回转钻机施工作业指导书

1、京沪高速铁路JHTJ-3标段回转钻机施工作业指导书（报批稿）批 准 审 核 编 制 中国水电集团京沪高速铁路土建工程三标段项目经理部 回转钻机施工作业指导书1、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京沪高速铁路桥梁桩基实施细则施工图设计文件2、目的明确桥梁桩基回转钻机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。3、适用范围适用于京沪高速铁路土建三标段内泥浆固壁回转钻机钻孔灌注桩施工作业。4、施工方法及工艺要求根据现场实际地质情况采用回转钻机钻孔，吊车配合钻机安装钢筋笼，混凝土由搅拌站集中供应，搅拌输送车运输，混凝土输送泵泵送灌

2、注水下混凝土，其施工工艺流程见图如下：4.1 施工准备 4.1.1 钻孔场地在旱地时，应清除杂物、换除软土、平整压实，确保钻机底座下土坚实，防止产生不均匀沉陷。4.1.2 场地位于陡坡时，可用枕木或木挑架或型钢等搭设工作平台，确保钻机满足施工要求。4.1.3 场地为浅水时，可用筑岛方法或用围堰方法，根据现场情况经济比较而定，变水中施工为旱地施工。钻机就位钻 进终孔、清孔钢筋笼定位下导管、二次清孔隙灌注水下砼截桩头拔出护筒钻机钻头准备检查修补钻头钻孔检查钢筋骨架制作设置隔水栓测量砼面高度向孔中注清水或泥浆泥浆沉淀池泥浆池供水泥浆备料检测调整泥浆指标导管泌水检验砼运输砼检验否是桩位放样埋设护筒制作

3、护筒平整场地养 生桩身检测出搭设钻机平台钻孔桩施工工艺流程图4.1.4 当场地在深水区或水面较大时，采用水中打桩其上搭设工作平台或用船只（或浮箱）搭设平台。当用船只（或浮箱）施工时，必须锚固稳定，以免造成偏孔、斜孔、或其他事故。其顶面高度要考虑到高水位变化，施工时要高出水面0.5米到1米。平台须坚固稳定，能支承钻机和完成钻孔作业。4.1.5 制浆池、沉淀池和泥浆池，以及设置泥浆循环净化系统，应在计划施工场地或工作平台时一并考虑。4.1.6 场地准备要确保护筒安设方便，钻机就位稳固，转移运输方便，不防碍施工中设导向架，打插桩等。4.2 测量放样根据设计单位移交的测量控制点，布设施工测量控制网，依

4、据施工测量控制网进行施工放样。首先放出墩位中心线，再放各桩位中心线，并设置护桩（护桩应设置在稳定的基础上）并将放样结果报监理工程师核查，经监理同意后进行下一步施工。4.3 埋设钢护筒4.3.1 钻孔前应设置坚固、不漏水的钢护筒，钢护筒内径应大于钻头直径，使用回转钻机钻孔应比钻头大20cm。4.3.2 护筒顶面宜高出施工水位或地下水位1.5-2m，还应满足孔内泥浆面的高度要求，在旱地或筑岛时应高出施工地面0.5m。4.3.3 护筒埋设时应使护筒平面位置中心与桩设计中心一致，中心偏差不得大于5cm，倾斜度偏差不大于1%。岸滩上护筒埋深黏性土不小于1m，砂类土不小于2m，当表层土松软时，宜将护筒埋置

5、到较坚硬密实的土层至少0.5m，护筒四周回填黏土并分层夯实。可用锤击、加压、振动等方法下沉护筒。4.3.4 对于本标段内的部分孔桩钻孔时会遇到溶岩地质的孔桩，护筒应采用跟进作业。4.4 泥浆备制在砂类土、碎（卵）石土或黏土夹层中钻孔，应使用泥浆护壁。泥浆由水、粘土（膨润土）和添加剂组成。开工前要准备足量的粘土或膨润土，在黏性土中钻孔，当塑性指数大于15，浮碴能力满足施工要求时，可利用孔内原土造浆护壁。当泥浆性能指标不符要求时，可掺入碳酸钠、氢氧化钠或膨润土粉末，以提高泥浆性能。泥浆性能指标，应按地质情况确定，应符合下列规定：优质泥浆（稳定液）的固壁和悬浮钻碴效能高，在用正、反循环回转钻进直径1

