冲击钻机桩基作业指导书

冲击钻机桩基作业指导书工程概况及工程特点某高速铁路某标段三工区管段施工里程为DK1211+595～DK1222+017.8，总长10.4公里。本段地处长江三角洲平原区，均为第四系地层覆盖，系江河、湖泊、海相沉积形成，为黏土、粉质黏土夹粉细砂层，广泛分布淤泥质土，最大厚度达38m，软土强度低、压缩性高，力学性能差，分布不连续，为欠固结土。桥墩除连续梁采用矩形实心墩外，其余均为双柱墩，墩高6.5m～12m，共计310个桥墩。采用钻孔灌注桩基础，桩长57.5m～86.5m。共计钻孔桩2872根,均为摩擦桩。其中Φ1.0米钻孔桩2550根,合计148568米;Φ1.25米钻孔桩196根,合计13339.5米;Φ1.5米钻孔桩126根,合计10513米。1、编制目的明确桥梁桩基冲击钻施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范桩基作业施工。2、编制依据《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》3、适用范围适用于卵石、坚硬漂石、岩层及各种复杂地质的桥梁桩基施工。4、施工方法及工艺要求要求采用整套冲击钻机设备，避免使用双筒卷扬机组成的简易钻具。在砂黏土中宜用管型钻头，钻头应考虑泥浆的吸附作用和钢丝绳及吊具的重量，使总重不超过卷扬机的起重能力。4.1施工准备钻孔场地应清除杂物、换除软土、平整压实。场地位于浅水、陡坡、淤泥中时，可采用筑岛、或用枕木或型钢等搭设工作平台；当位于深水时，可插打临时桩搭设固定工作平台。工作平台必须坚固稳定，能承受施工作业时所有静、活荷载，同时还应考虑施工设备能安全进、出场。4.2埋设钢护筒护筒内径比桩径大40cm，护筒埋置深度符合下列规定：黏性土不小于1m，砂类土不小于2m。当表层土松软时将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。岸滩上埋设护筒，在护筒四周回填黏土并分层夯实；护筒顶面中心与设计桩位偏差不大于5cm，倾斜度不大于1%。水中筑岛，护筒宜埋入河床面以下1米。钻孔时孔内水位高出护筒底面0.5m或地下水位以上1.5-2.0m。4.3开挖泥浆池，选择和备足良好的造浆粘土或膨润土，造浆量为2倍的桩的混凝土体积，泥浆比重可根据钻进不同地层及时进行调整。泥浆性能指标如下：泥浆比重：冲击钻机使用管型钻头钻孔时，入孔泥浆比重为1.1～1.3；使用实心钻头钻孔时，孔底泥浆比重砂黏土不宜大于1.3，坚硬大漂石、卵石夹粗砂不宜大于1.4。粘度：一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s。含砂率：新制泥浆不大于4%。胶体率：不小于95%。PH值：大于6.5。为提高泥浆黏度和胶体率，可在泥浆中适当投入适量的烧碱或碳酸钠。造浆后应试验全部性能指标，钻进时，应随时检验泥浆比重及含砂率，并填写泥浆试验记录表。5、钻孔5.1安装钻机安装钻机时要求底部应垫平，保持稳定，不得产生位移和沉陷，顶端用缆风绳对称拉紧，钻头在护筒中心偏差不得大于50mm。5.2钻进开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，应短冲程钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。待钻进深度超过钻头全高加正常冲程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，向孔中到入粘土，再放下钻锥冲击，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻进。钻进过程中，应勤松绳和适量松绳，不得打空锤；勤抽碴，使钻头经常冲击新鲜地层。每次松绳量应按地质情况、钻头形式、钻头重量决定。在砂类土或软土层钻进时，易坍孔。宜选用平底钻锥、控制进尺、低冲程、稠泥浆钻进。一般在粘土层冲击钻进时，冲程宜为1~2m，并注意防止粘糊钻具及泥包钻头。在淤泥中冲击钻进时，应增加碎石和粘土投量，并用短冲程（0.75~1.5m），边冲击边投入，使碎石、粘土挤入孔壁，增加孔壁的稳定性。泥浆补充与净化：开始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。并应按泥浆检查规定，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，及时排除钻渣并置换泥浆，使钻锥经常钻进新鲜地层。同时注意土层的变化，在岩、土层变化处均应捞取渣样，判明土层并记入记录表中以便与地质剖面图核对。为防止冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇灌砼强度,应待邻孔砼抗压强度达到2.5MPa后方可开钻。5.3检孔钻孔完成后，用电子孔斜仪或检孔器进行检孔。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。5.4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灌注桩孔径监测系统进行检查，各项指标符合要求后立即进行清孔。钻孔至设计高程经过检查后，应即进行清孔。清孔应达到以下标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无2~3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，黏度17~20s;浇筑水下砼前孔底沉碴厚度磨擦桩不大于20cm。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。2.清孔采用换浆法清孔，使用换浆法清孔，抽渣或吸泥时，应及时向孔内注入清水或新鲜泥浆，保持孔内水位，避免坍孔。换浆法的清孔时间，以排出泥浆的含砂率与换入泥浆的含砂率接近为度。5.5、抽砂筒捞渣应遵守下列规定：抽砂筒直径为桩孔直径的50~70%。