钻孔灌注桩冲击钻机成孔施工作业指导书

1、.钻孔灌注桩冲击钻机成孔施工作业指导书1、适用范围 本作业指导书适用于新建武汉至十堰铁路HSSG-10标段桥梁工程的桥梁桩基施工。2、作业准备2.1制作和埋设护筒护筒采用厚为6-10毫米的钢板，其内径应大于钻头直径40厘米，埋设护筒时应使护筒顶高出施工水位或地下水位1.52.0米，并高出施工地面0.3米，尽可能将护筒埋置在较坚硬密实的土层中至少0.5米，在岸滩上埋设护筒时应在护筒底口下及四周围填粘土，并分层夯实，可用锤击、加压、震动等方法下沉护筒。在水中平台上下沉护筒，应有导向设备，控制护筒位置。护筒平面位置偏差不得大于50mm，护筒斜度不得大于1% 。2.2主要机具设备钻架 钻架除应有足够的

2、结构强度外，还应考虑承受反复冲击荷载的结构刚度，如不能满足上述要求时，应采用缆风或撑杆等加固，钻架底座应抄平、垫实，使之平稳牢固，不产生位移和沉陷。钻头 钻头采用十字型冲击钻头。钻头由锥身、刃脚和转向装置三部分组成。锥身提供钻头所必须的重量和冲击动能，锥身重量愈大，冲击破碎能量愈大，钻进效率相应提高，但应考虑卷扬机的起重能力。刃脚位于钻头的底部，是直接冲击、破碎土岩石的部件。其下口应用优质焊条（D212）堆焊耐磨层10毫米厚，刃口角度应视地层种类而变化，底刃中心宜略高，形成 角。钻岩时，其参考尺寸为：刃中角度=90度，=60度，=170度。弧形刃外壁倾角=15度。转向装置为钨金套，设于钻头顶部

3、，利用绳卡使之与起吊钢丝绳联结。转向装置是使钻头能冲击成圆孔的关键部件。要求钨金套上的钢丝绳与起吊用的钢丝绳直径相同，捻扭方向一致，绳卡一正一反间距均匀，其间距不应小于钢丝绳直径的6倍。绳卡数量足够，使钢丝绳连接牢固可靠。钢丝绳必须选用软性、优质、无死弯和无断丝者，安全系数不应小于12。取渣筒 取渣筒用5-10毫米厚的钢板卷制成直园柱形状其直径为孔径的60%-80%，高度为1.5米-2.0米，下端为碗形活门。对碗形活门之要求甚严。不能因为泥浆太浓从取渣筒中浮出，也不能从取碴筒中掉出；不能太重，否则，无法取到孔底沉碴；不能太轻，否则碗形活门无法落入沉碴内。(3)泥浆泥浆在冲击钻孔中起护壁和悬浮钻

4、碴的作用。应备用足够的造浆优质粘土。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，孔底泥浆比重不宜大于：砂粘土1.3；大漂石、卵石1.4；岩石1.2 。2）粘度 泥浆的粘度是指泥浆运动时，各分子或颗料之间产生的内磨擦力。入孔粘度一般地层（砂质粘土及粘质砂土，容许承载力在1.0kg以上的地层）为1622s；松散易坍地层为1928s。3）含砂率 泥浆含砂率是泥浆内所含砂扣粘土颗料的体积百分比。含砂率大，会降低粘度，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 泥浆的胶体率是指泥浆静止后，其中呈悬浮状态的粘土颗粒与水分离

5、的程度。胶体率高，则粘土颗粒不易沉淀，悬浮钻碴的能力高，否则反之。泥浆胶体率不小于95%。5）PH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粘土中使孔壁表面软化，粘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Na2Co 3。2.3作业条件（1）鉴于本地区地质情况较为复杂，施工前一般都要提出地质钻孔资料。（2）结合现场实际情况，做好施工组织设计，提出保证工程质量和施工安全的技术措施。开工前必须向工班做好技术交底工作。（3）组织机械设备和物资进场

6、，包括钢护筒、钻头、5t卷扬机、泥浆泵和起重设备。搭设施工平台的用料，制浆粘土和钢筋、水泥、砂石料等陆续到场。物资设备不具备施工条件时，不得开工。（4）钻头的选择可根据钻孔直径、钻孔类型及地质条件等比较决定。一般选用3.55.9t底部带球弧面十字形铸钢实体钻头为宜，钻头直径宜较设计孔径小23cm，并焊32mm钢筋环4个，用28mm钢丝绳围绕23圈，以备掉钻头后易于打捞。由于钻具磨损最大，应有备用钻头和修理钻头的设备。（5）对钻机钢丝起吊绳的要求 1）应选用28mm（6×37）的钢丝绳，注意要有出厂合格证。检查钢丝绳的质量，要求优质柔韧、无死弯和断丝。钢丝绳要有足够的长度，即从卷扬机滚