6、.2m以上，孔深30m以上的井孔且地层松散易坍孔时，一般采用优质泥浆，其各项指标参见下表泥浆性能指标钻孔方法地层情况相对密度粘度（s）含砂率（%）胶体率（%）PH值正循环回转钻机一般地层1.051.201622496810易坍地层1.201.451928496810反循环回转钻机一般地层1.021.061620495810易坍地层1.061.101828495810卵石层1.101.152035495810注： 地下水位高或其流速大时，指标取高限，反之取低限； 地质较好，孔径或孔深较小时，指标取低限，反之取高限； 若当地缺乏优质粘土，不能调出合格泥浆时，可掺用填加剂以改善泥浆性能。 调制泥浆时

7、，先要将粘土或膨润土加水浸透，然后以搅拌机或人工拌制。为提高泥浆粘度和胶体率，可在泥浆中掺入适量的碳酸钠、烧碱等，其掺量应经试验决定。造浆后应试验全部性能指标，钻孔过程中应随时检验泥浆比重和含砂率，并填写泥浆试验记录表。根据钻孔方法和地层随时调整泥浆性能指标，以防坍孔。施工中注意泥浆的排放回收，防止污染环境。4.5 钻孔4.5.1 安装钻机钻机安装前，应检查钻机平台（陆域填土或水上平台）是否符合平台的设计要求，确保平整、稳固。钻机安装主要应控制钻机及钻架的稳固可靠性，保证位置准确。钻机安装完成后，应进行试运转，并检查下列各项，若不符合要求应进行调整、加固。1） 钻机平台、钻机及钻架稳定牢固，不

8、产生位移及沉降。2） 应对钢护筒的位置及直径进行复查，钻头、钻杆中心与护筒中心的偏差不得大于5cm。3） 电力及机械系统运转正常，备好造泥浆粘土和泥浆池。4） 钻机就位后，应测量护筒顶、平台标高，用于钻孔过程中进行孔深测量参考。孔内出土不得堆积在钻孔周围。5） 钻孔应连续钻孔，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。钻孔达到设计深度后，应对孔位、孔径、孔深和孔形等进行检查，并按规范填写钻孔记录表。孔位偏差不应大于10cm。4.5.2 钻进1） 正、反循环旋转钻机适用于黏性土、砂类土、碎石类土及岩石层，但反循环旋转钻机不适用于碎石、卵石直径大于钻杆内径2/3的地层。可按地质条

9、件、钻孔直径及深度选择钻机及钻头。2） 开钻前应在护筒内存进适量泥浆，开钻时宜低档慢速钻进，钻至护筒下1m后再以正常速度钻进。当使用反循环钻机钻孔，应将钻头提高距孔底约20cm，待泥浆循环畅通方可开始钻进。钻进速度应与泥浆排量相适应。并应保持护筒内应有的水头，对不同的地层采用不同的钻速钻压、泥浆比重和泥浆量。在易坍孔的砂土、软土等土层钻孔时，宜采用低速、轻压钻进，同时应提高孔内水头和加大泥浆比重。3） 在粘质土中钻进，由于泥浆粘性大，钻头所受阻力也大，易糊钻。宜选用尖底钻锥中等转速、大泵量、稀泥浆钻进。4） 在砂类土或软土层钻进时容易坍孔，宜选用平底钻头，控制进尺，低挡慢速、大泵量、稠泥浆钻进

10、。5） 在卵石、砾石类土层中钻进时，因土层软硬不均，会引起钻头跳动，钻杆摆动加大和钻头偏斜等现象，易使钻机因超负荷而损坏。宜采用低档慢速、优质泥浆、大泵量的方法钻进。6） 在岩石中钻进时应根据岩石的特性、风化程度、钻机的扭矩和提升能力选择适当的钻具和刃齿、压重块、钻进参数及泥浆指标。7） 无论正、反循环旋转钻孔时，须采取减压钻进，即使孔底承受的钻压不超出钻锥重力和压重块重力之和扣除浮力后的80，这样可使钻杆维持竖直受拉状态，使钻头竖直平稳旋转，避免或减少断钻杆及斜孔、弯孔和扩孔现象。8） 泥浆补充与净化：开钻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。每钻进2m或地层变化处，

