钻孔灌注桩旋挖钻机成孔作业指导书

陕西省绥延高速公路土建4标编号：钻孔灌注桩旋挖钻机成孔作业指导书单位：编制：审核：批准：中铁二局陕西省绥延高速土建4标项目经理部二零一六年十一月第1页/共13页陕西省绥延高速公路土建4标钻孔灌注桩旋挖钻机成孔作业指导书1．适用范围本作业指导书适用于绥延高速公路各种土质层和砂类土、碎（卵）石土或中等硬度以下基岩的桩基施工。2．作业准备2.1内业技术准备开工前，技术人员应对施工图纸及相关的通用图纸和实施性施工组织设计进行认真阅读和审核，熟悉高速公路施工作业指南、验收标准以及相关的规范。制定安全保障措施及应急预案。对进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。对考核合格的作业人员进行技术交底。2.2外业技术准备修建钢筋加工厂并配齐生活、生产及办公设施，满足施工生产需要。复核测量导线点、水准点，对场地进行平整，连通施工便道及用电、用水，备齐各种原材料和安全防护设备。3．技术要求3.1桩基进行施工放样之前，必须对各桥墩台里程桩号、桩位坐标、设计标高等数据进行复核计算，如计算结果与设计不符，应及时通知设计单位复查。3.2护壁泥浆应采用砂浆搅拌机拌和，其性能应满足要求。3.3在大面积施工展开前，应进行钻孔工艺试验，并进行总结。3.4桩基成孔后必须测量孔径、孔位，检查桩底岩层高程和嵌岩深度，确认无误方可灌注混凝土。3.5各项规定及允许偏差第2页/共13页3.5.1轴线偏差：单桩为50mm，群桩为100mm3.5.2孔径：不小于设计孔径3.5.3倾斜度：小于1%3.5.4桩长：不短于设计值，对于支撑桩需满足嵌岩深度不小于4m且不小于2d3.5.5摩擦桩桩底沉渣厚度t：桩径d≤1.5m时t≤300mm；桩径＞1.5m时t≤500mm且0.1＜t/d＜0.33.5.6支撑桩和嵌岩桩桩底沉渣厚度t：桩径d≤1.5m时t≤50mm，桩径＞1.5m时t≤100mm3.6钻孔灌注桩应严格清孔，确保混凝土质量及桩基础承载力的要求。3.7本标段桥梁桩基持力层多为强风化砂岩、中风化砂岩，桥梁桩基础均采用钻孔灌注桩，严禁使用挖孔桩。4．施工程序与工艺流程4.1施工程序旋挖钻机作业施工程序为：施工准备→桩基工艺试验→工艺总结→测量放样→护筒埋设（泥浆制备及测试）→钻机就位→钻孔→补浆→孔深测量→地质确认→清孔→成孔。4.2工艺及质量控制流程钻孔灌注桩施工工艺及质量控制流程如下图4.2-1所示：第3页/共13页图4.2-1钻孔灌注桩施工工艺及质量控制流程5．施工要求5.1施工准备5.1.1岗前培训桩基施工前，操作人员需接受工区项目组织的操作技能、安全教育培训，培第4页/共13页训合格后，方可持证上岗作业。尤其对有要求的特殊工种（如钻机司机）培训，必须考核合格上岗作业。5.1.2场地踏勘进行场地踏勘，对既有架空电线、地下电缆、给排水管道等设施进行排查，如果妨碍施工或对安全操作有影响，应采取清除、移位、保护等措施妥善处理。5.1.3地质调查桩基施工之前需要根据设计提供的地质报告了解施工部位的地质情况，确定合适的钻头类型。5.1.4施工机具根据旋挖钻机施工的要求，准备满足要求的设备，如旋挖钻机、泥浆泵、导管、电焊机、氧气瓶、乙炔瓶、挖掘机、泥浆搅拌机、自卸汽车等，并调试至最佳使用状态，测绳需标定后方可使用。图5.1-1测绳湿润后进行校核5.1.5场地平整及布置平整场地，以便钻机安装和移位。对不利于施工机械运行的松散场地，应采取硬化、加固措施。场地要采取有效的排水措施。第5页/共13页图5.1-2钻孔施工前进行场地平整、施工便道场地布置应根据施工组织设计，合理安排泥浆池、沉淀池的位置，沉淀池的容积应满足2个孔位以上排放的需要。5.1.6泥浆池开挖以及泥浆制备施工前确定泥浆池的位置及大小，一般相邻墩位的桩基可共用一座泥浆池，泥浆池大小按钻机使用数量来开挖。泥浆池开挖按照1:0.75进行放坡，开挖完成后设置1.5m高的钢管栏杆，并用绿色密目网围护，将标识牌、警示牌悬挂在醒目位置。