冲击钻孔施工作业指导书

1、第一章 冲击钻孔施工作业指导书1 工艺概述 冲击钻孔成孔工艺方法分为冲击正循环成孔和冲吸反循环成孔两种。冲击正循环成孔是通过冲击式装置或卷扬机悬吊冲击钻头上下反复冲击，将硬质土或岩层破碎成孔，部分碎渣和泥浆挤入孔壁中，大部分钻渣由泥浆循环带出孔外，或用掏渣筒掏出孔外，这样循环往复， 直至钻至设计深度。冲吸反循环成孔其成孔原理与冲击正循环成孔原理基本相同，只是钻头中心留有空洞，在上下往返冲击时，其钻头尖刀将孔底冲碎，已冲碎的钻渣可以从钻头中心空洞用吸泥管排出孔外。冲击钻孔施工适用于黄土、粘性土、粉质粘土、杂土、坚硬土层、 含有孤石的砂砾石层、漂石层、岩层等。2 作业内容 本工艺主要作业内容为：场

2、地平整或钻孔平台搭设、设备安装、泥浆调制、钻进施工、泥浆循环处理及清孔、钢筋笼加工及安装、混凝土灌注。3 质量标准及检验方法铁路桥涵工程施工质量验收标准TB10415-2003铁路混凝土工程施工质量验收标准TB104242010高速铁路桥涵工程施工质量验收标准TB107532010铁路工程基桩检测技术规程（TB102182008）4 施工工艺流程图5 工艺步骤及质量控制 5.1 施工准备5.1.1技术准备会同设计、监理完成现场交接桩和施工技术交底工作。组织测量部门进行桥梁中线贯通和各控制点的闭合复测，对施工人员进行专项培训等。熟悉和分析施工现场的水文、地质等资料，熟悉设计图纸并编制钻孔桩单项施

3、工组织设计，向作业队施工人员进行技术、安全、质量、环保交底，确保施工过程中的工程质量和 人身安全。熟悉施工现场环境，摸清施工范围内的地下管线、地下构筑物、危险建筑等分布情况。按照混凝土强度的设计要求，做水下混凝土配合比、施工配合比，满足钻孔桩灌注混 凝土的要求。5.1.2机具准备 冲击钻机大致分为两类:一类是冲击式钻机，配有钻架及起吊、冲击等全套设备。另一类是带有离合器的双筒卷扬机组成的简易冲击钻具，其钻架和设备由施工单位根据工地条件 自行设计组拚。施工单位可根据钻孔直径、深度、土层情况、供应条件选择适当的钻机。5.1.3场地准备 钻孔场地的平面尺寸应按桩基设计的平面尺寸、钻机数量和钻机底座平

4、面尺寸、钻机移位要求以及其它配合施工机具设施布置等情况决定。施工场地或工作平台的高度应考虑施工期间可能出现的高水位或潮水位，并高出其上 0.51.0m。 二、桩位测定 根据设计资料，复核桩位轴线控制网和高程基准点。确定桩位中心，以中心为圆心，以大于桩身半径在四周设立十字护桩，做好标记并固定好。经驻地监理工程师核查、批准后开 钻。5.2 护筒施工5.2.1护筒的作用 护筒有固定桩位，引导钻头方向，隔离地面水、避免其流入孔内，保护孔口不坍塌，并保证孔内水位（泥浆）高出地下水或施工水位一定高度，形成静水压力（水头），以保护孔 壁免于坍塌等作用。5.2.2钢护筒的一般要求 用钢板制成的埋设护筒，应坚实

5、不漏水；护筒入土较深时，宜以压重、振动、锤击 或辅以护筒内除土等方法沉入。 冲击钻护筒内径比桩径宜大 2040cm；深水处的护筒内径比桩径宜大 40cm。 护筒顶端高度宜高出地下水位 1.52.0m；护筒处于旱地时，其顶端还应高出地面0.3m。 护筒的埋设深度：旱地或浅水处，粘质土中不小于 1.01.5m，对于砂类土应将护筒周围 0.51.0m 范围 内图挖除，夯填粘质土至护筒底 0.5m 以下；冰冻地区应埋入冻土层以下 0.5m；在深水河床 为软土、淤泥、砂土时，护筒底埋置深度应不小于局部冲刷线下 1.01.5m。当软土、淤泥 层较厚时应尽可能深入到不透水层粘性土内 1.01.5m。5.2.