11、应在泥浆槽中捞取钻渣样品，查明土类并记录，以便与设计资料核对。9） 测量：钻进过程中应经常测量孔深，并对照地质柱状图随时调整钻进技术参数。达到设计孔深后及时清孔提钻，清孔时以所换新鲜泥浆达到孔内泥浆含砂量逐渐减少至稳定不沉淀为度。4.5.3 检孔） 钻进中应用检孔器检孔，检孔器用钢筋笼做成，其外径等于设计孔径，长度等于设计孔径的46倍，按要求检查钻进中和终孔的孔径。 主筋（46根） 吊环 d 0.51.0d 4.06.0d 0.51.0d） 采用适当的器具及时检查孔的中心位置、孔径、孔深、倾斜度、孔内沉淀层厚度，各项技术指标超过允许偏差时，要认真研究处理。4.5.4 清孔清孔处理的目的是使孔底

12、沉碴(虚土)厚度、泥浆液中含钻碴量和孔壁垢厚度符合质量要求和设计要求，为水下混凝土灌注创造良好的条件。当钻孔达到设计高程后，经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认钻孔合格后，即可进行第一次清孔。1） 抽浆法清孔：采用反循环钻机钻孔时，可在终孔后停止进尺，一边利用钻机的反循环系统的泥石泵持续抽浆，把孔底泥浆、钻碴混合物排出孔外，一边向孔内补充经泥浆池净化后的泥浆，使孔底钻碴清除干净。抽浆清孔比较彻底，适用于各种钻孔方法的摩擦桩、支承桩和嵌岩桩。但孔壁易坍塌的钻孔使用抽浆法清孔时，操作要注意，防止坍孔。2） 换浆法清孔：采用正循环钻机钻孔时，可在终孔后停止进尺，稍提钻头离孔底1020cm空转，并

13、保持泥浆正常循环，以中速将相对密度1.031.10的较纯泥浆压入，把钻孔内悬浮钻碴较多的泥浆换出。直至孔底钻碴清除干净。3） 清孔应达到以下标准：孔内排出的泥浆手摸无23mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度1720s。同时保证水下混凝土灌注前孔底沉碴厚度：柱桩5cm、摩擦桩20cm。严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。4.6 钢筋笼制作、安装4.6.1 对于较短的桩基，钢筋笼宜制作成整体，一次吊装就位。对于孔深较大的桩基，钢筋笼需要现场焊接的，钢筋笼分段长度不宜少于18米，以减少现场焊接工作量。现场焊接须采用单面帮条焊接。4.6.2 制作时，按设计尺寸做好加强箍筋，标出主筋的位

14、置。把主筋摆放在平整的工作平台上，并标出加强筋的位置。焊接时，使加强筋上任一主筋的标记对准主筋中部的加强筋标记，扶正加强筋，并用木制直角板校正加强筋与主筋的垂直度，然后点焊。在一根主筋上焊好全部加强筋后，用机具或人转动骨架，将其余主筋逐根照上法焊好，然后吊起骨架阁于支架上，套入盘筋，按设计位置布置好螺旋筋并绑扎于主筋上，点焊牢固，最后安装和固定声测管。钢筋笼主筋接头采用双面焊，每一截面上接头数量不超过50%，加强箍筋与主筋连接全部焊接。钢筋笼的材料、加工、接头和安装，符合要求。4.6.3 钢筋骨架保护层的设置方法钢筋骨架保护层采用绑扎混凝土预制块的方法设置，混凝土预制块靠孔壁的一面制成弧面，靠

