旋挖钻灌注桩施工作业指导书.doc

旋挖钻灌注桩施工作业指导书1 适用范围适用于砂类土、碎（卵）石土或中等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等的钻头。目前国内常用的德国产BG系列和意大利的R系列旋挖钻机。2 作业准备2.1内业技术准备作业指导书编制后，应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，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，对参加人员进行岗前技术培训，考核合格后持证上岗。2.2外业技术准备钻机就位前，对主要机具及配套设备进行检查、维修。收集施工地点外部地理环境和钻孔作业层中所涉及的各种技术数据。3 技术要求3.1施工前按设计提拱的配合比进行试验，确定施工配合比。3.2混凝土的拌和采用场地集中拌和，砼灌车运输至现场。3.3钢筋笼按设计图纸要求，分节施工，报请监理单位验收。3.4钻孔和混凝土灌注过程中,现场技术人员应做好钻孔和灌注记录。3.5技术人员应现场值班。4 施工程序与工艺流程4.1施工程序施工准备测量定位埋设钢护筒配制泥浆安装钻机钻进终孔清孔钢筋笼制作与安装安装导管二次清孔灌注水下混凝土4.2工艺流程旋挖钻灌注桩施工工艺流程框图平整场地凿桩头测定孔位挖埋护筒钻机就位钻 孔制作护筒 第一次清孔测孔深、沉淤安放钢筋笼安放导管二次清孔灌注混凝土制作混凝土试件，测量混凝土面高度和导管埋深深度清理、检查钢筋笼制作桩基检测测沉淤安放隔离球泥浆补充泥浆处理5 施工要求5.1施工准备 5.1.1钻孔场地应清除杂物、换除软土、平整压实。5.1.2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；5.1.3当位于深水时，可插打临时桩搭设固定工作平台，在钻孔平台上拼装钢护筒导向架，采用起吊设备插打水中墩钢护筒。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。5.2施工工艺5.2.1测量定位平整场地后, 根据设计桩位，准确定出钻孔中心位置。5.2.2埋设钢护筒水中墩钢护筒在钻孔平台上拼装钢护筒导向架，测量放线定桩位对接钢护筒整体起吊钢护筒入水调整护筒倾斜度及位置缓慢入床至稳定安装震动打桩锤振动下沉安装钻机开始水上钻孔桩施工在钢护筒振动下沉过程中要精确定位、跟踪监测、调整，满足规范要求，保证钻孔桩施工顺利进行。护筒内径宜比桩直径大20cm。钢护筒在车间分节制造，在平台对接后整体下沉，下沉中随时用木楔在导向架与护筒之间调整偏差，护筒底口要求到达卵石层顶面。护筒顶口宜高出施工水位或地下水位2.0m。浅滩地和陆地钻孔桩钢护筒对河滩内桩位施工前应筑岛，岛的高度应高出施工地面0.5m。钢护筒采用厚度为412mm的A3钢板卷制，内径比桩径应大于20cm。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1m。5.2.3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,孔口护筒应高出地面50cm，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，用于下一基桩钻孔护壁中。5.2.4钻孔安装钻机钻孔平台搭设好后，将钻机移至桩位，用钢枕作机座，使底座平稳，钻机底座用倒链滑车交叉对称拉紧，保证在钻进和运行中不产生位移和沉陷，钻架和钻杆要竖直，钻头、钻杆和钻径中心在一铅垂线上，其最大偏差不得大于50mm，以保证孔位正确，钻孔顺直。将钻机底盘调成水平状态并稳定，开机试钻。小心使钻头对准设计中心，盖上封口板，试转数圈，监控钻杆垂直度，使钻机顶部的起吊滑轮、转盘中心和桩孔中心三者在同一垂线上。钻架临时移开时，应作好标志，以确保复位后的准确位置，必要时应重新对位。钻机摆放位置要结合平台受力支承情况，合理布置，开钻顺序要统一安排，避免干扰。钻进钻孔时旋挖机先行停稳对位并保持钻杆竖直。泥浆池的护壁泥浆从孔口流入，钻机不断向下挖进。旋挖机钻头不断在压力个旋转，将泥土、卵石挖进钻头箱内。钻头箱内挖满后提出钻头清淤，然后继续下放钻头进行挖孔。当施工进入粗圆砾土层、卵石层时着重要求每2m检查钻头直径一次，确保挖桩直径。钻孔作业应连续，经常对钻孔泥浆抽检试验，不符合要求及时调整。钻机钻进过程中孔内水头始终保持在水位线以上2.03.0m，加强护壁，防止塌孔。开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，应低挡慢速钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。