泥浆池制备泥浆前在底部和四周用厚塑料薄膜护底防渗。图5.1-3泥浆池开挖及防渗措施泥浆的制备采用泥浆搅拌机进行，泥浆采用造浆能力强的膨润土来制备。泥浆制备完成后应测其各项指标并报现场监理工程师验收，合格后方可使用。5.1.7施工核对对照技术交底和设计图纸，通过计算标高符合桩径、桩长及桩顶、底标高，防止出现施工质量事故。5.2施工工艺5.2.1测量放样首先放出墩位中心线，再根据图纸桩位坐标进行桩基孔位中心点的精确放样，并由中心点引出四个护桩点，护桩要固定在稳定的基础上并采取有效固定措施，防止护桩位移，四点护桩用在后续施工中随时检测孔位、钢筋笼偏位情况，并测量地面标高，并将放样结果报监理工程师，经同意后方可下一步工序施工。桩位中心点误差控制在50mm内。第6页/共13页图5.2-1桩位测量及护桩埋设5.2.2钻机就位钻机就位前检查钻机的工作性能，确保钻机各系统正常运行。钻机钻头的尖端正对标注的桩位中心点，用垂球及钻机仪表控制钻杆的垂直度和钻机机身的水平，并保证钻架上的起吊滑轮、钻杆中心及转盘中心在同一条铅垂线上，保证钻机底座和顶端平稳。钻机停位回转中心距孔位在3~4.5m之间，检查在回转半径内是否有障碍物影响回转。5.2.3护筒埋设旋挖钻机使用的钢护筒采用10mm厚的钢板卷制而成，每节高度为1.5m~2m。钢护筒的内径比钻头直径大10~15cm，比桩径大20~30cm，护筒长度根据地质情况确定。钢护筒中心与桩位中心应重合，采用钻机钻头埋设。钻头先钻至护筒底位置，然后提出钻头且用钻头将钢护筒压入预定位置，四周用黏土夯填密实。钻头贯压护筒时要在护筒各个方向均匀贯压，防止护筒在贯压中出现倾斜。护筒贯压到位后使用水平尺、垂球检查护筒的垂直度，并报现场监理工程师。图5.2-2施工用护筒及现场开挖护筒导向坑洞5.2.4钻机钻孔第7页/共13页钻孔前在护筒顶面依照护筒壁上的护筒顶面中心标识挂设十字线，然后对中钻头中心。钻头中心与护筒中心偏差不得大于5cm。成孔前必须检查钻头钻头直径、钻头磨损情况，施工过程中磨损超标的钻头及时更换。旋挖钻机配备电子控制系统显示并调整钻进时的垂直度，通过电子控制和人工用垂球观察两种方式来保证钻杆的垂直度，从而保证成孔的垂直度。同时在每一次钻机提钻倒渣复位后检查钻头是否对中。开钻时，先启动泥浆泵和转盘，使之空转一段时间，待泥浆输进钻孔中高于护筒底部至少0.5m以上并不得低于地下水位方可开始钻进。开始钻进时，低挡慢速钻进，待钻进深度超过护筒刃脚处按正常速度钻进。起、落钻头速度要均匀，不得过猛或骤然变速。孔内出渣应立即清走，不得堆积在钻孔周围。钻孔作业分班连续进行，一次成孔。在钻进过程中，现场施工人员记录成孔过程的各种参数，依照地质报告随时观察钻渣情况与地质报告对照，并准确取样报现场监理工程师确认地质情况。钻孔过程中必须记录钻进深度、泥浆指标钻孔异常等情况，记录需认真、及时、准确、清晰，且交接班时要做好交接记录。钻进过程中产生的泥浆、钻渣经沉淀池净化处理后方可排放。钻至桩孔设计标高后，钻头在不加压的情况下就地旋转数圈，再提钻，保证钻头尽可能取渣时又可避免超钻。5.2.5成孔检查在桩基显示器显示孔底到达设计桩底标高后，停止钻进，在现场监理工程师在场的情况下，对护筒顶面标高、孔位中心偏差、、孔径、孔深、钻孔垂直度、孔底沉渣厚度等采用测量仪器、测绳、验孔器等进行检查，签字确认合格。验孔器长度为4倍桩基直径，外径不得小于钻孔钻孔桩直径，验孔器按照钢筋笼的形式加工。钻孔倾斜度通过验孔器检验，验孔器在孔顶对中护筒中心下落后，通过在护筒顶观测吊绳相对于竖直垂线偏移情况可计算成孔后的倾斜度。具体做法如下：在验孔器下放到指定位置后在吊点上系一垂球，然后在垂球的吊绳上用毫米尺标定好从垂球系点开始的1m位置，待垂球静止后用毫米尺测第8页/共13页量垂球吊绳到验孔器吊绳的距离E（单位mm）。此时验孔器所处位置桩孔的倾斜度为i=E×100%/1000，如图5.2-3所示。