冲击钻钻孔施工作业指导书

1、1 冲击钻钻孔施工作业指导书1.1 适用范围本作业指导书适用于卵石、坚硬漂石、岩层及各种复杂地质的铁路桥梁桩基施工。1.2 作业准备1.2.1 内业技术准备(1) 会同设计、监理完成现场交桩和施工技术交底工作。组织测量部门进行桥梁中线贯通和各控制点的闭合复测，对施工人员进行专项培训。(2) 熟悉和分析施工现场的水文、地质等资料，熟悉设计图纸并编制钻孔桩单项施工组织设计，向作业队施工人员进行技术、安全、质量、环保交底，确保施工过程中的工程质量和人身安全。(3) 熟悉施工现场环境，摸清施工范围内的地下管线、地下构筑物、危险建筑等分布情况。1.2.2 外业技术准备1.2.2.1 机具准备（1）冲击钻

2、钻孔采用冲击钻机。冲击钻机一般分为两类：一类是冲击式钻机，配有钻架及起吊、冲击等全套设备。另一类是带有离合器的双筒卷扬机组成的简易冲击钻具，其钻架和设备由施工单位根据工地条自行设计组拼。施工单位可根据钻孔直径、深度、土层情况、供应条件选择适当的钻机。（2）冲击钻在碎石类土、岩层中宜用十字形钻头；在砂黏土、砂和沙砾石层中宜用管形钻头。钻头重量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。（3）吊钻头的钢丝绳必须选用同向捻制、柔软优质、无死弯和无断丝者，安全系数不应小于12。钢丝绳与钻头间须设转向装置并连接牢固，钻孔过程中应经常检查其状态及转动是否正常、灵活。主绳与钻头的

3、钢丝绳搭接时，两根绳径应相同，捻扭方向必须一致。1.2.2.2 场地准备钻孔场地的平面尺寸应按桩基设计的平面尺寸、钻机数量和钻机底座平面尺寸、钻机移位要求以及其它配合施工机具设施布置等情况决定。钻孔场地在旱地时，应清除杂物、换除软土、平整压实，场地位于陡坡时，也可用枕木、型钢等搭设工作平台。在浅水中，宜用筑岛围堰法施工，筑岛面积应按钻孔方法、设备大小等决定。钻孔场地在深水中或淤泥较厚时，可搭设工作平台进行施工，平台须坚固稳定，能承受施工作业时所有静、活荷载，同时应考虑施工设备能安全进、退场。如水流平稳时，钻机可设在船舶或浮箱上进行钻孔作业，但须锚锭稳固保证桩位准确。1.3 技术要求(1)钻孔桩

4、施工按照设计要求进行，孔径和孔深应满足设计要求。(2)钻孔施工时需对地质情况进行复核，需与设计相符。地质情况需设计地质工程师代表现场复核签认。1.4 施工程序与工艺流程冲击钻钻孔施工程序与工艺流程见图1。图1 钻孔桩钻孔施工工艺流程图1.5 施工要求1.5.1 施工准备(1)冲击钻孔要求采用整套冲击钻机设备，不宜使用卷扬机组成的简易钻具。为防止冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已灌筑混凝土强度，应待邻孔混凝土抗压强度达到2.5MPa后方可开钻。(2)在选定钻孔桩施工方案后，进行钻孔前的施工准备工作，主要内容包括钻孔平台施工（水上施工）、场地平整（岸上施工）、筑岛（浅水区域钻孔桩施工），并对钻机

5、的型号进行选择，准备相应的配套机具设备。1.5.2 钻孔桩施工工艺及方法1.5.2.1 桩位放样桩位放样前先定位出墩台的中心位置，然后利用设置固定标志的方法标出基础纵横轴线和基础边缘。1.5.2.2 埋设钢护筒（1）钢护筒作用钢护筒有固定桩位、引导钻头方向、隔离地面水免其流入井孔，保护孔口不坍塌，并保证孔内水位（泥浆面）高出地下水或施工水位一定高度，形成静水压力，以保护孔壁免于坍塌的作用。（2）钢护筒加工钢护筒内径根据设计文件和相关规定选定，钢护筒加工长度和壁厚根据施工方法、地质情况等具体计算确定。（3）钢护筒埋设护筒内径比桩径大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

