旋挖钻作业指导书

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旋挖钻孔桩工程施工作业指导书

中铁一局西宝客专指挥部二0一一年十二月·西安

目录1适用范围 22设计概况及编制依据 22.1设计概况 22.2编制依据 23验收标准 24作业准备 25技术要求 36施工程序与工艺流程 47施工要求 58劳动组织 119材料要求 1110主要机具设备 1311质量控制及检验 1312安全及环水保要求 14新建铁路西安至宝鸡客运专线旋挖钻孔桩工程施工作业指导书1适用范围适用于西宝铁路客运专线黏质黄土、粉质黏土、粉砂、细砂、中砂、粗砂、砾砂、粉土、砂性土、填土、硬土、砂卵、砾石层、软～中硬基岩等地层旋挖钻施工作业。2设计概况及编制依据2.1设计概况新建西安至宝鸡铁路客运专线起点为郑西客专咸阳西站出站端，终点为宝鸡南站（新建）出站端。主要涉及地层为第四系全新统冲积黏质黄土、粉质黏土、粉土、粉砂、细砂、中砂、粗砂、砾砂、细（粗）圆砾土等。环境作用等级分为L1、I1、T1、H1。根据此地质情况采用圆锥底式钻斗（适用于砂、粉砂、粘土层），短螺旋钻、抓岩式及多刃切削式钻斗（适用于卵石、固结砂砾层）这几种比较适合。2.2编制依据2.2.1《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424—2010）2.2.2《高速铁路工程测量规范》（TB10601-2009）2.2.3《铁路工程基桩无损检测规程》（TB10218—99）2.2.4《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10752-2010）2.2.5《高速铁路桥涵工程施工技术指南》铁建【2010】241号。3验收标准桩的无损检测由业主单位通过招标确定第三方检测单位进行检测。表3-1钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法序号项目允许偏差检验方法1护筒顶面位置50mm测量检查倾斜度1%2孔位中心50mm3倾斜度1%测量或超声波检查表3-2钻孔桩钢筋骨架允许偏差和检验方法序号项目允许偏差检验方法1钢筋骨架在承台底以下长度±100mm尺量检查2钢筋骨架直径±20mm3主钢筋间距±0.5d尺量检查不小于5处4加强筋间距±20mm5箍筋间距或螺旋筋间距±20mm6赶紧骨架垂直度1%吊线尺量检查7钢筋保护层厚度不小于设计值检查垫块4作业准备4.1施工设计图纸及有关资料到位后，组织技术人员进行图纸复核，澄清图纸中的技术问题。4.2组织施工人员学习、培训相关技术标准和设计图纸等文件，对现场施工人员进行交底培训、考核，合格后持证上岗。4.3对特种施工人员进行安全教育及操作培训，并持证上岗。4.4导线加密、测量放样，并得到监理验收合格。4.5导管密水性试验，并得到监理验收合格。4.6使用的各种检测仪器、设备必须在校验期内，并校检测绳长度。4.7各种标准制度完善齐全，各项责任落实到位，分工明确，施工方案等需批复的文件已全部批复通过。4.8施工现场“四通一平”（水通、电通、路通、电讯通及场地平整）准备完成。4.9旋挖钻机试运行、泥浆泵、导管、电焊机、氧气瓶、乙炔瓶、挖掘机、泥浆搅拌机、自卸车等满足施工要求。5技术要求5.1放样的桩位必须有护桩保护、孔位偏差小于等于50mm。5.2钻孔泥浆指标。表5.2钻孔泥浆指标要求钻孔方法地层情况泥浆性能指标备注相对密度粘度Pa.s静切力Pa含砂率%胶体率%失水率ml/30min酸碱度PH旋挖钻机粘土1.10～1.2018～243～5≤4≥95≤208～115.3成孔后采用校检过的测绳测量其深度，不小于设计孔深。5.4孔径、孔的倾斜度采用6米长同孔径的探孔器进行检测，孔径应大于设计桩径，倾斜度下于1%。5.5清孔后孔底沉渣厚度不大于100mm。5.6清孔后泥浆指标应符合相对密度:1.03～1.10粘度:17～20Pa.s含砂率:<4%胶体率:>95%。5.7钢筋笼制作与安装应符合设计要求。5.7砼灌注导管悬空控制在25-40cm最好，导管埋深控制在2.0-6.0米之间5.8灌注结束后，剩余的导管应缓慢拔除，以免桩头加泥。