图5.2-3钻孔倾斜度测量示意图5.2.6弃渣、清孔钻孔弃渣可采用泥浆循环和抽渣桶等方法。如采用抽渣桶弃渣，在钻进4~5m后，每钻进0.5~1m应抽渣一次，并补给泥浆，灌注清水。钻到施工图标示桩底标高后，应立即清孔。当钻进深度达到设计要求时，应对孔深、孔径、孔位和孔形进行检查，满足设计要求后，经现场监理工程师签认后方可进行清理和灌注水下混凝土的混凝土的准备工作。（1）清孔方法掏渣法使用于各类土层中用钻孔的各类摩擦桩的初步清孔；喷射法和砂浆悬浮法适用于其他配合其他清孔方法的辅助手段。（2）钻孔桩清孔对于原土造浆的钻孔，钻到设计标高后，可采用钻头空转不进尺的方法，循环换浆，泥浆比重在1.05~1.1左右。第9页/共13页清孔后的孔底沉渣厚度，支撑桩和端承桩不得大于50mm或设计规定值；摩擦桩不得大于300mm或设计规定值。在灌注水下混凝土前必须复测沉渣厚度，沉渣超过规定值应重新清孔，符合规定后方可灌注水下混凝土。（3）清孔注意事项清孔应向孔内补充清水或泥浆，保持孔内水头，防止塌孔。不得用加大孔深的办法代替清孔。柱桩孔在灌注混凝土前向孔底射水或压气3~5min，翻动孔底沉渣，然后进行灌注，射水压力比孔底压力大0.5Mpa。各环节施工应衔接紧密，缩短工艺间隔时间。5.2.7钻孔与灌注作业的连续性钻孔完成后，应立即组织钢筋笼安装和水下混凝土灌注工作，在此过程中，应保持孔内水头，避免塌孔。为保证施工的连续进行，应做好以下工作：（1）钢筋笼应提前制作。如果钢筋笼长度超过吊装能力，可以分段制作，向孔内安装时现场焊接或采用套筒连接。（2）提前完成机械设备和施工器具的准备工作。（3）按规定的时间提前约现场监理工程师到现场查验成孔、钢筋笼、混凝土配合比及原材料，混凝土质量，避免停工待捡。5.2.8注意事项钻孔灌注桩因其施工情况的特殊性，钻孔时可能遇到的不稳定因素较多，因此开钻前应制定详细可行的钻孔灌注桩施工方案、技术交底及施工作业指导书，包括施工工艺、设备安排、相关人员培训、事故预案、安全环保专项方案等，并配备发电机以防突然停电造成停工。每钻进2m或地层变化时应捞取钻渣样品，查明地质情况是否与设计相符。钻孔过程中必须安排旁站人员旁站，随时记录钻孔、地质等参数，发现问题及时解决。6．劳动组织6.1劳动力组织方式：采用劳务分包的组织模式。6.2施工人员根据工艺试验和配备的人员、机械选用最佳组合，人员配置如下表第10页/共13页6.2-1所示。表6.2-1每个作业循环人员配置表班组长1人技术员兼安全员1人质检员1人钻机操作手2人普工（协助钻机施工）3人装载机驾驶员1人7.材料要求7.1护筒：采用10mm厚钢板卷制而成，一般高度1.5~2m。7.2泥浆：泥浆种类见下表7.2-1所示，钻孔常用黏土泥浆与膨润土泥浆。表7.2-1常用泥浆种类表泥浆种类主要材料外加剂膨润土泥浆膨润土、水分散剂、增黏剂、防漏剂聚合物泥浆聚合物、水加重剂CMC（钠羧甲基纤维素）泥浆膨润土、CMC、水分散剂黏土泥浆黏土、水、纯碱、外加剂分散剂、增黏剂对泥浆材料的要求：（1）黏土：粒径小于0.005mm，颗粒含量大于50%，塑性指数大于25%~30%，含砂量小于6%，SiO2和Al2O3之比为3~4以上，富含Na+、K+等亲水阳离子，水溶液呈碱性，Ca2+小于70mg/L，氯化物小于300mg/L。（2）膨润土：主要有造浆率、失水量、含水量、筛余量及屈服值等指标，应符合有关标准。（3）水：淡水。（4）外加剂。见表7.2-2所示。表7.2-2外加剂种类表第11页/共13页种类使用目的常用物质分散剂防水泥、盐分对泥浆的污染，污染后泥浆再生。增强防坍作用没提高泥水分离性Na6P6O18、Na6P3O10、Na2CO2、NaHCO3、木质素、腐殖酸增黏剂防孔壁坍塌，提高钻孔效率，对泥浆有保护膨润土的凝胶作用CMC（钠羧甲基纤维素）加重剂增加泥浆比重，提高孔壁稳定性重晶石、铁砂、铜矿石、方铅矿粉末防漏剂防止泥浆漏入土中锯末、稻草、水泥盐水泥浆剂在盐水中湿胀并提高黏度防腐剂防止CMC等有机外加剂在夏