钻孔桩(冲击钻)施工作业指导书

目录1．适用范围 22．作业准备 22.1内业技术准备 22.2外业技术准备 22.3机械设备、材料及试验准备 23．技术要求 34．施工程序与工艺流程 34.1施工程序 34.2

工艺流程 35．施工要求 35.1施工准备 35.1.1场地布置及平整 35.1.2桩孔定位测量 35.1.3护筒埋设 55.2施工工艺 55.2.1钻孔泥浆 55.2.2钻孔 65.2.3验孔和一次清孔 95.2.4钢筋笼的制作和吊装 95.2.5安装导管 115.2.6二次清孔 115.2.7灌注水下砼 126．质量控制及检验 147．安全及环保要求 157.1安全要求 157.2环保要求 15钻孔桩（冲击钻）施工作业指导书1．适用范围本作业指导书适用于黔张常铁路站前-Ⅲ标，一分部桥梁（石门坎大桥、庙坝槽大桥、梨树坨特大桥、生基坪大桥、刺竹垭大桥、庙坝槽大桥、石板村大桥、蓝田湾中桥）桩基施工。2．作业准备2.1内业技术准备作业指导书编制后，应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技术培训。2.2外业技术准备施工作业层中所涉及的各种外部技术数据收集。修建生活房屋，配齐生活、办公设施，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，对妨碍施工和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。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和柴油机。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。水上作业已搭设了工作平台，并准备一定数量的造浆黏土。用全站仪或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。2.3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实验报告。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。3．技术要求3.1所使用的机械及设备具有合格的出厂证明及使用期限。3.2所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《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》、施工图设计文件及业主相关文件的要求。3.4为防止冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇注混凝土强度，应待邻孔混凝土抗压强度达到2.5MPa后方可开钻。4．施工程序与工艺流程4.1施工程序施工程序为：施工准备→平整场地→测量定位→钻机就位→埋设护筒→钻进→清孔→吊装钢筋笼→安装导管→二次清孔→灌注水下混凝土→拔出护筒→截桩无损检测4.2工艺流程

钻孔（冲击钻）灌注桩施工工艺流程框图详见图4.1。5．施工要求5.1施工准备5.1.1场地布置及平整钻孔场地根据墩台的地形、地质、水文资料和桩顶标高等情况并结合施工技术的要求，做好如下准备工作：在旱地上的桩基平台：推土机将施工场地平整；再填筑桩基施工平台，平台高度高出原地面50cm；然后用压路机将场地压实，作为施工用地。施工场地平整压实后，留有排水沟，确保施工场地无积水，无杂物；并在场地周围设置明显的标志和标识，严防非施工人员和牲畜进入场内。根据大桥墩台桩基位置及现场情况，首先把电力线引到桩基施工位置，并注意主线至少与桩基施工区保持一定的距离，以保证吊装钢筋笼时人、机安全。在大桥相邻两墩之间挖一深2.0米，长和宽均12米的泥浆沉淀池，并在泥浆池前附近挖一长宽深均为2米的泥浆循环系统，泥浆重复利用，不污染周围环境。5.1.2桩孔定位测量各个墩台桩位要求放样准确，放样前应由现场的施工技术人员和测量人员对桩位的坐标进行核对，确保桩位正确。场地整平符合要求泥浆池泥浆池施工准备制作护筒开挖埋设护筒钻机就位钻进清孔吊装钢筋笼安装导管二次清孔灌注水下砼拨出护筒截除桩头、无损检测吊运砼备制砼测量砼面高度测量沉渣厚度导管试压测试制作钢筋笼导管拼装钻孔注浆泥浆沉淀供水设置泥浆泵泥浆备料测量沉渣厚度

