普通地段冲击钻、旋转钻、旋挖钻作业指导书

1、中铁十一局集团佛肇城际GZZH-5标项目部 桩基成孔作业指导书普通地段冲击钻、旋转钻、旋挖钻作业指导书1编制依据(1)设计院提供的有关图纸；(2)铁路混凝土工程施工质量验收标准TB10424-2010；(3)铁路混凝土工程施工技术指南铁建设2010241号；(4)铁路桥梁钻孔桩施工技术指南TZ322-2010；(5)高速铁路桥涵工程施工质量验收标准TB10752-2010； (6)高速铁路桥涵工程施工技术指南铁建设2010241号；(7)本单位储备的有关资源。2适用范围适用于中铁十一局集团佛肇城际GZZH-5标项目部桥梁桩基成孔作业。冲击钻机适用于卵石、坚硬漂石、岩层及各种复杂地质桩基施工。正

2、循环旋转钻机适用于黏性土，砂类土，含少量砾石、卵石（含量少于20%）的土，软岩。反循环旋转钻机适用于黏性土、砂类土，含少量砾石、卵石（含量少于20%，粒径应小于钻杆内径的2/3）的土，软岩。旋挖钻机适用于各种土层地质，砂类土、砾石，卵石，软-中硬基岩。3作业准备3.1内业技术准备开工前，技术人员应对施工图纸和实质性施工组织设计进行认真阅读和审核，熟悉高速铁路桥涵工程施工技术指南、验收标准以及相关的规范。制定安全保障措施及应急预案。对现场作业人员进行岗前技术、安全培训和考核，合格后持证上岗，对考核合格的人员进行技术交底。3.2外业技术准备完成现场踏勘，对妨碍施工和对安全操作有影响的既有架空管线、

3、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，并配备适合备用的变压器和柴油机。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个孔以上排渣量的需要。3.3材料准备钻机，泥浆循环设备进入施工现场，设备机械性能良好，有合格的出场证明及使用年限。准备一定数量的造浆用粘土。冲击钻成孔过程就是造浆的过程，不需刻意准备造浆粘土。循环钻机、旋挖钻机成孔时，其本身造浆能力低，需提前储备泥浆，确保钻进过程中孔内泥浆比重满足规范要求。泥浆池的设置位置应综合考虑后续施工。即：吊车停放、是否存在支架现浇（避免基

4、础处理困难）。大小确保钻孔施工泥浆储备需要，容量不得小于80m3。4工艺流程及技术要求4.1工艺流程4.2技术要求(1)孔深、孔径要符合设计要求。(2)清孔后孔内泥浆比重、含砂率、黏度、沉渣厚度符合验标要求。(3)为防止振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇注混凝土强度，应待邻孔混凝土抗压强度达到2.5MPa后方可开钻。 5施工要求5.1场地布置钻孔场地布置应根据桩基础平面尺寸、钻机作业及移位要求、泥浆池循环系统布置、混凝土浇筑作业、排水系统等情况确定。同时应满足施工设备安全进、退场。钻孔施工场地应符合下列规定：（1）在旱地上应清除杂物，平整压实。钻机底座应置于坚实土层上。（2）场地位于陡坡时，可

5、用枕木或型钢等搭设工作平台。（3）在浅水中宜用筑岛或围堰施工，筑岛面积应根据钻孔方法、设备大小等确定。条件许可时可采用临时改河方案进行施工。5.2护筒埋设5.2.1测量放桩在桩位周边2m左右范围设置护桩，护桩连线十字交叉点与桩位重合，平面偏差小于5cm，护桩保护直至钢筋笼安装完毕。5.2.2护筒采用6-12mm钢板卷制， 护筒内径比桩径大20-40cm，护筒顶端预留400200mm的出浆口。旱地或浅水埋设护筒时，对于不透水层，埋深宜为护筒外径的1.0-1.5倍，但不得小于1.0m。对于砂土和粉土等透水地层埋设深度同上，但宜用不透水土换填至护筒刃脚下不小于0.5m，换填直径应超出护筒直径0.5-