5.9钢筋笼安装好，声测管灌满清水检查声测管是否漏水，盖好盖子，避免混凝土堵塞声测管。5.10混凝土灌注过程中计算好导管埋深，避免拔错导管造成断桩，混凝土应当满足各项设计以及规范要求。6施工程序与工艺流程6.1施工程序场地平整→测量定桩位→埋设护筒→钻机就位钻孔→清孔→检孔→钢筋笼骨架的制作安装(声测管)→安装导管→二次清孔→水下混凝土灌注→灌注结束。6.2旋挖钻机成孔工艺流程图场地平整测量定桩位测量定桩位埋设护筒钻机就位钻孔第一次清孔检孔下钢筋笼安装导管第二次清孔测沉渣安放隔水球浇筑砼泥浆补充泥浆处理制作钢筋笼配制砼图6.2旋挖钻钻孔桩施工工艺7施工要求7.1场地平整清除杂物，更换软土，夯填密实。钻机座不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷。修通旱地位置便道，为施工机具、材料运送提供便利。钻孔场地在陡坡时，应挖成平坡。如有困难，可用排架或枕木搭设工作平台。7.2定桩位结合现场基准点、水准点，用全站仪准确的定测出每根桩的桩位。测量班放出桩位后，要采取措施保护好桩位。护桩用木桩钉钉，土质较软地段要水泥包桩，护桩埋深要够。每次钻机就位好开钻前和钢筋笼吊放前，需要进行复测。7.3埋设护筒旋挖钻的护筒采用壁厚8mm钢护筒，由单节长度4m的护筒组成，护筒间由平头螺栓连接，应坚固不漏水。护筒内径大于钻头直径20cm。护筒顶面高出施工水位2m，护筒泥浆溢出口底边高出地下水位1.5m以上，还应高出施工地面0.3~0.5m。护筒的埋置深度不小于2米。护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1%图7.3-1埋设护筒图7.3-2注浆7.4钻机就位及钻孔7.4.1钻机就位前，应对钻孔各项准备工作进行检查，7.4.2钻孔前，按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图，挂在钻台上。针对不同地质层选用不同的钻头、钻进压力、钻进速度及适当的泥浆比重。7.4.37.4.4钻孔过程中应观察主机所在地面和支脚支承地面处的变化情况,7.4.5图7.4.5-1旋挖钻机钻进图7.4.5-2旋挖钻机钻进7.4.6通过主桅杆四边形调整系统、行走系统对中孔位中心，并锁定，在钻进时，钻机旋转到孔位时自动锁定，可保证孔位的准确性。在操作时必须严格控制并随时检查，这是确保孔位正确和不出现斜孔的主要措施。7.4.7旋挖钻机采用全电脑控制系统，在操作室即可监控主桅杆、钻杆垂直度和进尺深度。钻孔时钻机可自行至桩位处，把钻机的钻头对准桩位，并调整钻机底盘水平。7.4.8转速、进尺对成孔的影响普通钻斗(包括无底板和有底板钻斗)在钻进时必须严格控制进尺，防止孔内事故发生。钻进时，钻齿切削岩土进入钻斗内，通过伸缩式钻杆和主卷扬机提升钻斗到孔外，钻杆反转卸土，返回孔内，进行下一个循环。若进尺太大，则进入钻斗的岩土将通过钻斗上部充填到钻斗四周，泥浆将不能进入钻斗下部，在提钻时钻斗下部形成真空，不能提钻，造成孔内卡钻事故。根据地质状况和钻机性能，旋挖钻机在各类土层中的转速、进尺如下：土层钻进时：转速45～55转/min，进尺一般控制在40～50cm，采用慢速进尺、常修孔。细砂层钻进时：为防止对细砂过分扰动，转速控制在40转/min以内的中等转速，钻杆适当带紧，采取轻压有控制地向下钻进，进尺一般控制在60cm左右，但必须采用双底板捞砂钻斗。注意：出渣时，提斗速度不易过快，钻斗满载时升降速度控制在0.8m/s以下，空斗升降速度控制在1.0m/s以下。7.4.9粗砂层钻进时：可较细砂层的钻速适当加快，采取轻压满钻，通过较高的转速，从而提高钻速度。旋挖钻机机组一般配备筒式普通钻头、筒式捞砂钻头、长螺旋钻头、短螺旋钻头、开岩钻头、螺旋磨岩钻头等多种型号，在施工中应根据具体的地质情况更换合适的钻头。根据本桥桥址处地质情况，宜采用单锥单螺旋钻头或双锥双螺旋钻头。7.5清孔钻孔至设计高程，经对孔位、孔径、孔深和孔形等进行检查确认合格后，应立即进行清孔。旋转钻机采用换浆法清孔。清孔应达到以下标准：1浇筑水下混凝土前，清孔后孔底沉渣厚度不大于10cm，严禁用加深钻孔深度的方法代替清孔。2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%，黏度17~20S。