图4-1钻孔（冲击钻）灌注桩施工工艺框图后，即可测量放样，用长木桩（上定有铁钉）准确标出各桩位中心，定位准确后埋设护筒，并在周围设置骑马桩。护桩埋设原则：不影响钻孔机械、吊装钢筋笼和混凝土浇筑施工；如发现有护桩松动或异常则及时让测量人员校核。护桩高出原地50定位。5.1.3护筒埋设护筒采用3～5mm钢板卷制而成，护筒内径应大于钻头直径，使用旋转钻机钻孔应比钻头大约20cm，使用冲击钻机钻孔应比钻头大40cm。埋设深度以保证钻进过程中不发生孔口塌陷为宜，在旱地上或筑岛时埋设护筒还应高出施工地面0.5米。护筒的四周回填黏土时应分层夯实，保证钻孔或灌注时护筒的牢固和稳定，必要时加长护筒的埋置深度。护筒埋设后需进行桩位中心复测,确保护筒顶面中心与设计桩位的偏差不得大于5cm,护筒的倾斜度不得大于1%。5.2施工工艺5.2.1钻孔泥浆选择并备足良好的造浆粘土，保证满足钻孔内泥浆顶高程始终高于外部水位或地下水位2.0m，使泥浆的压力超过静水压力，在孔壁上形成一层泥皮，阻隔孔隙渗流，保护孔壁防止坍塌。泥浆控制指标如下：

（1）入孔的泥浆比重为1.1～1.3，孔底的泥比重砂黏土时不宜大于1.3，大漂石、卵石层不宜大于1.4，岩石层不宜大于1.2。（2）黏度：一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s。（3）含砂率：新制泥浆不大于4%。（4）胶体率：不小95%。（5）PH值：大于6.5。造浆后应检验全部性能指标，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。各地层钻进时的泥浆性能的技术指标详见表5.1。表5.1泥浆性能的技术指标钻孔方式地层情况相对密度粘度（s）含砂率（%）胶体率（%）泥皮厚（mm/30min）PH值正循环黏土1.10~1.2018~28≤4≥95≤39~11粉土1.10~1.2518~28≤4≥95≤39~115.2.2钻孔5.2.2.1钻机成孔据设计院下发的施工图纸上的每个钻孔地质剖面图进行施工，在施工过程中对每个孔绘制地质剖面图，并针对不同地质调整泥浆指标。将现场绘制的地质剖面图与设计剖面图相核5.2.2.2钻孔过程中孔内事故的预防和处理5.2.2.2.1斜孔a.产生的原因①地质原因：相邻两种地层的硬度相差较大，钻头在软层一边进尺速度较快，在硬岩层一边进尺速度较慢，从而在钻头底部形成进尺速度差，导致钻头趋向软地层方向。②设备因素：如提吊中心、钻头、孔中心不在同一铅垂直线上，钻进过程中钻机发生平面位移或不均匀沉降等。③操作不当，钻进参数不合理。b.预防措施①必须使钻进设备安装符合质量要求。②根据准确的地质柱状图选择钻进工艺参数。③通过软硬不均地层时采用轻压慢转。c.处理措施

将原钻头增加配重并下到偏斜值超过规定的孔深部位的上部，慢速回转钻具，并上下反复提放钻具。下放钻具时，要严格控制钻头下放速度，借钻头重锤作用纠正孔斜；或回填至倾斜部位，重钻。5.2.2.2.2掉钻及孔内遗落杂物a.产生原因①由于孔斜或地层极度软硬不均造成剧烈跳钻，致使钻杆螺拴或刀齿脱落。②钻杆扭断。③由于施工人员操作不当将施工工具遗落孔内。b.预防措施

①避免孔斜。

②根据钻进情况定时提钻检查,

重点检查加重杆管壁及钻杆上下法兰。③维护孔壁的稳定及保持孔底清洁是处理孔内事故的必要前提，因此保持泥浆性能是关键。同时,作好孔口的防护工作,避免向孔内掉入杂物。④准确记录孔内钻具的各部位部件。