15、骨架的一面制成平面，并有十字槽。纵向为直槽，横向为曲槽，其曲率与箍筋的曲率相同，槽的宽度和深度以能容纳主筋和箍筋为度。在纵槽两旁对称的埋设两根备绑扎用的U型12号铁丝。垫块在钢筋骨架上的布置以钻孔土层变化而定，在松软土层内垫块应布置较密。一般沿钻孔竖向每隔2米设置一道，每道沿圆周对称的设置4块。4.6.4 骨架的运输无论采取何种方法运输骨架，都不得使骨架变形，当骨架长度在6m以内时可用两部平板车直接运输。当长度超过6米时，应在平板车上加托架。如用钢管焊成一个或几个托架用翻斗车牵引，可运输各种长度的钢筋笼，或用炮架车采用翻斗车牵引或人工推，也可运输一般长度的钢筋笼。4.6.5 骨架的起吊和就位钢

16、筋笼制作完成后， 骨架安装采用汽车吊，为了保证骨架起吊时不变形，对于长骨架，起吊前应在加强骨架内焊接三角支撑，以加强其刚度。采用两点吊装时，第一吊点设在骨架的下部，第二点设在骨架长度的中点到上三分点之间。对于长骨架，起吊前应在骨架内部临时绑扎两根杉木杆以加强其刚度。起吊时，先提第一点，使骨架稍提起，再与第二吊同时起吊。待骨架离开地面后，第一吊点停吊，继续提升第二吊点。随着第二吊点不断上升，慢慢放松第一吊点，直到骨架同地面垂直，停止起吊。解除第一吊点，检查骨架是否顺直，如有弯曲应整直。当骨架进入孔口后，应将其扶正徐徐下降，严禁摆动碰撞孔壁。然后，由下而上地逐个解去绑扎杉木杆的绑扎点及钢筋十字支撑

17、。当骨架下降到第二吊点附近的加强箍接近孔口，可用木棍或型钢（视骨架轻重而定）等穿过加强箍筋的下方，将骨架临时支承于孔口，孔口临时支撑应满足强度要求。将吊钩移到骨架上端，取出临时支承，将骨架徐徐下降，骨架降至设计标高为止。将骨架临时支撑于护筒口，再起吊第二节骨架，使上下两节骨架位于同直线上进行焊接，全部接头焊好后就可以下沉入孔，直至所有骨架安装完毕。并在孔口牢固定位，以免在灌注混凝土过程中发生浮笼现象。骨架最上端定位，必须由测定的孔口标高来计算定位筋的长度，并反复核对无误后再焊接定位。在钢筋笼上拉上十字线，找出钢筋笼中心，根据护桩找出桩位中心，钢筋笼定位时使钢筋笼中心与桩位中心重合。然后在定位钢

18、筋骨架顶端的顶吊圈下面插入两根平行的工字钢或槽钢，在护筒两侧放两根平行的枕木（高出护筒5cm左右），并将整个定位骨架支托于枕木上。钻孔桩钢筋骨架允许偏差序号项 目允许偏差1钢筋骨架在承台底以下长度±100 mm2钢筋骨架直径±20 mm3主钢筋间距±0.5d 4加强筋间距±20 mm5箍筋间距或螺旋筋间距±20 mm6钢筋骨架垂直度1%注：d为钢筋直径，单位：mm4.7 砼灌注4.7.1导管技术要求灌注水下砼采用钢导管灌注，采用导管内径为25-30cm。导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，严禁用压气试压。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1

19、.5倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注砼时最大内压力Pmax(即导管总重加管内堵满混凝土重量之和)。4.7.2 安装导管导管采用25-30钢管，每节24m,中间节用2m,底节可为4 m配12节11.5m的短管。钢导管内壁光滑、圆顺，内径一致，接口严密。导管直径与桩径及混凝土浇筑速度相适应。使用前进行试拼和水密、承压和接头抗拉试验，按自下而上顺序编号和标示尺度。导管组装后轴线偏差，不超过钻孔深的0.5%并不大于10cm，水密试验时水压力不小于井孔内水深的1.5倍。导管长度按孔深和工作平台高度决定。漏斗底距钻孔上口，大于一节中间导管长度。导管接头法兰盘加锥形活套，底节导管下端不得有法兰盘