6、3护筒的制作钢护筒在普通作业场合及中小孔径条件下，一般采用厚 68mm 的钢板制作。为增加刚 度，防止变形，可在护筒上下端和中部的外侧各焊接一道加劲肋。钢护筒在深水、复杂地质 及大孔径等条件下，一般需要通过设计计算确定。5.2.4钢护筒埋设 钢护筒埋设工作是冲击钻机施工的开端，护筒平面位置与竖直度准确与否、护筒周围和护筒底脚是否紧密、不透水，对成孔、成桩的质量都有重大影响。埋设前，先准确测量放样， 保证钢护筒顶面位置偏差不大于 50mm，埋设中保证钢护筒斜度不大于 1%。设计另有要求时， 必须满足设计要求并严格保持护筒的竖直位置。 旱地或岸滩埋设护筒当地下水位在地面以下超过 1m 时，可采用挖

7、埋法。当桩位处的地面标高与施工水位（或 地下水位）的高差小于 1.52.0m 时，宜采用填筑法安设护筒。 在水深小于 3m 的浅水处埋设护筒一般采用围堰筑岛，筑岛顶面应高出施工水位 1.52.0m；也可适当护筒顶面标高，以 减少筑岛体积，然后按旱地埋设护筒的方法施工。 在水深 3m 以上的深水河床沉入护筒 在深水中沉入护筒，其主要施工工序为搭设工作平台、护筒定位导向架、下沉护筒等。用吊机将底节护筒放置在导向架内停住，导向架一般用型钢制成，然后再将上一节护筒吊放在下节护筒之上，将两节护筒连成一体。连接时两节护筒均要求竖直，接缝线吻合良好，接 缝密合、不漏水。筒节长度按起吊能力确定。护筒沉放至护筒

8、顶面高于平台约 1.5m 处时， 继续接高，然后采用空气吸泥机吸泥、抓泥、振动等方法使护筒沉入河床面以下所需要的深度。5.3钻机安放 待护筒埋设好后，安装冲击钻机，将钻机对位，安装好钻架，对准桩孔中心。采用长护筒时，每次护筒跟进后，钻架应按变更后的护筒底中心重新对位，要反复核对中心位置，以免造成打坏护筒或斜孔。根据钻头重量及安全系数确定钢丝绳直径，并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，即以卷扬机滚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。钢丝绳与钻头的连接宜采用钨金套，也可采用转向套连接。5.4泥浆

9、调制与循环系统设置 钻孔泥浆由水、粘土（或膨润土）和添加剂组成，对于黏结性好的岩土层，可采用清水钻进工艺，无需泥浆护壁。而对于松散易坍塌地层，或有地下水分布，孔壁不稳定，必须采 用静态泥浆护壁钻进工艺，向孔内投入护壁泥浆进行护壁。5.5钻孔施工 冲击正循环钻进适用于大卵石层中钻孔和岩溶地区钻孔。冲吸反循环钻机钻进适用于杂填土层、粘土层、砂卵砾石层、风化及微风化基岩等地质条件。5.5.1开孔 开孔前应在护筒内多加一些粘土块，如土质疏松，还要混入一定数量的小片石，借钻头冲击力把泥膏、石块挤向孔壁，以加固护筒刃脚。为防止冲击震动使邻孔孔壁坍塌或影响邻 孔已灌注混凝土的凝固，应待邻孔混凝土达到 2.5

10、MPa 抗压强度后，方可开钻。5.5.2钻机正常钻进时，应注意以下事项： 开始钻孔时，宜采用小冲程，使成孔坚实、竖直、圆顺，对继续钻孔起导向作用。 钻进深度超过钻头全高加冲程后，方可进行正常冲击，冲程以 2.03.0m 为宜。但在下列情 况时，应采用 2.0m 以下的中低冲程：在斜面开孔及在护筒内和在护筒刃脚以下 2.03.0m 范围内钻进时；在停钻投泥重新开钻时；当遇到局部砂层或溶洞时；在抛石回填重钻以及在 处理特殊情况时。 钻孔时应对不同的地层采用不同的冲击方法，以保证钻孔质量和钻孔的顺利进行。 在取渣后或因其他原因停钻后再次开钻，应由低冲程逐渐加大到正常冲程，以免卡钻。 钻机正常钻进时要