c处理措施①首先准确判断掉钻部位，并据此制定正确的打捞方案，一般采用偏心钩、三翼滑块打捞器打捞的方法进行打捞。②在打捞过程中,杜绝强拔强扭,以避免扩大事故。③打捞上来后，要妥善固定在孔口安全部位，方能松脱打捞工具。④对于孔内遗落的铁件，采用LMC-120电磁打捞器打捞（其水中吸重达5t）。⑤分析事故产生原因，避免以后再出现类似事件。5.2.2.2.3扩孔a产生原因①砂层钻进泥浆性能差(如粘度太小、含砂量大等),不能起到护壁作用。②孔斜、地层软硬不均等原因造成扩孔。③在某一孔段进尺速度极不均衡或重复钻进。④在非稳定层段（如砂层）钻进过程中造浆质量达不到要求造成孔壁局部失稳。⑤孔壁局部失稳坍蹋。b预防措施①保证泥浆的性能及水头压力以满足护壁要求。②采取合理的钻进工艺，反对片面追求进尺而盲目钻进。c处理措施①小扩孔不做处理。②大扩孔采用粘土回填。5.2.2.2.4缩孔a产生原因①砂层及粘性土层中钻进泥浆性能差(如粘度太小、含砂量大等),不能起到护壁作用。②在淤泥及粘性土层中钻进进尺速度过快。b预防措施①保证泥浆的性能及水头压力以满足护壁要求。②采取合理的钻进工艺，反对片面追求进尺而盲目钻进。③在粘性土层中钻进每钻进一个钻杆回次重复进行扫孔。c处理措施在缩孔位置以上,重新下钻进行扫孔。5.2.2.2.5糊钻a产生原因①地层原因：由于地层中存在塑性粘土层，粘度大，在钻头转动过程中粘在钻头上；②钻孔施工时进尺太快，钻压过大；③钻孔施工过程中泥浆性能指标较差，粘度大；b预防措施①钻孔过程中控制好钻压和进尺速度；②严格控制泥浆性能指标；c处理措施钻至粘土层，控制泥浆粘度保证成孔质量；必要时从新修改钻头进行钻孔施工。5.2.2.3成孔检测方法及标准成孔采用探孔器进行孔径、孔深、垂直度以及沉渣厚度的检测，满足要求后再进行钢筋笼的安放以及水下混凝土的灌注。成孔检