6、1.0m。护筒埋设深度应符合下列规定：1、旱地或水深小于3m且筑岛底无软弱土层时，护筒可以采用明挖埋设法，护筒底部和四周所填黏质土必须分层夯实。2、水深小于3m，筑岛底部淤泥和软土不厚时，可采用明挖埋设方法；筑岛底部淤泥和软土较厚应采用长护筒筒内除土，压重、振动、锤击沉入，沉入时应严格控制平面位置、竖向倾斜和护筒连接质量。3、在水深大于3m以上的水域沉入护筒应利用工作平台和导向架辅助，采用振动、锤击、射水等方法沉入。4、护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2m，并高出施工地面0.5m,其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求。5、沉设到位的护筒，顶面允许偏差50mm，倾斜度允许偏差为1%。5.3钻机就位

7、钻机就位应根据钻机自身机械性能和现场条件选用适宜的就位方式，钻机就位过程中应符合下列规定：1、自行式钻机行走就位前，应检查安全栓销的锁固情况，就位过程中应采取可靠的防倾覆措施。2、陆地吊装就位前，应对吊装索具进行检算和检查，吊装过程中应按机械设计吊点进行捆绑，严禁违章操作。钻机就位后应符合下列规定：1、钻机应安放稳固，底架应水平，不得产生位移和沉陷。必要时应采取拉设缆风绳等措施进行锚固。2、钻杆应保持竖直、钻头中心与孔位中心的偏差不得大于2cm。3、钻机就位后应进行试运转，运转正常后方可进行钻进。4、临近既有线施工时采取可靠措施防止设备倾倒。5.4泥浆制备钻孔桩泥浆护壁应符合下列规定：1、在砂

8、类土、碎（卵）石类土或粘土夹层中钻孔时，应制备泥浆护壁；在黏性土中钻孔当塑性指数大于15，浮渣能力能满足施工要求时，可利用孔内原土造浆护壁；冲击钻机钻孔，可将黏土加工后投入孔中，利用钻头冲击造浆。2、泥浆性能指标应符合下列规定：比重：正循环旋转钻机时，入孔泥浆比重可为1.11.3；冲击钻机使用实心钻头时，孔底泥浆比重不宜大于：黏土、粉土1.3；大漂石、卵石层1.4；岩石层1.2。反循环旋转钻机入孔泥浆比重可为1.051.15。黏度：入孔泥浆黏度，一般地层为1622s;松散易坍地层为1928s。含砂率：新制泥浆不大于4%。胶体率：不小于95%。pH值：应大于6.5。3、泥浆原料宜选用优质黏土，有

9、条件时，应优先采用膨润土造浆。为提高泥浆黏度和胶体率，可在泥浆中掺入烧碱或碳酸钠等添加剂，其掺量应经过试验确定。造浆后应试验全部性能指标，钻进中应随时检验泥浆比重和含砂率。5.5钻机钻进5.5.1冲击钻钻孔冲击钻机钻孔在碎石类土、岩层中宜用十字形钻头，在黏性土、砂砾类土层中宜用管型钻具。卷扬机的起重能力应满足钻头、钢丝绳和吊具重量以及泥浆吸附作用的要求。(1)钻孔工地应有备用钻头，在岩石地层中钻进钻头直径磨损超过15mm时，宜及时更换修补；更换新钻头前，应先检孔到孔底，确认钻孔正常时方可放入新钻头。(2)吊钻头的钢丝绳必须选用同向捻制、柔软优质、无死弯、无断丝者，安全系数不应小于12，钢丝绳与