11、注意均匀地松放钢丝绳的长度。一般在松软土层中每次可松绳58cm，在密实坚硬土层每次可松绳 35cm；应注意防止松绳过少，形成“打空锤”，使钻 机、钻架及钢丝绳遭受损坏，松绳过多，则会降低钻进速度，严重时会使钢丝绳缠绕而发生事故。 应在钢丝绳上用油漆标注长度标志，以便正确控制冲程。5.5.3取渣 破碎的钻渣部分和泥浆一起挤入孔壁，大部分靠取渣筒清除孔外，故在冲击一定时间后，应将冲击锤提出，换上取碴筒取碴。一般在密实坚硬土层纯钻进尺小于 510cm/h、松软地层纯钻进尺小于 1530cm/h 时 应进行取渣；或每钻进进尺 0.51.0m 时取一次碴，每次 45 筒，或取渣至泥浆池内含渣显著减少，无

12、粗颗粒，相对密度恢复正常为止。在开孔阶段，为使钻渣挤入孔壁，可待钻进 45m 后再取渣，正常钻进每班取渣应不少 于一次。取渣后应及时向孔内添加泥浆以维持水头高度。投放粘土自行造浆时，一次不可投 入过多，以免粘钻头、卡钻头。5.5.4钻孔事故的预防及处理 坍孔 各种钻孔方法都可能发生坍孔事故，坍孔的表征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出碴量显著增加而不见进尺，钻机负荷明显增加等。坍孔的预防和处理如下：在松散粉砂土和流砂中钻进时，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。汛期或潮汐地区水位变化过大时，应采取升高护筒，增高水头。 发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔

13、，重新埋设护筒再钻。如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂（或粘土）混合物到坍孔处以上 12m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。吊入钢筋笼时应对准孔中心竖直插入，严防触及孔壁。 斜孔 斜孔的预防和处理如下： 安装钻机时要钻架和护筒中心二者应在一条竖直线上，并经常检查校正。 钻杆接头应逐个检查，及时调整，当钻杆弯曲时，要用千斤顶及时调直。在有倾斜的软、硬地层钻进时，应吊着钻杆控制进尺，低速钻进，或回填片石冲平后再钻进。 扩孔和缩孔、扩孔若只孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能走到设计深度则不必处理。若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。 缩孔：为防止缩孔，要及时修补磨损的钻

14、头，使用失水率小的优质泥浆护壁并须快速慢进，并复钻二、三次；或者使用卷扬机吊住钻头上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直至使缩 孔部位达到设计孔径要求为止。 梅花孔（或十字孔）梅花孔（或十字孔）的处理方法如下应经常检查转动装置的灵活性，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。 用低冲程时，每冲击一段换用高一些的冲程冲击，交替冲击修整孔形。 出现梅花孔后，可用片、卵石混合粘土回填重钻。 卡钻 卡钻处理方法如下： 处理卡钻应先弄清情况，针对卡钻原因进行处理。宜待钻头有松动后方可用力上提，不可盲动，以免造成越卡越紧。 当为梅花卡钻时，若钻头向下有活动余地，可使钻头向下活动至孔径较大方

15、向提起钻头，也可松一下钢丝绳，使钻头转动一个角度，有可能将钻头提出。 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，将钻头勾住后，与大绳同时提动，或交替提动，并多次上下、左右摆动试探，有时能将钻头提出。在打捞过程中，要继续循环泥浆，防止沉淀埋钻。 用压缩空气管或高压水管下入孔内，对准钻头一侧或吸锥处适当冲射，使卡点松动后强行提出。 实用专门加工的工具将顶住孔壁的钻头拔正。 用以上方法提升卡钻无效时，可试用水下爆破提钻方法。将防水炸药（少于 1kg）放入孔内，沿锥的溜槽放到锥底，而

16、后引爆，震松卡钻钻头，再用卷扬机和链滑车同时提拉，一般是能提出的。 掉钻落物 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。 为便于打捞落锥，可在冲击锥或其它类型的钻头上预先焊打捞环、打捞杆，或在锥身上围捆几圈钢丝绳。 糊钻和埋钻 预防和处理办法：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，还应减小冲程适当控制进尺，若已严重糊钻，应停钻，清除钻碴。5.6 成孔检查 在成孔过程中、终孔后及浇筑混凝土前，均需对钻孔进行阶段性的成孔质量检查。成孔检查方法根据孔径的