测标准详见表5.2。表5.2成孔检测标准编号检查项目允许偏差1孔径（mm）不小于设计桩径2孔深（mm）符合设计要求3倾斜度≤1/1504沉渣厚度（mm）≤2005.2.3验孔和一次清孔钻孔至设计高程，经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查。钻孔到达设计高程后，应与设计图纸上的桩基地质情况相复核和复核桩孔位置，应用验孔器检查桩孔孔径和孔深，验孔器用与桩主筋同类型钢筋制作，其外径与桩基的设计直径一样大小，长度为桩基直径的4～6倍。在检验合格后，进行一次清孔，一次清孔的时间约为2个小时左右，采用的泥浆比重在1.1以上。自检合格后，填写成孔验孔记录和相关试验记录，报监理工程师审查签认。成孔检查完成后，立即进行钢筋笼的安装，缩短终孔与水下混凝土浇注间的时间。5.2.4钢筋笼的制作和吊装5.2.4.1场地设置钢筋笼在钻进过程中提前在钢筋加工场进行加工制作。5.2.4.2堆放所有桩基钢筋均存放在钢筋场内的钢筋棚区内，钢筋加工在钢筋加工棚区内成批加工，半成品和成品均放在相应的棚区内，达到易识别，防潮、防水。5.2.4.3检测所有钢筋在进行场后均通通知试验人员进行钢筋原材的检测和钢筋的焊接质量检测，其检测数量按现行的客运专线的指标进行。5.2.4.4制作前处理桩基的圆条钢筋在加工前进行调直，使用前应将所有钢筋表面的油渍、漆污、水泥浆和能用锤敲击能剥落的浮皮、铁锈等均应清除干净。5.2.4.5焊接钢筋接头在加工场地采用双面搭接焊，其焊缝长度为5d（d为钢筋直径）加上4厘米，双面搭接焊的焊缝高度h应等于或大于0.3d，并不得小于4mm，焊缝宽度b应等于或大于0.7d，并不得小于8mm。5.2.4.6钢筋接头布置桩基钢筋主要承受压力，同一断面的接头不得大于50%。钢筋笼小于20m长的采用整体吊装；大于20m长的分成两节，保证一节12m长，另一节根据钢筋笼长度大小增减。5.2.4.7运输和安装钢筋笼加工在钢筋加工场加工成型，自制平板车拉运输，在运输时，采用小油丝绳进行捆绑。钢筋笼吊装入孔后不影响清孔，应在清孔前进行吊放。利用吊车将钢筋骨架吊入桩孔内;钢筋笼吊运时采取适当措施防止扭转、弯曲，安装钢筋笼时，对准孔位，吊直扶稳，缓慢下放，避免碰撞孔壁，就位后立即固定。钢筋笼的主筋净保护层不宜小于50mm，其允许偏差为±20mm。钢筋笼制作允许偏差详见表5.3。表5.3钢筋笼制作允许偏差表项次项目允许偏差（mm）1主筋间距±102箍筋间距±203钢筋笼直径±104钢筋笼长度±505.2.4.8保护层设置在钢筋笼上端根据钢筋笼的长度不同，沿钢筋笼的四用均匀用C20四根钢筋设置吊环或固定杆，并将吊环或固定杆固定在护筒顶部两根10cm槽钢上，用来定位和固定钢筋笼。钢筋笼外侧应对称设置定位钢筋，沿钢筋笼方向每2米设置一组。桩基设计上有定位耳筋（耳环），制作与安装此钢筋时要准确，与主筋焊要牢固接，预防吊装钢筋笼时脱落，如发现脱落时则及时补加上。钢筋笼吊入孔后应准确、牢固定位，平面位置偏差不大于20cm，底面高程偏差不大于±50cm。5.2.4.9声测管的埋设及检测声测管与钢筋笼吊放一起进行，声测管布置及数量设计要求。(1)全部桩基采用低应变或超声波检测。桩长＞40m的桩采用超声波检测。采用超声波检测的桩预埋声测管，Φ1.25m、Φ1.5m的桩预埋3根声测管。声测管采用内径50mm，壁厚3mm的无缝钢管。若采用钢薄壁声测管，需满足《混凝土灌注桩用钢薄壁声测管及使用要求》(JT/T705-2007)有关规定。施工图中有要求声测管规格的以施工图规定为准。(2)声测管沿桩身加强箍筋内侧等间距布设，并绑扎于加强箍筋上，声测管下端距离桩底5cm，伸入承台内0.5m。为便于成桩后及时检测，声测管安装时接长至灌注面以上。(3)声测管连接采用大一个型号的钢管套管焊接连接，底部用厚度3mm的钢板焊接在声测管上封口。所有焊接部位均应焊接牢固，须做灌水试验，确保无漏焊。声测管接头也可采用丝扣、法兰连接等方式。(4)声测管安装应与钢筋笼平行顺直。(5)桩基混凝土灌注前，声测管中灌满清水，上口封闭。(6)要求下口封闭，(封闭强度要以抵抗水压及混凝土压力)，上端加盖，管内无异物，声测管连接处光滑过渡，管口应高出桩顶50cm，每个声测管高度一致。(7)采取适合的方法固定声测管，使成桩后的声测管互相平行。5.2.4.9综合接地按照设计图纸文件规定做好综合接地设施制作和预埋安装工作，并确保综合接地各项检测指标合格后方可埋设。5.2.5安装导管为水下浇筑桩基混凝土的连续性和快速性，本桥钻孔桩导管采用钢导管，内壁光滑、圆顺，内径为300mm，导管的管节长度，中间为2米等长若干节，底节为3米或4米，漏斗下采用1米、0.8米和0.5米长的导管，导管接口采用丝扣连接。导管使用前应进行试拼、试压和水密性试验。