钻孔灌注桩冲击钻机成孔作业指导书

陕西省绥延高速公路土建4标编号：钻孔灌注桩冲击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20页陕西省绥延高速公路土建4标钻孔灌注桩冲击钻机成孔作业指导书1．适用范围本作业指导书适用于公路土建工程细粒土、粗粒土、卵砾石土、软岩、溶岩地区等复杂地质条件下孔径80～200cm的桥梁桩基施工。2．作业准备2.1技术准备2.1.1内业技术准备作业指导书编制后，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，澄清有关技术问题，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。对参加施工人员进行上岗前技术，考核合格后持证上岗。图2.1.1操作人员上岗证书2.1.2外业技术准备施工作业层所涉及的各种外部技术数据收集，包括桩径、桩长及地层情况。修建生活房屋，配生活、办设施，满足主要管理、技术人员进场生活、办公需要。已完成现场踏勘，对妨碍施工或对安全操作有影响的既有架空管线、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。第2页/共20页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或柴油机。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。图2.1.2-1泥浆池开挖及防渗措施水上作业已搭设了工作平台。准备一定数量的造浆黏土。用全站仪、GPS全球定位系统等准确放样各桩位中心，用十字桩固定位置，用水准仪测量地面高程，确定钻孔深度；测好的桩位必须复测，误差控制在5mm以内。图2.1.2-2桩位测量及十字桩埋设2.2机械设备、材料及试验准备施工场地已平整，便道已修建，机械设备已进场，机械性能良好，数量满足进度及工期要求。施工所需的测量、试验设备已检测、标定完毕，可以进行使用。施工所需钢材、水泥、砂石等材料已进场并进行检验，已取得各种原材料及其抽检试验报告第3页/共20页混凝土已完成配合比设计，其报告及有关资料已经过相关单位审批，允许施工中使用。图2.2-1钻孔施工前进行场地平整、施工便道修筑图2.2-2湿润后进行校核3．技术要求3.1所有使用的机械及设备具有合格的出厂证明及使用期限。3.2在使用的原材料应具有质量合格证并按相关要求抽检合格。3.3在进行大面积钻孔施工前应按照《高速公路桥涵工程施工质量验收暂行标准》相关要求进行施工工艺试验，确定工艺参数，并报监理单位确认。3.4钻机就位、成孔时，必须通知现场监理进行确认。3.5桩位放样、成孔质量及状体质量必须满足《高速公路桥涵工程施工质量验收暂行标准》、《高速公路桥涵工程施工技术指南》、施工图设计文件及业主相关文件的要求。3.6为防止冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇灌混凝土强度，应待邻孔混凝土抗压强度达到2.5MPa后方可开钻。第4页/共20页4．施工程序与工艺流程4.1施工程序钻孔灌注桩钻孔的主要施工程序为：测量放线→埋设护筒→钻机就位→泥浆制备→冲击钻进→检孔→制作安装钢筋骨架→清空→检查验收等。4.2工艺流程4.2.1冲击钻施工工艺及质量控制流程如下图4.2.1所示：图4.2.1冲击钻施工工艺及质量控制流程4.2.2钻孔灌注桩质量检验控制流程详见图4.2.2第5页/共20页图4.2.2钻孔灌注桩质量检验控制流程图5．施工要求5.1施工准备5.1.1场地平整、搭设平台施工前钻孔场地应清楚杂物、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。5.1.2测量放线采用全站仪或GPS全球定位系统与钢尺相结合的方法进行桩位放样，根据设计桩位图，用全站仪或GPS全球定位系统将桥墩台位置每一根桩的中心测出并用水泥包裹，然后在中心桩的前后左右设置护桩，测量人员、技术人员、钻机长应根据桩位图及桩间距对桩位逐桩复核，并形成测量交接桩记录，复核要求后第6页/共20页由技术人员报监理单位复核。5.2埋设护筒5.2.1现场监理对桩位测量复核合格后，即可进行护筒的埋设。5.2.2护筒采用厚为6～10mm的钢板，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，护筒宜埋入河床以下1m。5.2.3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。5.2.4护筒埋设好后，应设置好护桩，拉出十字线，以便监理现场检查。5.3钻机就位安装钻机时要求底部垫平，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。5.4泥浆制备5.4.1旱地泥浆池：用挖掘机挖坑作为泥浆池和沉淀池（需要时，内壁用黏性土抹平）；泥浆池位置的确定不影响后续工程施工，一般情况设在墩与墩之间。5.4.2泥浆在冲击钻孔中起护壁和悬浮钻渣的作用。应备用足够的造浆优质黏土。泥浆性能指标应符合下列要求：1比重泥浆的比重是泥浆与4℃时同体积水的重量比。入孔泥浆的比重为1.1~1.3,孔底泥浆比重，砂黏土不宜大于1.3，圆砾土不宜大于1.4,岩石不宜大于1.2。2黏度泥浆的黏度是指泥浆运动时，各分子或颗粒之间产生的内摩擦力。