3自检合格以书面形式尽快通知旁站监理工程师验收。并准备验收记录，未经监理工程师验收批准的桩孔不得灌注混凝土。7.6检孔钻孔灌注桩成孔后，要对桩孔进行检查验收，检测内容包括：1桩基的平面位置、孔径不应小于设计孔径；2孔深不小于设计规定；3倾斜度小于1%。4孔深、孔底沉渣采用标准测锤检测，孔径、孔形采用自制检孔器检测。检孔器用Ф28和Ф16钢筋制成，检孔器外径等于钢筋笼外径+100㎜，检孔器长度是检孔器外径的4～6倍，检孔器顶面几何中心焊起吊圈。检测时，将检孔器吊起，使笼的中心、井孔的中心、吊绳保持一致，慢慢放入孔内，上下畅通无阻标明孔径大于设计桩径；若中途遇阻则有可能在遇阻部位有缩径或弯孔现象，应采取措施予以消除。检孔器还可测孔位、桩孔倾斜度，将检孔器放入孔内，调整起吊滑轮，使吊绳保持竖直，此时吊绳位置即为桩孔中心位置，将起吊滑轮固定测出滑轮至井口距离，测出检孔器下放时各个位置的水平偏移，就可推算出个测点偏移桩中心距离及倾斜度。7.7钢筋笼骨架的制作安装7.7.17.7.2钢筋笼在钢筋加工场集中制作，每节长度不大于18m。对于长度大于18m的钢筋笼分节时，应考虑主筋接头按规范要求错开。两节钢筋笼对接的一端宜预留1-7.7.3桩基钢筋笼加工时主筋接头采用闪光对焊，安装时搭接单面焊，每一截面上接头数量不超过50%，单面焊时，焊缝长度大于10d，双面焊时，焊缝要大于5d7.7.4加强筋弯制成型后点焊待加强筋和主筋连接成一个整体后再施焊，加强筋点焊后必须用扳手消除弹性变形，焊工必须持证上岗。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。钢筋骨架的保护层用设计的“直径为15cm混凝土滚轮”来保证，按竖向每隔2m设一道，每一道沿圆周布置47.7.5钢筋笼制作完成后，7.7.6桩基钢筋笼焊接完成后，连接好声测管，在最上一节骨架上焊接吊筋，吊筋的长度根据桩顶高程到孔口的位置确定。吊筋应牢固固定在孔口的吊杠上，防止钢筋笼上浮或下沉，更要严防掉笼。吊杠可用型钢或钢管制作，其刚度必须能够承受全部钢筋笼的重量，并能抵抗施工过程中偶然的旋挖7.8导管安装7.8.1水下混凝土的钢导管应内壁光滑、圆顺，内径一致，接口严密，导管直径为30cm。导管管节为2.65m，最下端设3.8-4m的长节，另备0.5m、1m、7.8.2导管组装后轴线偏差，不超过钻孔深的0.5%并不大于10cm，试压力为孔底静水压力的1.5倍。导管长度按孔深和工作平台高度决定。导管安装后，其底部距孔底有250～400mm7.9二次清孔及水下混凝土灌注7.9.1二次清孔浇筑水下混凝土前应检查沉渣厚度，沉渣厚度应不大于10cm7.9.1-1吊装钢筋笼7.9.1-2安装导管7.9.2首批封底混凝土下落时要有一定的旋挖能量，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深。足够的旋挖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。封底混凝土所需方量按下式确定：V—首批封底混凝土所需数量，m3；d—混凝土导管内径，m；h1—导管内与桩孔内混凝土高度差，其值由桩孔内泥浆压力决定，不计混凝土落导管内的旋挖力和混凝土在导管、桩孔内流动阻力,h1=hwγw/γc,m；hw—桩孔内混凝土面以上泥浆深度，m；γw—泥浆容重，kN/m3；γc—混凝土拌和物容重，24kN/m3；D—桩孔直径，m；Hc—桩孔内混凝土的高度，由导管初次被混凝土埋置深度决定和导管距孔底高度决定，导管初次埋深要求大于1m,导管距孔底一般0.4m。7.9.3打开漏斗阀门，放下封底砼，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。必须立即停止灌注进行处理。图7.9.3-1二次清孔图7.9.3-2灌注水下混凝土7.9.4混凝土采用罐车运输到现场，实验员与监理共同检测砼,坍落度控制在180-220mm、含气量控制在4%-5.5%,、温度不低于5℃不大于30℃，检测合格后配合导管灌注，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2～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，使其脱开钢筋骨架后，再移到钻孔中心。