钻至刃脚下1m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，再放下钻锥倒转，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻进。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、轻压、低挡慢速、大泵量、稠泥浆钻进。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。终孔当钻孔达到设计标高孔位后，对孔深、孔径、孔位和孔形、倾斜度、孔底地质情况进行检查，然后填写终孔记录，并及时通知监理工程师到现场检查验收。合格后方准进入下一道工序。孔深、孔径、倾斜度等符合下列要求：孔深不小于设计孔深，并进入设计土层；孔径不小于设计孔径；倾斜度小于1%孔深；孔位偏差为50mm。清孔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。清孔禁止采用掏碴筒,建议采用换浆法：即钻孔完成后，提起钻头至距孔底20cm，继续旋转，逐步把孔内浮悬的钻渣换出。把步cm，。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无23mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度1720s；浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度：柱桩孔底沉渣厚度客运专线应不大于5cm、客货共线不大于10cm，摩擦桩孔底沉渣厚度客运专线应不大于20 cm 、客货共线不大于30cm。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。在清孔排渣时注意保持孔内水头，防止坍孔、缩颈。5.2.5 钢筋笼制作、安装详见冲击钻灌注桩钢筋笼制作、安装。5.2.6 砼灌注详见冲击钻灌注桩混凝土灌注。6 劳动组织6.1劳动组织模式：采用架子队组织模式。6.2工点如采用一台钻孔机作业，实行三班作业制。施工人员应结合工前确定的施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置。表6.1 每班桩基施工人员配备表序号岗 位人数备注1技术员12专兼职安全员13工班长14钻机操作兼施工记录人员3按每班3台钻机考虑5质检、测量及试验人员56机械工、普工15207 材料要求7.1护筒要求内部无突出物，不漏水；7.2泥浆原料尽可能使用膨润土，使用粘土时应符合下列要求：7.2.1自然风干后，用手不易掰开捏碎；7.2.2干土破碎时，断面有坚硬的尖锐棱角；7.2.3用刀切开时，切面光滑、颜色较深。7.2.4水浸湿后有粘滑感，加水和成泥膏后，容易搓成1mm的细长泥条，用手指揉捻，感觉砂粒不多，浸水后能大量膨胀；7.2.5胶体率不低于95%；7.2.6含砂率不大于4%；7.2.7制浆能力不低于2.5L/h。7.3钢筋品种、级别、力学性能、规格和数量必须符合设计要求。钢筋存放宜下垫上盖，保证钢筋不锈蚀。加工场地宜整平硬化。7.4施工用水的水质应符合工程用水标准。7.5水泥、砂、碎石、外加剂的选用均应满足设计和标准要求。8 设备机具配置表8.1 主要机具设备配备表序号设备名称单位数量备注1标准搅拌站个12装载机台13旋挖钻台14砼搅拌运输车台35吊车台16发电机台17泥浆泵台28导管及灌注平台套19钢筋加工设备套110修理设备套19 质量控制及检验详见冲击钻灌注桩质量控制及检验。10 安全及环保要求10.1安全要求10.1.1钻机安装牢固，防止倾覆。钻机就位后，机身要用方木垫平，塞牢。桅杆顶端用钢丝绳对称拉紧。10.1.2注意用电安全，电线不能直接敷设在地面上，应采取架空措施。配电箱加锁。10.1.3钻孔中，应注意观察有无漏浆现象，特别是岩溶地质，随时补充泥浆，保证孔内水位。10.1.4下达生产任务的同时，必须进行安全技术交底，各工种人员必须严格执行本工种的安全操作规程。10.1.5施工现场严禁使用明火照明，油料等易燃品必须远离烟火；10.2环保要求10.2.1钻孔桩施工中，大量废弃的泥浆应经泥浆分离器处理后，运往指定的废弃泥浆的堆放场地，并做妥善处理。10.2.2施工中应注意避免灌注过程中孔内溢出的泥浆，应引至适当地点处理，防止污染农田及河流；10.2.3施工营地和施工现场的生活垃圾，应集中堆放，及时在指定地点进行处理。11 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：11.1坍孔各种钻孔方法都可能发生坍孔事故，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。