10、钻头间应设转向装置并连接牢固，主绳与钻头的钢丝绳搭接时，两根绳径应相同，捻扭方向必须一致。(3)冲击钻开孔施工应符合下列规定：1、冲击钻开孔过程中，应按照“小冲程、勤松绳”原则进行。初始应低锤密击，当钻进深度超过钻头全高加正常冲程后，方可进行正常的冲击钻孔。2、为防止冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇筑混凝土强度，应待邻孔混凝土浇筑完毕，并且抗压强度达到2.5MPa后方可钻孔。(4)冲击钻钻进过程中应符合下列规定：1、钻进过程中应根据地质情况、钻头形式及重量等确定松绳量，均匀松放钢丝绳。每次松绳长度宜控制在38cm内，严禁打空锤和松绳过多。2、钻进过程中应勤抽渣，使钻头经常冲击新鲜地层。3

11、、采用泥浆循环法排渣时，应定时测定泥浆密度，并严格控制泥浆的性能指标，及时清理沉渣；采用抽渣筒法排渣时，除应控制泥浆性能外，在抽渣时应及时补充孔内泥浆，维持孔内泥浆高度。4、钻孔采用分级钻进时，第一级钻头宜为设计孔径的0.40.6，初级与次级孔深相差不宜过大，钻次级孔时宜在初级孔下部1413中投入泥块。5、钻进中钻头起吊应平稳，不得撞击孔壁和护筒，起吊过程中孔口严禁站人。6、发生卡钻时，不宜强提，应查明原因和钻头位置，采取晃大绳及其他措施，使钻头松动后再提起。7、在有倾斜的岩层钻进时，应采用小冲程低速钻进，必要时应回填片石、卵石或混凝土冲平后再进行钻进。5.5.2旋转钻机钻孔(1)旋转钻机钻头

12、选择应符合下列规定：钻头的配重应根据孔深、孔径及孔位地质、钻机性能、钻头型式等综合选用。旋转钻机的钻头应根据孔位地质与泥浆循环方式综合选用。(2)旋转钻机开孔施工应符合下列规定：检查机械水平度和钻杆直线度，符合要求后方可钻进。开钻前应在护筒内存进适量泥浆；开钻时宜低档慢速钻进，钻至护筒下1m后再以正常速度钻进。使用反循环钻机时，应将钻头提离孔底约20cm，待泥浆循环畅通方可开始钻进。(3)旋转钻钻进过程中应符合下列规定：钻进过程中，应经常检查土层变化，对不同的土层采用不同的钻速、钻压、泥浆比重和泥浆量；在砂土或软土等容易坍孔的土层中钻孔时，宜采用慢速轻压钻进，同时应提高孔内水头和加大泥浆比重。

13、接换钻杆过程中钻头应均匀起落，不得碰撞孔壁；接换钻杆动作应快速；接好后的钻杆、接头应逐个检查及时调整；每次接换完钻杆重新钻进前应将钻头提离孔底2030cm,待泥浆循环正常后下落钻进。钻孔至设计高程时，应将钻头提离孔底510cm，转盘匀速旋转，泥浆继续保持循环，至泥浆分离器基本无钻渣时停机检孔。(3)钻孔中发生弯孔和缩孔时，可将旋转钻机的钻头提高到偏斜处进行反复扫孔，直到钻孔正直。严重时应采用小片石（卵石）与黏土混合物回填到偏斜处，待填料沉实后再重新修孔。5.5.3旋挖钻机钻孔(1)旋挖钻机钻头的选择应根据土层情况和钻孔方式进行选用。黏性土、粉土、填土、中等密实以上的砂土地层可选用回转钻头。碎石