7、筒起到设计最深的桩底标高，滚筒上要留有7圈以上的富余量，绳尾必须锚固在滚筒上。 2）钢丝绳与钻头连接，应采取钨金套，大绳与钨金套上钢丝绳应同直径，连接卡子不得少于8个，间距为180200mm安装时先对称拧紧每个卡子，然后在吊重情况下逐个复拧，使每个卡子受力均匀。3、工艺及质量控制流程图施工工艺及质量控制流程图见图3-1、3-2。图3-1 施工工艺及质量控制流程图4、作业内容钻孔灌注桩的冲式作主要业内容有桩位放样、场地平整、下沉、埋设护筒、桩架竖立、钻机就位、泥浆制备、冲击、清孔、。5、质量标准5.1主控项目 钻孔达到设计深度后，必须核实地质情况。 孔径、孔深和孔型必须符合设计要求。 钻孔桩应坚

8、实不漏水，护筒埋深应符合施工工艺设计要求。 泥浆指标应根据钻孔机据、地质条件确定。对配置的泥浆应试验全部性能指标，钻进时应随时检查泥浆比重和含砂率。 浇注水下混凝土前应清底，孔底沉渣应清楚干净，满足客运专线铁路相关设计规范及设计文件提出的沉降要求。5.2一般项目(1)桩孔倾斜度不得大于孔深的0.5。(2)桩的平面位置、桩底高程、桩径、允许偏差及检验方法见下表序号项 目允许偏差检验方法1桩的平面位置±50mm尺量2桩底高程±100mm尺量3桩径不小于设计值尺量钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法见下表序号项目允许偏差检验方法1护筒顶面位置50mm测量检验倾斜度1%2孔位中心50mm3

9、倾斜度1%6、质量控制要点6.1钻孔钻进（1）钻孔作业要求钻孔就位前，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须及时填写施工记录表，交接班时应交待钻进情况机下一班应注意事项。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。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；每班检查孔体偏斜情况，及时采取纠偏措施。（2）钻孔时，应根据土层类别、孔径大小、钻孔速度及供浆量来确定相应的钻进速度在淤泥和淤泥质土层中，应根据泥浆补给情况，严

10、格控制钻进速度，一般不宜大于1m/min；在松散砂层中，钻进速度不宜超过3m/h。（3）冲击钻进法1.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联接，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6080cm的细锥头钻进，然后再用大椎头扩孔至设计孔径。卷扬机可以人工操作，也可以选用自动操作设备。2.冲击钻孔作业要求 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

11、孔壁，保证护筒的稳定。 必须保证泥浆的供给，使孔内浆液稳定。 在各种不同的土层或岩层中钻进时，可按表7-11.10的施工要点进行。 YKC反复式冲孔桩机的特点是冲程较固定，冲击频率高，也应参照表7-11.10要求施工，如需提高冲击能量也可调节冲程或改换不同形式和重量的冲击钻头。 开始钻基岩时应低锥密击或间断冲击，以免偏斜。如发现钻孔偏斜，应立即回填片石至偏孔处上部0.30.5m，重新钻进。对泥浆材料的要求a黏土：粒径小于0.005mm颗粒含量大于50，塑性指数大于2530%，含砂量小于6，SiO2和Al2O3之比为34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

12、小于300 mg/L。b膨润土：主要有造浆率、失水量、含水量、筛余量、屈服值等指标，应符合有关标准。C水：淡水d外加剂：见表6.11表6.1-1 常用外加剂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的再生增强防坍作用，提高泥水分离性Na6P6O18Na6P3O10，Na2CO2NaHCO3,木质素，腐植酸增黏剂防孔壁坍塌，提高钻孔效率对受水泥、盐分污染的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，核桃皮粉末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

13、在夏季变质硫化钠 遇弧石时可选当抛填硬度相似的片石，采用直锥冲击，或中低冲程交替冲击。将大弧石击碎挤入孔壁。 必须准确控制松绳长度，避免打空锥。一般不宜用高冲程，以免扰动孔壁，引起坍孔、扩孔或卡钻事故。 应经常检查钢丝绳的磨损情况，卡扣松紧程度、转向装置是否灵活， 应经常检查冲击钻头的磨损情况，如磨损过大，切削角不符合要求时要及时更换修理，以提高钻进效率和防止夹钻、卡钻等事故。（4）测量钻进深度一般用测绳系测锤（12kg）从孔底量至护筒顶部或转盘顶面，从量得的总深度中减去护筒顶部或转盘顶面至钻孔原地面高度，即为钻进深度。（5）排渣、清孔钻孔桩排渣和采用泥浆循环或抽渣排渣等方法。如采用抽渣排渣，