20、。采用螺旋丝扣型接头，设防松装置。导管安装后，其底部距孔底有 250 400mm 的空间。4.7.3 二次清孔浇筑水下混凝土前应检查沉渣厚度，沉渣厚度应满足设计要求；当设计无要求时：柱桩不大于5cm；摩擦桩不大于20cm。如沉渣厚度超出规范要求，则利用导管进行二次清孔。4.7.4 混凝土配制1） 配制砼所用材料应符合下列要求：a、采用水泥的初凝时间不宜早于2.5小时，水泥的标号不宜低于425号。b、粗骨料宜优先选用卵石，如采用碎石，宜适当增加含沙率，骨料最大粒径不应大于导管内径的1/61/8和钢筋最小净距的1/4，同时不应大于40mm。c、细骨料宜采用级配良好的中砂。） 砼的含砂率宜采用405

21、0%，水灰比宜采用0.50.6，有试验依据时，含砂率和水灰比可以酌情加大或减小。） 砼的拌和物应有良好的和易性，在运输和灌注过程中无显著的离析、泌水，灌注时保持有足的流动性，其坍落度宜为1822cm。4） 每立方米砼的水泥用量，一般不小于350kg，如采用粉煤灰双掺，还可酌情减少。4.7.5 首批封底混凝土计算和控制首批封底混凝土数量，下落时有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并能把导管下口埋入混凝土不小于1m不不宜于大于3m深。足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开，是控制桩底沉渣，减少工后沉降的重要环节。1） 首批灌注砼的数量公式（例桩径D=1.25）：VD2/4(H1+H2)+d2

22、/4h1；h1=Hwrw/rC；导管底口与孔底的距离为25-40cm，H1表示砼桩底到导管底口的高度，H2表示首批灌注砼的最小深度（导管底口到砼面的高度）为1m，h1表示泥浆底部到砼面的高度，保证导管埋入砼中的深度不小于1m。h1= Hwrw/rC=11*68/24=31.17mVr1.25=3.14*(1.25/2)2*（H1+1）+3.14*（0.25/2）2/4h1 =3.14*(1.25/2)2*(0.5+1)+3.14*(0.25/2)2/4*31.17 =2.23m3对孔底沉淀层厚度应再次测定。如厚度符合设计要求,然后立即灌注首批砼。2） 箭球、拨栓或开阀打开漏斗阀门，放下封底砼，

23、首批砼灌入孔底后，立即探测孔内砼面高度，计算出导管内埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。如发现导管内大量进水，表明出现灌注事故。4.7.6 水下混凝土浇灌桩基混凝土采用罐车运输配合导管灌注，灌注开始后，应紧凑连续地进行，严禁中途停工。在灌注过程中，应防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测探不准确；应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除；导管的埋置深度应控制在24m。同时应经常测探孔内混凝土面的位置，即时调整导管埋深。导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。如导管法兰卡挂钢筋骨架，可转动导管

24、，使其脱开钢筋骨架后，再移到钻孔中心。拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15min。要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中。要注意安全。已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐。在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。当混凝土面升到钢筋骨架下端时，为防钢筋骨架被混凝土顶托上升，可采取以下措施：尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混凝土的流动性过小。当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时，应使导管底口处于钢筋笼底口3m以下和1m以上处，并慢慢灌注混凝土，以减小混凝土从导管底口出

25、来后向上的冲击力；当孔内混凝土进入钢筋骨架4m5m以后，适当提升导管，减小导管埋置长度，以增加骨架在导管口以下的埋置深度，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。混凝土灌注到接近设计标高时，要计算还需要的混凝土数量（计算时应将导管内及混凝土输送泵内的混凝土数量估计在内），通知拌和站按需要数拌制，以免造成浪费。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,而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大.如在这种情况下出现混凝土顶升困难时,可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使灌注工作顺利进行。在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。因为高性能混凝土粉煤灰掺量较大，粉煤灰可能上浮堆积在桩头，加灌高度应考虑此因素。为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌100cm以上，以便灌注结束后将此段混凝土清除。在灌注混凝土时，每根桩应至少留取2组试件，对于桩长较长、桩径较大、浇筑时间很长时，根据规范要求增加。如换工作时，每工作班都应制取试件。试件应施加标准养护，强度测试后应填试验报告表。强度不合要求时，应及时提出报告，采取补救措施。有关混凝土灌注情况，在灌注前应进行坍落度、含气量、入模温度等检测