拆除导管动作要快，时间一般不得超过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来后向上的旋挖力；当孔内混凝土进入钢筋骨架4m～5m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（计算时应将导管内混凝数量估计在内），通知拌和站按需要数拌制，以免造成浪费。8劳动组织表8钻孔桩施工单个工作面人员配置序号工种名称人数职责分工备注1架子队队长1统一管理协调钻孔桩施工管理2桥梁工程师1负责旋挖钻施工技术3技术员2负责旋挖钻施工技术4测量专业工程师2负责桩位施工的放样、复核、成品自检5质检工程师1检查钻孔桩施工质量工作6资料员1负责钻孔桩内业资料的整理与归档7试验检测工程师1负责钻孔桩物资、混凝土的配合比的检测工作8材料员1负责钻孔桩所需材料的采购、收料检验等工作9领工员2负责钻孔桩现场施工的协调工作10安全员1负责钻孔桩施工现场安全作业11工班长1负责钻孔桩施工现场作业施工人员的相互协调12调度1负责钻孔桩施工现场的砼、车辆的相互协调13混凝土浇筑工4负责水下砼的浇筑指挥1人、放料1人、灌注2人14电工1负责施工现场用电维护与检修15普工2负责清理现场及模板合计21人9材料要求9.1泥浆材料的要求9.1.1黏土：粒径小于0.005mm颗粒含量大于50%，塑形指数大于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。9.1.29.1.39.1.4外加剂：表9.1.4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Na6P6O18污染后泥浆的再生Na6P3O10，Na2CO2增强防坍作用，提高泥水分离性NaHCO3木质素，腐殖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人土中锯末，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等有机外加剂在夏季变质硫化钠9.2砼材料的要求9.2.1水泥：桩基采用42.5#普通硅酸盐水泥，对同厂家、同批号、同品种、同强度等级、同出厂日期的水泥进行强度、细度、安定性和凝结时间试验，水泥的初凝时间不宜小于2h。使用原则：先到的水泥先用；按出厂时间先后顺序。工地上修建水泥仓库，仓库修在地势较高处，周围设排水沟，并下垫枕木隔潮。不宜露天堆放，临时堆放时应上有盖下有垫。覆盖物防水，支垫高度不小于30cm9.2.29.2.3石子：采用两种连续级配碎石，粒径5～16、16～319.2.4外加剂：品种和规格均符合设计规定，并有出厂合格证及试验报告9.2.5混凝土：配合比根据原材料性能、混凝土的技术条件和设计要求进行设计。配合比统一采用试验室下发的配合比经过现场换算的施工配合比。混凝土由搅拌站集中统一供应9.2.69.3钢材要求品种和规格均符合设计规定，并有出厂合格证及试验报告。10主要机具设备表10钻孔桩施工单个工作面施工机械配备序号设备名称规格、型号单位机械性能数量1钢筋切割机Y8HUL-2台良好12钢筋弯曲机YGOL-4台良好13电焊机BX1-400A台良好24发电机75KW台良好15混凝土运输车8m3辆良好56钢筋笼运输车5t辆良好27旋挖钻180台良好18吊车25t台良好19装载机50台良好110挖掘机220台良好111水准仪台良好112121314151617钻头1.25m\1.00m个良好213搅浆机台良好114泥浆泵台良好215氧气瓶个良好116乙炔瓶个良好117检孔器个良好118空压机台良好119泥浆三件套组良好120测绳100m组良好5机械设备必须经过检验合格，自动计量设备，设备必须进行标定，通过业主、监理单位验收。11质量控制及检验11.1质量控制11.1.1导管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，循环使用导管4～8次后应重新进行水密性试验11.1