11.1.1、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。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。11.1.2、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。吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。11.2钻孔偏斜各种钻孔方法可能发生钻孔偏斜事故。11.2.1、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。11.2.2、预防和处理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。由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大。必须在钻架上增设导向架，控制杆上的提引水龙头，使其沿导向架对中钻进。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。11.3掉钻落物钻孔过程中可能发生掉钻落物事故。11.3.1、掉钻落物原因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。电动机接线错误，钻机反向旋转，钻杆松脱。转向环、转向套等焊接处断开。操作不慎，落入扳手、撬棍等物。11.3.2、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。11.3.3、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。11.4糊钻和埋钻糊钻和埋钻常出现于正反循环回转钻进中，糊钻的特征是在细粒土层中钻进时进尺缓慢，甚至不进尺出现憋泵现象。预防和处理办法：对正反循环回转钻，可清除泥包，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，选用刮板齿小、出浆口大的钻锥；严重糊钻，应停钻，清除钻渣。对钻杆内径、钻渣进出口和排渣设备的尺寸进行检查计算。11.5扩孔和缩孔扩孔比较多见，一般表局部的孔径过大。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：一种是钻锥焊补不及时，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；或者使用卷扬机吊住钻锥上下、左右反复扫孔以扩大孔径，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,以免桩身缩径或露筋.11.6梅花孔（或十字孔）常发生在以冲击锥钻进时，冲成的孔不圆，叫做梅花孔或十字孔。11.11.1、形成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，冲锥刚提起又落下，钻头转动时间不充分或转动很小，改换不了冲击位置。有非匀质地层，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。11.11.2、预防办法应经常检查转向装置的灵活性，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，并适时掏渣。用低冲程时，每冲击一段换用高一些冲程冲击，交替冲击修整孔形。出现梅花孔后，可用片、卵石混合粘土回填钻孔，重新冲击。11.7卡锥常发生在以冲击锥钻进时。11.7.1、原因钻孔形成梅花形，冲锥被狭窄部位卡住。未及时焊补冲锥，钻孔直径逐渐变小，而焊补后的冲锥大了，又用高冲程猛击，极易发生卡锥。伸入孔内不大的探头石未被打碎，卡住锥脚或锥顶。孔口掉下石块或其它物件，卡住冲锥。在粘土层中冲击冲程太高，泥浆太稠，以致冲锥被吸住。大绳松放太多，冲锥倾倒，顶住孔壁。11.7.2、处理方法当为梅花卡钻时，若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。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。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。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。在打捞过程中，要继续搅拌泥浆，防止沉淀埋钻。