6、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1.52.0m。1.5.2.3 钻机安装护筒埋设完成，检查合格后，即可安装钻机。安装时，人工配合吊机安装、对位。安装要求为：底架垫平、保证稳定，不得产生位移和沉陷，安装完毕应根据需要在钻机顶端用缆风绳将其对称拉紧；钻头或钻杆中心与桩位偏差不得大于有关规定。1.5.2.4 泥浆池设置水上钻孔桩施工用泥浆池直接利用相邻未开钻的钢护筒作为泥浆池，作为

7、泥浆池的钢护筒与正钻孔的护筒用钢管相连。旱地及筑岛法施工时，泥浆池设置在相邻两个墩位之间，每隔一跨设置一个，在两个泥浆池之间设置机械设备、材料临时停放、周转场地（同样设置在两墩位之间）。泥浆池的大小满足相邻两个墩位同时钻孔泥浆需求，位置满足机械设备操作空间要求。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。1.5.3 钻孔1.5.3.1 钻进（1）准备工作完毕后，将钻机在工作平台上安装就位，安装钻机前，底架应垫平，保持稳定，不得产生位移和沉陷。钻机顶端应用缆风绳对称拉紧，钻头中心与护筒中心偏差不得大于5cm。（2）开孔的孔位必须准确，应

8、使初成孔壁竖直、圆顺、坚实。开孔、开钻时应先注水，直接投入粘土，冲击锤反复冲击造浆，开孔及整个钻进过程中，始终保持孔内水位高于地下水位1.52.0m，高于护筒底脚0.5m以上并低于护筒顶0.3m，以防溢出，在冲击钻进中取渣和停钻后，应及时向孔内补充水或泥浆，保持孔内水位高度、泥浆比重及黏度。（3）护筒底脚以下24m范围属于河床表面，一般比较松散，应认真施工，采用浓泥浆，小冲程频率反复冲砸，使孔壁坚实，圆顺，能起导向作用防止孔口坍塌。必要时可按1：1投入粘土和小片石（直径不大于15cm），使泥膏，片石挤入孔壁。开孔或钻进中如遇流沙现象时，可加大粘土减少片石比例，按上述方法处理，力求孔壁坚实。（4

9、）开始钻孔时应采用小冲程开孔，待钻进深度超过钻头全高加正常冲程后方可进行正常冲击钻孔。钻进过程中，应勤松绳和适量松绳，不得打空锤；勤抽渣，使钻头经常冲击新鲜底层。每次松绳量应按地质情况、钻头形式、钻头重量决定。（5）钻孔工地应有备用钻头，检查发现钻孔桩钻头直径磨耗超过15时应及时更换修补。更换新钻头前，应先检孔到孔低，确认钻孔正常时方可放入新钻头。（6）钻孔时，起、落钻头速度宜均匀，不得过猛或骤然变速，冲程应根据土层情况分别确定：一般通过大土层时，采用高冲程（100cm），在通过松散沙，砾石或砂石土层以及粘性土层时，采用中冲程（约75cm），在易坍塌或流沙地段宜用小冲程。并提高泥浆的粘度和比重

10、。（7）在通过漂石或孤石时，如表面不平整，应先投入粘土，小片石将表面垫平，再用十字钻锤进行冲击钻进，以防发生斜孔，坍塌事故。（8）要注意均匀地放松钢丝绳的长度，一般松散地层每次可放松58cm，密实坚硬土层每次放松35cm，应注意防止松绳过小，而形成“打空锤”，松绳过多，则减小冲程，降低了钻进速度，严重时 使钢丝绳纠缠发生事故。（9）钻孔作业应连续进行，在钻进过程中如遇停电或其他原因终止钻进，应设法及时将钻头提出孔外，以防埋钻，孔口应加护盖。（10）冲击锤起吊和进口时，严禁孔口附近站人，防止钻锤撞击发生事故。（11）冲击钻的排渣可采用取渣筒取渣，也可将胶管沉入孔中采用换浆排渣，也可二者同时采用。