17、情况来定，当钻孔为干孔时，可用重锤将孔内的虚土夯实，再直接用测绳及测孔器测；若孔内存在地下水，则采用水下灌注混凝土施工的方法进行钻孔的测孔工作。经质量检查合格的桩孔，及时灌注混凝土。冲孔到 设计 标高时施工单位要立即检查孔位、孔深、孔径、孔形、斜度，用测绳测量孔深并记录，钻孔完成后应用检孔器检测孔径，检孔器用钢筋制作，高度为钻孔直径的 46 倍，直径与钻孔桩直径相同。用测壁(斜)仪或钻杆垂线法检查倾斜度，合格后方可清孔。5.6清孔 当钻孔深度达到设计标高，其孔深和孔径满足设计要求后，就可以进行清孔。5.6.1清孔的方法 抽浆法清孔：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。

18、 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。 换浆法清孔清孔分两次进行，第一次，钻孔深度距设计孔底标高 1米左右时，将泥浆池中的泥浆全 部放掉，向孔中投入约 10m3粘土重新造浆替换原来的泥浆；孔深达到设计孔底标高后，钻头在孔底 1.5 米范围内上下缓慢活动，泥浆继续循环约 2 小时，并适当加入清水降低泥浆比重。泥浆指标满足要求，相对密度 1.051.1，粘度 1720s，含砂率2%之后，再将钻头提出，下检孔器，检查合格后，即可下钢筋笼和砼灌注导管，然后进行第二次清孔。第二次 清孔时，先将砼灌注导管插入孔底，然后盖上闷头，接上泥浆管，开动泥浆泵，让泥浆循环，直到孔底检测沉淀厚度

19、满足规范要求。5.6.2清孔的质量要求 孔底沉淀土的厚度不大于设计规定。 清孔后的泥浆性能指标：含砂率不大于 2%，相对密度为 1.031.10，粘度为 17s20s，胶体率98%，各项指标在钻孔的顶、中、底部分别取样检验，以其平均值为准。 5.7 钢筋笼加工及吊放 吊放钢筋笼入孔时应对准孔径，保持垂直，轻放、慢放入孔，入孔后应徐徐下放，不宜左右旋转。若遇阻碍应停止下放，查明原因进行处理，严禁高提猛落和强制下放，详见专项工艺。5.8 混凝土灌注 水下混凝土工程一般采取直升导管法施工。用直升导管法浇筑水下混凝土时，混凝土拌合物是通过导管下口，进入到初期浇筑的混凝土（作为隔水层）下面，顶托着初期浇

20、筑的混 凝土及其上面的泥浆或水上升。为使浇筑工作顺利进行，应尽量缩短浇筑时间，坚持连续作业，使浇筑工作在首批混凝土初凝以前的时间内完成。水下混凝土塌落度应采用 1822cm，细骨料宜采用河砂，粗骨料宜采用卵石，其粒径可采用 23cm。灌注混凝土开盘后，首批 连续入孔混凝土量，必须满足导管底节埋入混凝土深度不小于 1.0m，并不宜大于 3.0m。水 下混凝土应连续灌注，不得中间停顿。在灌注中，要根据灌注速度提升导管，但导管埋入混 凝土的深度，应控制在 2m6m。水下混凝土灌注面，宜高出桩顶设计标高 1.0m，以便清除浮浆，确保混凝土质量，详见第 14 章水下混凝土专项工艺。5.8.1 施工机械及

21、工艺装备(1)冲击钻机：冲击钻机主要由钻架、卷扬机、钻头、泥浆泵组成。(2)泥浆循环和净化处理：泥浆循环系统主要由泥浆池、高压泥浆泵、出浆管和进浆管四大部分组成。泥浆机械净化法设备为泥浆分离器净化。(3)清孔设备：清孔设备主要有捞渣筒、泥石泵、泥浆泵、空气吸泥机等。(4)混凝土机械：混凝土搅拌站、混凝土搅拌运输车、混凝土泵车、导管、漏斗、溜槽、 储料斗等。(5)测量设备：水准仪、全站仪等。(6)试验设备：混凝土试模，台秤，万能材料试验机、压力机等。(7)电力设备：内燃发电机、变压器。6 作业组织冲击钻施工人员组织表（单台钻机）冲击钻施工人员组织表（单台钻机）序号工班分类人员名称人数1钻孔作业工班钻机机械手3捞渣作业人员22吊装作业工班指挥导管升降人员1装卸导管4洗涮导管2吊车司机13混凝土灌注工班储料斗内铲混凝土2开关储料斗，掌握漏斗进料1混凝土搅拌车司机26混凝土泵车司机237 安全生产与环境保护7.1 安全生