14、在钻进45m深后，每钻进0.5·1m应抽渣一次，并补给泥浆。当钻孔深度达到设计标高并超钻0.1m时，已满足设计要求后，将拌好的新泥浆2030m³通过75mm钢射浆管直接射入孔底，使孔中较细钻碴悬浮泥浆中，从孔口排出，较大的钻碴沉入孔底。孔底剩余较大的钻碴，用取碴筒取碴，至取不出为止。再用75mm射浆管向孔底射浆10分钟（约15 m³泥浆），悬浮的钻碴经护筒口排出返回沉淀池，待钻碴沉淀过滤后再将泥浆泵入孔底，如此反复多次循环。同时在这道工序过程中采用钢射浆管取代测绳多次测量孔深，确认符合设计标高，出碴换浆完成后，观测沉碴厚度变化。经过34小时观测，沉碴厚度达到施工规

15、范要求时，可通过射浆管再向孔底注浆5分钟后停止。抓紧拆除钻架、射浆管、吊入钢筋骨架，安装混凝土导管等灌注设备，及时进行灌注，确保孔底沉碴厚度不超过规范容许值。清孔也可采用空气吸泥机配合取碴筒出碴。即大块钻碴以取碴筒取出，较细的钻碴以空气吸泥机吸碴。用空气吸泥机出碴时，应及时向孔内注入清水或新鲜泥浆，保持孔内水位，避免坍孔。6.2操作要点（1）钻进时要保证钻进的速度，及时测量孔深和泥浆比重。（2）成孔后要测量孔的深度是否达到设计要求，并及时填写记录表。（3）在钻机摆放前要及时平整场地，将泥浆池的位置安置好。检查钻机的钻杆及零部件。做好钻前的桩位放样工作，保证钻孔及孔径的准确度。（4） 清孔时应向

16、孔内补充清水或泥浆，保持孔内水头，防止坍孔。（5） 各环节施工衔接应紧密，缩短工艺间隔时间。（6） 在各种不同的土层或岩层中钻进时，可按表6.2-1的施工要点进行。表6.2-1 冲击钻孔施工要点适用土层施工要点效果在护筒刃脚下2m以内小冲程1m左右，泥浆比重1.21.5，软弱层投入黏土块夹小片石造成坚实孔壁黏土或粉质黏土层中冲程12m，泵入清水或稀泥浆，经常清除钻头上的泥块提高钻进效率粉砂或中粗砂层中冲程13m,泥浆比重1.21.5，投入黏土块，勤冲勤掏渣反复冲击，造成坚实孔壁，防止塌孔砂卵石层中、高冲程23m，泥浆比重1.31.5，投入黏土块，勤掏渣提高钻进效率基岩高冲程34m,泥浆比重1.

17、3左右，勤掏渣加大冲击能量，提高钻进效率软弱土层或塌孔回填重钻小冲程反复冲击，加黏土块夹小块石，泥浆比重1.31.5造成坚实孔壁6.3 注意事项施工时应注意以小冲程开孔，使初成成孔坚实、竖直、园顺起导向作用，钻进深度超过钻锥全冲程后才能正常冲击，若遇到坚硬漂卵石层，可采用中、大冲程，但最大冲程不宜超过46m。钻进过程中及时排除钻渣，并添加黏土造浆，防止塌孔和沉积，使钻锥经常冲击新鲜地层。冲击表面不平整的漂石、硬岩时，应先投入黏土夹小片石，将表面垫平后在钻进，防止出现偏孔、斜孔。7、成品保护要求（1）为防止相邻桩串孔或影响邻桩的成桩质量，要求同一承台相邻桩位施工待相邻孔灌混凝土24小时后方可开钻

18、。终孔后即测定孔深，并用探孔器检查孔径，符合要求后方可终孔。（2）加强工序及交接班管理，减少灌注等待时间。（3）及时观察泥浆的各项指标，保证成孔桩孔壁的稳定，如有情况应及时采取治理措施。（4）随时观察孔内泥浆液面的变化，防止意外情况的发生。（5）在钻孔桩附近如有大型机械车辆工作，需对成孔桩铺设钢板等措施，防止安全事故的发生。8、安全控制要点1) 钻架的滑轮要灵活（应采用滚珠轴承，滑轮直径不小于绳径的18倍，严禁使用轮缘已破损的滑轮。2）钢丝绳要勤检查，勤保养，断丝超过规定值的要及时更换，钢丝绳的卡子要经常检查，松动的卡子要及时补拧。3）起落钻头速度应均匀，不得突然加速，避免碰撞护筒和孔壁。4）施工中要注意：风、水、电安全可靠，井孔周围清洁整齐，有足够的照明，交通道路的脚手板、防滑栏杆等平顺牢固。5）高空作业工作人员要戴安全帽，穿防滑鞋、栓安全带。6）对工人