开孔阶段，孔深不足3~4m时，不宜捞渣，应尽量使钻渣挤入孔壁。钻进0.5~1m应捞渣一次，每次捞渣4~6筒为宜。当在卵石、漂石层钻进时效低于50mm、在松散地层钻进时效低于150mm时应及时捞渣，以减少重复破碎现象。每次捞渣后，应及时向孔内补充泥浆或粘土，保持孔内水位高于地下水位1.5~2m。冲击钻具吊应平稳，防止冲撞护筒和孔壁，进出孔口时，严禁孔口附近站人，防止发生钻具撞击人身事事故，停钻时，孔口应加盖保护并严禁将钻具留在孔内。表1钻孔桩钻孔允许偏差序号项目允许偏差（mmm）1孔径不小于设计孔径径2孔深摩擦桩不小于设计孔深深柱桩不小于设计孔深深，并进入入设计土层层3孔位中心偏心群桩≤504倾斜度≤1%5浇筑混凝土前桩桩底沉渣厚厚度摩擦桩≤200柱桩≤506、钻孔桩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：6.1、桩孔不圆抽砂筒下入困难6.1.1、事故原因：钻头的转向装置失灵，冲击时钻头未转动；泥浆粘度过高，冲击转动阻力太大，钻头转动困难；冲程太小，钻头得不到充分转动或转动很小。6.1.2、处理和预防：发现孔不圆，可用碎石粘土回填钻孔重新冲击；经常检查转向装置的灵活性。调整泥浆的粘度和比重；用短冲程和长冲程交替冲击修整孔形。6.2、钻孔偏斜6.2.1、事故原因：孔内探头石、漂石大小不均，钻头受力不均；基岩面形状较陡；钻进时钻塔移位。6.2.2、处理和预防：钻遇基岩时采用短冲程，并使钻头充分转动，加快冲击频率，进入基岩后采用长冲程钻进，若发现孔斜，应回填重钻；发现探头石后，应回填碎石或将钻塔稍移向探头石一侧，采长冲程猛击探头石，破碎后再钻进；经常检查钻塔是否发生位移及时调整，安装钻机时要使转盘、底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查校正。6.3、冲击钻头被卡提不起来6.3.1、事故原因：钻孔不圆，冲锥被狭窄部位卡住；未及时补焊钻头，钻头直径逐渐变小使补焊后的钻头入孔冲击被卡；上部孔壁坍落物卡住钻头；在粘土层中冲程太长，泥浆粘度过高，以致钻头被吸住；放绳太多，冲击钻头倾倒顶住孔壁。6.3.2、处理和预防：应正确判断卡钻的原因，不要盲动，防止越卡越紧；若孔不圆，锥头向下有活动余地，可使钻头向下并转动直径较大方向提起钻头，处理时可用打捞钩或打捞活套助提。也可松一下钢丝绳，使钻锥转动一个角度，有可能将钻锥提出使用合乎规格的钻头；向孔内泵送性能良好的泥浆，清除坍落物，替换孔内的粘度过高的泥浆；及时修补钻头。严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径稍小的孔钻孔工地应有备用钻头，检查发现钻孔钻头直径磨耗超过15mm时应及时更换修补。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。若孔径已变小，应严格控制钻头直径并在孔径变小处反复冲刮孔壁以增大孔径；使用专用工具将顶在孔壁上的钻头拨正。g）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，有时使钻头上下活动，也能脱离卡点或使掉入的石块落下。h、用较粗的钢丝绳带打捞钩或打捞绳放进孔内，将冲锥勾往后，与大绳同时提动，或交替提动，并多次上下、左右摆动试探，有时能将冲锥提出。i、在打捞过程中，要继续搅拌泥浆，防止沉淀埋钻。j、用其它工具，如小冲锥、小掏渣筒等下到孔内冲击，将卡锥的石块挤进孔壁，或把冲锥碰活动脱离卡点后，再将冲锥提出。但要稳住大绳以免冲锥突然下落。k、用压缩空气或高压水管下入孔内，对准卡锥一侧或吸锥处适当冲射一些时候，使卡点松动后强行提出。l、用以上方法提升锥无效时，可试用水下爆破提锥法。将防水炸药（小于1kg）放于孔内，沿锥的滑槽放到锥底，而后引爆，震松卡锥，再用卷扬机和链滑车同时提拉，一般是能提出的。6.4、钻头脱落6.4.1事故原因：钢丝绳在转向装置连接处被磨断或在靠转向装置处被扭断或绳卡松脱；转向装置与顶锥的连接处脱开；冲锥本身在薄弱截面折断。6.4.2处理和预防：用打捞活套打捞；用打捞钩打捞；用冲抓锥来抓取掉落的冲锥；勤检查易损部位和机构。6.5、坍孔6.5.1、事故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。提出钻锥钻进，回转速度过快，空转时间太长。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，用空气吸泥机清孔泥浆吸走后未及时补浆（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。6.5.2、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，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。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1.5-1.6倍钻孔中水柱压力。吊入钢筋骨架时时应对准钻钻孔中心竖竖直插入，严严防触及孔孔壁。6.6梅花孔（或或十字孔）在以冲击锥钻进进时，冲成成的孔不圆圆，叫做梅梅花孔或十十字孔。6.6.1、形形成原因锥顶转向装置失失灵，以致致冲锥不转转动，总在在一个方向向上下冲击击。泥浆相对密度和和粘度过高高，冲击转转动阻力太太大，钻头头转动困难难。操作时钢丝绳太太松或冲程程太小，冲冲锥刚提起起又落下，钻钻头转动时时间不充分分或转动很很小，改换换不了冲击击位置。有非匀质地层，如如漂卵石层层、堆积层层等易出现现探头石，造造成局部孔孔壁凸进，成成孔不圆。6.6.2、处处理和预防防办法应经常检查转向向装置的灵灵活性，及及时修理或或更换失灵灵的转向装装置。选用适当粘度和和相对密度度的泥浆，并并适时掏渣渣。用低冲程时，每每冲击一段段换用高一一些冲程冲冲击，交替替冲击修整整孔形。出现梅花孔后，可可用片、卵卵石混合粘粘土回填钻钻孔，重新新冲击。6.7、漏浆6.7.1、漏