11、孔内出渣不得堆积在钻孔周围。取渣后应及时向孔内添加泥浆以维护水头高度，投放粘土自行造浆。（12）钻孔过程中应经常检查并记录土层变化情况，并与地质剖面图核对。钻孔到达设计深度后，应对孔位、孔径、孔深和孔形进行检验，并填写钻孔记录表。孔位偏差不得大于5cm。（13）钻进深度达到设计标高时，经技术及监理检验合格后应立即开始清孔，清孔时必须保持孔内水位，清孔后孔底沉淀厚度应不大于规范要求，清孔完毕后及时下放钢筋笼及导管，灌注水下混凝土，以防孔底沉淀加厚以及塌孔事故。1.5.3.2 钻孔异常处理（1）钻孔中发生坍孔后，应查明原因和位置，进行分析处理。坍孔不严重时，可采用加大泥浆比重、加高水头、埋深护筒等

12、措施后继续钻进；坍孔严重时，回填重新钻孔。冲击法钻孔时，可投黏土块夹小片石，用低锤冲击将黏土块和小片石挤入孔壁制止坍孔。（2）钻孔中如发生严重弯孔、梅花孔、探头石时，应采用小片石或卵石与黏土混合物回填到偏斜处，待填料沉实后再重新钻孔纠偏。（3）发生卡钻时，不宜强提。应查明原因和钻头位置，采取晃动大绳以及其他措施，使钻头松动后再提起。（4）发生卡钻、掉钻时，应查明情况尽快处理，严禁人员进入没有护筒或其他防护设施的钻孔内。必须进入有防护设施的钻孔时，应确认钻孔内无有害气体和备齐防毒、防溺、防埋等保证安全措施后，方可进入，并应有专人负责现场指挥。1.5.3.3 检孔在成孔过程中、终孔后及浇筑混凝土前

13、，均需对钻孔进行阶段性的成孔质量检查。成孔检查方法根据孔径的情况来定，当钻孔为干孔时，可用重锤将孔内的虚土夯实，再直接用测绳及测孔器测；若孔内存在地下水，则采用水下灌注混凝土施工的方法进行钻的测孔工作。经质量检查合格的桩孔，及时灌注混凝土。冲孔到设计标高时施工单位要立即检查孔位、孔深、孔径、孔形、斜度，用测绳测量孔深并记录，钻孔完成后应用检孔器检测孔径，检孔器用钢筋制作，高度为钻孔直径的46倍，直径与钻孔桩直径相同。用测壁(斜)仪或钻杆垂线法检查倾斜度，合格后方可清孔。1.5.3.4 清孔（1）钻孔至设计高程，经对孔径、孔深、孔位、孔型、竖直度等进行检查确认钻孔合格后，立即进行清孔。浇筑水下混

14、凝土前允许沉渣厚度应满足设计要求，设计无要求时：柱桩不大于5cm；摩擦桩不大于20cm。（2）清孔应达到以下标准：孔内排出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17-20s；浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度：柱桩不大于5cm，摩擦桩不大于20cm。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。（3）清孔是钻孔灌注桩保证成桩质量的重要一环，通过清孔确保桩孔的各项质量指标、孔底沉渣厚度、泥浆指标和孔壁泥垢等符合桩孔质量要求。若沉淀时间较长，则应在孔内下入钢筋笼，安装好灌浆导管后用水泵施行二次清孔作业。二次清孔方法：在导管顶部安装一个弯头和皮笼，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着

15、导管置换沉碴，过程中要测量泥浆的各项指标，同时用测锤测量沉淀厚度，确保沉渣厚度不大于规范要求，完成后立即进行混凝土灌注。1.5.4 泥浆清理钻孔桩施工中，产生大量废弃的泥浆，为了保护当地的环境，这些废弃的泥浆，经分离处理后，运往指定的废弃泥浆的堆放场地，并做妥善处理。1.6 劳动组织劳动力组织方式采用架子队班组组织模式，施工人员应结合施工方案和工期要求合理配置，具体见表1。表1 冲击钻施工人员组织表指挥人员2人钻机操作手2人捞渣人员2人质量检查1人安全员1人1.7 材料要求(1) 钢筋原材料、加工、连接、安装应符合设计要求和铁路混凝土工程施工质量验收标准TB10424-2010有关钢筋工程的规