14、土、中等硬度的岩石及风化岩层可选用嵌岩钻头。(2)旋挖钻机钻孔根据不同的地质条件可采用干式成孔和湿式成孔。对粘结性较好的土层，可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁。对于松散易坍塌地层，或有地下水分布、孔壁不稳定地层应采用静态泥浆护壁进行钻进。(3)旋挖钻机开孔施工应轻压慢进，钻头转速不宜大于10rmin，将主动钻杆全部进入孔后，方可逐步加速进行正常钻进。旋挖钻机钻进过程中应符合下列规定：1、钻孔过程中应根据地质情况控制进尺速度，防止卡钻和埋钻。不同地层钻进应符合下列规定：在硬塑层中钻进时应采取快转速钻进，以提高钻进效率。在砂层等松散易坍塌地层中钻进时应采用慢转速慢钻进，并应适当增加泥浆比重和

15、黏度。在易缩径的地层中钻进时应适当增加扫孔次数，防止缩径。由硬地层钻至软地层时，可适当加快钻进速度。由软地层钻至硬地层时，应减速慢进。2、旋挖钻机钻孔过程中应严格控制钻头升降速度，减小钻头升降对孔壁的扰动，避免造成塌孔事故。5.6成孔检孔钻孔完成后，用检孔器进行检孔。孔径、孔垂直度、孔深检查合格后，再拆卸钻机进行清孔工作，否则重新进行扫孔。检孔器符合下列要求：检孔器两端宜制作成锥形，锥形高度不宜小于检孔器半径，外径等于桩孔设计直径，长度宜为4-5倍的设计桩径，且不小于6m。5.7清孔钻孔至设计高程，孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认钻孔合格后，应即进行清孔。 清孔可选用以下方法：1、吸泥法清

16、孔适用于反循环旋转钻机和土质密实不易坍塌的冲击钻，在孔壁易坍塌的地层使用吸泥法清孔时，应注意防止坍孔。2、换浆法清孔适用于正循环旋转钻机及冲击钻机。3、掏渣法清孔适用于冲击钻机不论采用何种方法清孔，在清孔时都应及时向孔内加注清水或新鲜泥浆，保持孔内水位。清孔应达到以下标准：孔内排水或抽出的泥浆手摸无23mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，黏度1720s，沉渣厚度符合要求。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。5.8钻孔异常处理5.8.1坍孔：坍孔的表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，钻机负荷明显增加等。(1)坍孔的原因泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不

17、符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮。未及时补浆(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。 (2)坍孔的预防和处理在松散粉砂土和流砂中钻进时，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。汛期或潮汐地区水位变化过大时，应采取升高护筒，增高水头。发生孔口坍塌时，可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(或粘土、片石、碎石)混合物到坍孔处以

18、上12m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。5.8.2斜孔(1)斜孔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，岩面倾斜处钻进；或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均。钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。(2)斜孔的预防和处理安装钻机时底座要水平，设计桩中心、起重滑轮缘、护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查校正。在有倾斜的软、硬地层钻进时，应控制进尺，低速钻进，或回填片石冲平后再钻进。 5.8.3扩孔和缩孔扩孔比较多见，一般表现为局部的孔径过大。在地下水呈运动状态，土质松散地层处或钻头摆动过大，易于出现扩孔，扩孔发生原因同坍孔相同，轻则为扩孔

19、，重则为坍孔。若只是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。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，提不出钻头或者提钻异常困难的迹象。缩孔原因有两种：一种是钻头焊补不及时，严重磨耗的钻头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。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快速钻进，并复钻二、三次，直至使缩孔部位达到设计孔径要求为止。5.8.4梅花孔(或十字孔)(1)形成的原因：锥顶转向装置失灵，以致冲锥不转动，总在一个方向上下冲击。泥浆相对密度和粘

20、度过高，冲击转动阻力太大，钻头转动困难。操作时钢丝绳太松或冲程太小，钻头刚提起又落下，钻头转动时间不充分或转动很小，改换不了冲击位置。在非匀质地层，如漂卵石层，堆积层等易出现探头石，造成局部孔壁凸进，成孔不圆。(2)预防办法：应经常检查转动装置的灵活性，及时修理或更换失灵的转向装置。选用适当粘度和相对密度的泥浆。用低冲程时，每冲击一段换用高一些的冲程冲击，交替冲击修整孔形。出现梅花孔后，可用片、卵石混合粘土回填重钻。5.8.5卡钻卡钻常发生在小冲程钻进时，钻头卡在孔内提不起来，发生卡钻。(1)产生卡钻的原因钻孔形成梅花形，钻头被狭窄部位卡住。未及时焊补钻头，钻孔直径逐渐变小，而焊补后的钻头大了

