置50mm尺量2孔深摩擦桩不小于设计孔深尺量柱状不小于设汁孔深，并进 入设计土层尺量3孔径不小于设计值尺量4护筒顶面位