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。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。使用专门加工的工具将顶住孔壁的钻头拨正。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。11.8外杆折断常见于旋转钻机。11.8.1、折断原因用水文地质或地质钻探小孔径钻孔的钻杆来作桥梁大孔径钻孔桩用，其强度、刚度太小，容易折断。钻进中选用的转速不当，使钻杆所受的扭转或弯曲等应力增大，因而折断。钻杆使用过久，连接处有损伤或接头磨损过甚。地质坚硬，进尺太快，使钻杆超负荷工作。孔中出现异物，突然增加阻力而没有及时停钻。11.8.2、预防和处理不使用弯曲严重的钻杆，要求各节钻杆的连接和钻杆与钻头的连接丝扣完好，以螺丝套连接的钻杆接头要有防止反转松脱的固锁设施。钻进过程中应控制进尺速度。遇到坚硬、复杂的地质，应认真仔细操作。钻进过程中要经常检查钻具各部分的磨损情况和接头强度是否足够。不合要求者，及时更换。在钻进中若遇异物，须以处理后再钻进。如已发生钻杆折断事故，可按前述打捞方法将掉落钻杆打捞上来。并检查原因，换用新或大钻杆继续钻进。11.9钻孔漏浆11.9.1、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。11.9.2、处理办法凡属于第一种情况的回转钻机应使用较粘稠或高质量的泥浆钻孔。冲击钻机可加稠泥浆或回填粘土掺片石、卵石反复冲击增强护壁。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。12 钻孔桩断桩常见事故及处理12.1首批混凝土封底失败12.1.1事故原因和预防措施导管底距离孔底大高或太低。原因：由于计算错误，使导管下口距离孔底太高或太低。太高了使首批砼数量不够，埋不了导管下口（1m以上）。太低了使首批砼下落困难，造成泥浆与混凝土混合。预防措施：准确测量每节导管的长度，并编号记录，复核孔深及导管总长度。也可将拼装好的导管直接下到孔底，相互校核长度。首批砼数量不够。原因：由于计算错误，造成首批砼数量不够，埋管失败。预防措施：根据孔径、导管直径认真计算和复核首批砼数量。首批混凝土品质太差。原因：首批砼和易性太差，翻浆困难。或坍落度太大，造成离析。预防措施：搞好配合比设计，严格控制混凝土和易性。导管进浆。导管密封性差，在首批砼灌注后，由于外部泥浆压力太大，渗入导管内，造成砼与泥浆混和。12.1.2处理办法首批混凝土封底失败后，应拨出导管，提起钢筋笼，立即清孔。12.2供料和设备故障使灌注停工12.2.1事故原因和预防措施原因:由于设备故障，混凝土材料供应问题造成停工较长时间，使混凝土凝结而断桩。预防措施：施工前应做好过程能力鉴定，对于部分设备考虑备用；对于发生的事故应有应急预案。12.2.2处理方法如断桩距离地面较深，考虑提起钢筋笼后重新成孔。如断桩距离地面较浅，可采用接桩。如原孔无法利用，则回填后采取补桩的办法。12.3灌注过种中坍孔12.3.1事故原因和预防措施原因：由于清孔不当、泥浆过稀、下钢筋笼时碰撞孔壁、致使在灌注过程中发生坍孔。预防措施：详见第11.1.1节。12.3.2处理办法如坍孔并不严重，可继续灌注，并适当加快进度。如无法继续灌注，应及时回填重新成孔。12.4导管拨空、掉管。12.4.1事故原因和预防导管拨空原因：由于测量和计算错误，致使灌注砼时导管拨空，对管内充满泥浆；或导管埋深过少，泥浆涌入导管。预防措施：应认真测量和复核孔深、导管长度；应对导管埋深适当取保守数值。掉管原因：导管接头连接不符合要求；导管挂住钢筋笼，强拉拉脱等。预防措施：每次拆管后应仔细重新连接导管接头；导管埋深较大时应及时拆管。12.4.2处理办法混凝土面距离地面较深时应重新成孔。混凝土面距离地面较浅可采取接桩办法。12.5灌注过程中混凝土上升困难、不翻浆。12.5.1事故原因混凝土供料间隔时间太长，灌注停顿，混凝土流动性变小。混凝土和易性太差。导管埋深过大。在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低。导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大。12.5.2补救措施：提起导管，减少导管埋深。接长导管，提高导管内混凝土柱高。可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土。12.6灌注高度不够12.6.1事故原因和预防原因：测量不准确；桩头预留量太少。预防措施：可采用多种方法测量，确保准确；桩头超灌预留量可适当加大。12.6.2处理办法挖开桩头，重新接桩处理。