21、，又用高冲程猛击，极易发生卡钻。伸入孔内不大的探头石未被打碎。孔口掉下石块或其它物件，卡住钻头。在粘土层中冲击的冲程太高，泥浆太稠，钻头被吸住。(2)处理方法：处理卡钻应先弄清情况，针对卡钻原因进行处理。宜待钻头有松动后方可用力上提，不可盲动，以免造成越卡越紧。当为梅花卡钻时，若钻头向下有活动余地，可使钻头向下活动至孔径较大方向提起钻头。卡钻不宜强提以防坍孔、埋钻。宜用由下向上顶撞的办法，轻打卡点的石头，有时候使钻头上下活动，也能脱离卡点或使掉入的石块落下。用压缩空气管或高压水管下入孔内，对准钻头一侧或吸锥处适当冲射，使卡点松动后强行提出。5.8.6 糊钻和埋钻钻机在粘土层成孔时，由于冲程太大

22、，泥浆粘度过高，钻碴量大，以至钻头被糊住或被埋住。预防和处理办法：调节泥浆的相对密度和粘度，适当增大泵量和向孔内投入适量砂石解决泥包糊钻；还应减小冲程适当控制进尺，若已严重糊钻，应停钻，清除钻碴。钻头确实打捞不起来，及时进行变更程序。6.劳动组织1、劳动力组织方式：采用架子队组织模式。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。每个作业面工地人员配备表负 责 人1人技术主管1人专兼职安全员1人工 班 长2人钻机操作手4-6人普工8人其中负责人、工班长、技术人员、专兼职安全员必须由施工企业正式职工担任，并可根据工程情况适当配备若干劳务工人。7.材料要求护筒内部要求无突出物且

23、坚固不漏水。泥浆原料尽量使用膨润土，使用粘土应符合下列要求：自然风干后，用手不易掰开捏碎；用刀切开，切面光滑，颜色较深；水浸湿后有粘滑感，加水和成泥膏后，容易搓成1mm细长的泥条，用手指揉捏，感觉砂粒不多，浸水后能大量膨胀；胶体率不低于95%；含砂率不大于4%；制浆能力不低于2.5L/H。施工用水水质符合工程用水标准。8.设备机具配置桩基钻孔的一个工作面配备的施工机械设备主要包含:主要施工机械设备配置表序号设备名称规格数量1钻机台12挖掘机台13发电机台14泥浆泵套15实验仪器套19.质量控制及检验9.1质量控制（1）钻孔深度达到设计深度后核实地质情况。检验数量：全部检查检验方法：检查施工记录

24、、观察。（2）孔径、孔深不得小于设计值，孔型应符合要求。检验数量：全部检查检验方法：测量检查和用检孔器检查。（3）护筒应坚实不漏水，护筒埋深应符合施工设计要求。检验数量：全部检查检验方法：观察和测量检查。（4）泥浆指标应根据钻孔机具和地质条件确定。对制备泥浆应实验全部性能指标，钻进时应随时检查泥浆比重和含砂率。检验数量：全部检查检验方法：进行泥浆比重和含砂率实验。（5）成孔后要对桩孔进行清底，孔底沉渣厚度符合设计要求，柱桩不应大于5cm，摩擦桩不应大于10cm。检验数量：全部检查检验方法：测量。9.2质量检验钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法应符合下列表的规定：钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法序号项目允许偏差检验方法1护筒顶面位置50mm测量检查倾斜度1%2孔位中心50mm3倾斜度