16、定。(2) 水下混凝土原材料选择、配合比设计应符合设计要求和铁路混凝土工程施工质量验收标准TB10424-2010有关规定。(3) 泥浆性能指标如下：泥浆比重：岩石不大于1.2，砂黏土不大于1.3，坚硬大漂石、卵石夹粗砂不宜大于1.4。黏度：一般地层1622s，松散易坍地层1928s。含砂率：新制泥浆不大于4%。胶体率：不小于95%。PH值：大于6.5。1.8 设备机具配置(1) 冲击钻机：冲击钻机主要由钻架、卷扬机、钻头、泥浆泵组成。(2) 泥浆循环和净化处理：泥浆循环系统主要由泥浆池、高压泥浆泵、出浆管和进浆管四大部分组成。泥浆机型净化法设备为泥浆分离器净化。(3) 清孔设备：清孔设备主要

17、有捞渣筒、泥石泵、泥浆泵、空气吸泥机等。(4) 测量设备：水准仪、全站仪等。(5) 电力设备：内燃发电机、变压器。1.9 质量控制及检验1.9.1 质量控制(1)钻孔过程中要做泥浆指标检测并控制泥浆指标，确保不塌孔和顺利钻进。(2)桩基终孔和清孔后，应进行孔位、孔深、孔形检验。孔形采用检孔器检验，检孔器可用专用检孔设备或采用钢筋制成。(3)钢筋要做原材料和焊接及钢筋笼整体检验，符合要求后才使用。(4)桩身混凝土浇筑过程中，应对每车混凝土坍落度、含气量、温度进行检测，其指标应符合规范标准要求。(5)每根桩制作混凝土试件24组，标养56天试件抗压强度作为被检查桩身混凝土抗压强度。(6)根据设计要求

18、逐根对桩基采用瞬态激振时域频域分析法进行整体性检测；对桩的质量有疑问时，采用钻芯样法检测，对柱桩应钻到桩底0.5m以下。1.9.2 质量检验1.9.2.1 钢护筒安装质量检验。钢护筒中心竖直线应与桩中心线重合，平面允许偏差和倾斜度要求见表2。表2 钢护筒允许偏差序 号项 目允许偏差检验方法1护筒预埋位置50mm测量检查倾斜度1%2孔位中心群 桩100mm单排桩50mm3倾斜度1%1.9.2.2 钻孔桩钻孔允许偏差及检验方法见表。表3 钻孔桩钻孔允许偏差序号项 目允许偏差（mm）1孔径不小于设计孔径2孔深摩擦桩不小于设计孔深柱桩不小于设计孔深，并进入设计土层3孔位中心偏心群桩504倾斜度1%5浇

19、筑混凝土前桩底沉渣厚度摩擦桩200柱桩501.10 安全及环保要求1.10.1 安全要求(1)钻孔桩施工在钻孔、下放钢筋笼、灌注混凝土前要进行安全技术交底。(2)钻孔作业机械进场后，应检查机械设备并记录。使用过程中，按规定定期检查。(3)各型号钻机应由熟练钻工操作，所有孔口作业人员必须正确佩戴安全帽，穿防滑鞋。(4)工地内的危险区域应设置围栏、盖板等安全可靠的防护设施，并设置警示和警戒标牌，严防非施工人员进入。夜间施工应设红灯警示。(5)沉淀池周围应设立防护设施和安全警示标识，制浆材料堆放地应有防水防雨防风措施，弃渣、泥浆应及时外运，废弃泥浆池应回填处理。(6)电工定期检查一次电缆外层的磨损情况，发现问题及时处理。电缆通过临时道路时，应用钢管作护套，挖沟埋地敷设。(7)钻孔作业区基础稳定牢靠。钻机安装时，机架应垫平，保持稳定，不得产生位移或沉陷，遇松软地基时必须先夯实。(8)钻机的卷扬机钢丝绳在卷筒上应排列整齐。卷扬机卷筒上的钢丝绳不得放完，应至少保留3圈，严禁人拉钢丝绳卷绕。(9)设备运转时，严禁任何人触摸或跨越转动、传动部位和钢丝绳。(10)钻孔作业分班连续进行，如确因故须停止钻进时，冲击钻机应将钻头提出孔外，孔口应加护盖。(11)在钻具悬吊情况下，不得检查和更换钻头翼片。(12)钻进成孔过程中，及时补充浆液量，使孔内泥浆面始终超过外