水密试验采用的压力为孔底静水压力的1.5倍，进行承压试验时的水压力不应小于导管管壁可能承受的最大内压力。试验方法是把拼装好的导管先注满水，两端封闭，一端焊风管接头，输入计算的风压力，经过15min不漏水即为合格。5.2.6二次清孔钢筋笼安装好后，根据孔深安装导管，导管底部离孔底30～50cm，采用换浆法进行二次清孔,使孔底沉渣厚度满足设计和规范要求，经监理工程师检查合格并签证后拆除气管，立即进行水下砼的灌注。清孔应达到以下标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17～20s；浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度，摩擦桩不大于设计要求沉渣厚度。5.2.7灌注水下砼混凝土灌注前再次校核钢筋笼标高、孔深、泥浆沉淀厚度。检查材料的准备情况、砼拌合设备准备是否良好、备用电源工作状况是否良好，做好应急保障措施，保证一旦开始灌注水下砼决不出现中途停顿现象。各种准备工作做到万无一失后方可开始灌注水下混凝土。在灌注水下混凝土的过程中，工区施工负责人、试验负责人、技术负责人、质检负责人必须全过程监督控制，试验人员要用坍落筒测每罐车中砼的坍落度，混凝土坍落度采用180～220mm；并进行入模温度和含气量等试验测试。每根桩取混凝土试件不少于两组，如实填写“钻孔桩水下混凝土灌注记录表”。水下混凝土的灌注必须严格遵守操作规程。混凝土漏斗离泥浆面有足够的高度，以保证导管内的混凝土柱产生的压力使混凝土顺利快速的流出孔外，这个高度应大于中间节导管长度。灌注过程中第一斗混凝土要有足够的数量，首批混凝土用拔球法进行。在导管里放置皮球，并用盖子盖住漏斗下口，盖子与钢丝绳连接，当漏斗内储足首批浇筑的混凝土量后，吊车或钻机上的小卷扬机拉钢丝绳，提起盖子，使混凝土快速落下，迅速落至孔底并把导管裹住，保证首批初灌混凝土将导管埋深不小于1m，浇筑连续进行。经常提升导管和拆除上一节导管，使混凝土经常处于流动状态，提升速度不能过快，导管埋深2～3米。灌注过程中要观察管内砼下降和孔内水位升降情况，专人负责测量导管埋设深度和水下砼灌注标高，每次应从导管的不同位置量测两次，以确保计算导管埋设深度和水下砼的高度，控制好拔管时机，正确指挥导管的提升和拆除，并做好记录，如果导管中的混凝土混入空气和水，要立即报告监理工程师，采取适当的补救措施。当桩身较长时适当加大；在整个灌注过程中导管埋入混凝土的深度保持在2～3m之间，且不得大于3m，在任何情况下，不得小于1.0m，以免造成断桩事故。水下混凝土要连续灌筑，不能中途停顿。灌注到桩身上部5米以内时，可以不提升导管，至规定高程再一次提出导管，拔管时注意提拔及反插，保证桩芯混凝土密实度。为确保桩顶质量，在桩顶设计高程上超灌1.0m，确保清除浮浆、凿毛后的桩顶混凝土质量无松散层，满足设计要求；浮浆待混凝土凝固后凿除，清除作业要防止损毁桩身。灌注近结束时，应核对混凝土的灌注量，以确保所测混凝土的灌注高度是否正确。在灌注过程中，将孔内溢出的水和泥浆引入泥浆池，防止污染环境。桩基砼灌注过程中应注意的问题：a砼灌注前必须准备充足的砂、石料、水泥、外加剂等原材料；设备必须维修保养、调试运转，并备足够的易损件；漏斗、集料斗每次灌注砼前均应清理干净，检查阀门是否灵活。b漏斗底部与导管连接的短导管上开设2个φ10的出气孔，混凝土灌注前清理出气孔保持通畅，封底混凝土灌注时，发现出气孔堵塞时及时的进行疏通。c严格控制进入料斗内砼的坍落度。坍落度太小，砼流动性差，易造成堵管；坍落度太大，砼容易泌水离析，也会造成堵管。发现砼有异常应停止灌注，处理不合格混凝土，同时查明原因处理后才能继续施工。d导管连接时，接头须清洗干净、涂上黄油，并加上密封圈，对于破损的密封圈进行调换，接头的螺纹要旋转到位，以防漏水。使用前应做水密试验，每次砼浇注拆管后应及时清洗导管，以免水泥砂浆附着凝固后下次浇注时造成堵管。e必须落实每罐砼外加剂的添加数量，以免砼提前初凝造成堵管。f由于混凝土粘度大、扩展度小，在灌注过程中，始终将导管的埋置深度控制在4～7m的范围内，仔细测量孔内混凝土面的高度，并根据实际泵送到现场的混凝土方量，核算混凝土面的高度；混凝土浇注结束时，测量钢筋笼内外的混凝土面高度，保证整个混凝土面的标高达到规定标高。g在混凝土浇注过程中，若发生意外而导致暂停，应不时地上下缓慢提升导管，以免导管埋置太深而提升不动或砼假凝而堵管。h认真监测砼面上升高度、导管埋深，并和已灌入的砼数量校核，以便确定扩孔率或砼面上升是否正常。6．质量控制及检验6.1质量控制施工工程质量控制要点主要有以下五个方面：①钻机底座牢固可靠，钻机不得产生水平位移和沉降。同时钻进的过程中经常性进行钻机基座检测调平；②选用优质泥浆护壁，钻孔施工中选用不分散、低固相、高粘度