入孔黏度一般地层（砂质黏土及黏质砂土，容许承载力在1.0kg以上的地层）为16~22s，松散易坍地层为19~28s。3含砂率泥浆含砂率是泥浆内所含砂占黏土颗粒的体积百分比。含砂率大，会降低黏度，增加沉淀，磨损钻具。新制泥浆的含砂率不宜大于4%。4胶体率第7页/共20页泥浆的胶体率是指泥浆静止后，其中呈悬浮状态的黏土颗粒与水分离的程度。胶体率高，则黏土颗粒不易沉淀，悬浮钻渣的能力高，否则反之。泥浆胶体率不小于95%。5pH值泥浆的pH值是衡量泥浆酸碱度的。pH值过小，失水量会急剧上升；pH值过大，泥浆滤液将渗透到孔壁的黏土中使孔壁表面软化，黏土颗粒之间的凝聚力减弱，造成裂解而使孔壁坍塌。pH值应大于6.5，一般以8～10为适当。pH值偏小时，可根据试验在泥浆中投放适量的NaOH或N𝑎2𝐶𝑂3。5.4.3泥浆循环系统平面布置见图5.4.35.5钻进5.5.1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厚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，向孔中导入黏土，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。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。5.5.2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，如泥第8页/共20页浆有损耗、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。5.5.3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。同时注意图层的变化，在岩、土层变化处应捞取渣样，判明土层并记入记录表中以便与地质剖面图核对。5.5.4钻进过程中，应随时对孔位中心进行复查，主要办法是将钻头自然垂吊于孔中，用护桩拉十字线将孔位中心恢复，用钢尺测量十字线中心与钻头吊绳之间的偏差，发现超出50mm时，及时分析原因进行纠偏。5.6检孔5.6.1钻孔完成后，用检孔器进行孔径、孔深、孔型、成孔倾斜度的检测。检孔器的外径、长度、重量要严格按照技术人员的交底进行加工制作。成孔孔径不得小于设计孔径，成孔深度不得小于设计孔深，成孔倾斜度不大于1%。5.6.2倾斜度检测采用吊车吊放检孔器进行，用吊车下放检孔器到孔底，通过量测吊锤底部与钢丝绳的偏斜距离，并通过三角关系推算成桩的垂直度。5.7第一次清孔检孔合格后，即进行第一次清孔，清孔的目的是使孔底沉渣、泥浆相对密度、泥浆中含钻渣量等指标符合规范要求，泥浆指标检测由现场试验人员进行，达到指标要求后，第一次清孔结朿。5.8第二次清孔第一次清孔结朿后，报请监理检验，监理同意后进行钢筋笼吊装、导管安装。钢筋笼吊装、导管安装结朿后，现场作业工班、技术人员、质检人员先进行泥浆指标、沉渣厚度的自检，泥浆各项指标如符合规定，且沉渣厚度符合要求，由质检人员负责向监理工程师报检，监理工程师检查合格后，即可转人下道工序施工。如果不符合上述程序和检测指标，需进行二次清孔，重新履行各项程序，直至符合要求为止。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施工人员应结合施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置，每台冲击钻配备的施工人员见表6.2-1所示。表6.2-1每个作业循环人员配置表第9页/共20页班组长1人技术员兼安全员1人质检员1人钻机操作手1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。第10页/共20页表7.2-2外加剂种类表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等有机外加剂在夏季变质硫化钠8.主要机具设备8.1主要机械：冲击钻机1台。8.2辅助机械、设备：钻头2个、搅拌机1台、泥浆泵1台、电焊机1台、氧气瓶1个、空压机1台、乙炔瓶若干、挖掘机1台、千斤顶1个、抽渣筒1套、验孔器及测绳各1套。9.质量控制及检验9.1.1钻孔作业要求1钻孔就位前，应对钻孔的各项准备工作进行检查，包括场地与钻机坐落处的平整和加固、主要机具的检查与安装。2采用冲击钻机。使用卷扬机起吊锥头时，卷扬机钢丝绳通过三角立架上段的滑轮与锥头连接，放开卷扬机，锥头自然下落，锥头的冲击作用使岩土破碎，部分被挤入孔壁。泥浆将渣土悬浮排出孔外，同时平衡部分孔壁土压力和水压力，保持孔壁稳定。锥体一般为圆柱形，用钢材制成，锥头成“十”字形，利于破碎岩石。土质地层可选用60~80cm的细锥头钻进，然后再用大锥头扩孔至设计孔径。卷扬机可以人工操作，也可以选用自动操作设备。第11页/共20页3开孔是应低锥密击。如表土为淤泥、松散细砂等软弱土层，可加黏土块小片石，反复冲击造孔壁，保证护筒的稳定。4须及时填写施工记录表，交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。5钻机底座和顶端要平稳，在钻进和运行中不应产生位移和沉陷。回转钻机顶部的起吊滑轮缘、转盘中心和桩位中心三者应在同一铅垂线上，偏差不超过2cm。6必须保证泥浆的供给，使孔内浆液稳定。7钻孔作业应分班连续进行，经常对钻孔泥浆性能指标进行检验，不符合要求时要及时调整。8每班检查孔体偏斜情况，及时采取纠偏措施