钻孔灌注桩旋挖钻机成孔作业指导书

钻孔灌注桩旋挖钻机成孔作业指导书

1 适用范围

本作业指导书适用于铁路土建工程各种土质层和砂类土、碎（卵）石土或中等硬度以下基岩的桩基施工。

2 作业准备

2.1 内业技术准备

2.2 外业技术准备

修建钢筋加工厂并配齐生活、生产及办公设施，满足施工生产需要。复核测量导线点、水准点，对场地进行平整，连通施工便道及用电、用水，备齐各种原材料和安全防护设备。

3 技术要求

3.1 护壁泥浆应采用砂浆搅拌机拌和，其性能应满足要求。

3.2 在大面积施工展开前，应进行钻孔工艺试验，并进行总结。

4 施工工序与工艺流程

4.1 施工程序

旋挖钻机作业施工程序为：施工准备 桩基工艺试验 工艺总结 测量放样 护筒埋设（泥浆制备及测试） 钻机就位 钻孔 补浆 孔深测量 地质确认 清孔 成孔。

4.2 工艺及质量控制流程

图4.2 钻孔灌注桩施工工艺及质量控制流程

5 施工要求

5.1 施工准备

5.1.1 岗前培训

桩基施工前，操作人员需接受工区项目组织的操作技能、安全教育培训，培训合格后，方可持证上岗作业。尤其对有要求的特殊工种（如钻机司机）培训，必须经考核合格后持证上岗作业。

5.1.2 场地踏勘

进行场地踏勘，对既有架空电线、地下电缆、给排水管道等设施，如果妨碍施工或对安全操作有影响，应采取清除、移位、保护等措施妥善处理。

5.1.3 地质调查

桩基施工以前需要根据设计方提供的地质 告了解施工部位的地质情况，确定合适的钻头类型。

5.1.4 施工机具

根据旋挖钻机施工的要求，准备满足要求的设备，如旋挖钻机、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，并调试至最佳使用状态。测绳需标定后方可使用。

测绳湿润后进行校核

5.1.5 场地平整及布置

平整场地，以便钻机安装和移位。对不利于施工机械运行的松散场地，应采取硬化、加固等措施。场地要采取有效的排水措施。钻孔施工前进行场地平整、施工便道场地布置应根据施工组织设计，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。

钻孔桩施工前进行场地平整、施工便道

5.1.6 泥浆池开挖以及泥浆制备

1 施工前本着节约、方便施工的原则确定泥浆池位置及大小。一般可根据使用的泥浆泵的功率依照相邻墩的桩基共用一座泥浆池的原则来确定泥浆池位置，泥浆池大小可按照使用钻机数量来开挖。

2 开挖以前先挖探沟，经有关人员确认泥浆池位置无地下管线。泥浆池可按照1：0.75放坡，开挖完成后应立即按照要求采用铁丝网与钢管焊接成片，其高度不小于1m，深度不小于50cm，四周均需封闭，并设警示标志。泥浆池造浆前其底部及四周使用厚塑料布进行衬护。

泥浆池开挖及防渗措施

3 由于旋挖钻机施工时，采用静态泥浆护壁，故应配置优质泥浆进行泥浆护壁。

4 泥浆调制采用泥浆搅拌制备，泥浆可采用接近地表经过冻融的黏土或水化快、造浆能力强、黏度大的膨润土来制备。

5 现场泥浆制备完成后应立即 现场工程师验收，泥浆各项指标合格后方可使用。

5.1.7 施工核对

对照技术交底和设计图纸，通过标高计算复核桩径、桩长、桩底桩顶标高，如有疑问及时 现场工程师，防止出现施工质量事故。

5.2 施工工艺

5.2.1 测量放样

利用施工现场附近复核 批过的导线点和水准点，用全站仪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。

桩位测量及十字桩埋设

5.2.2 钻机就位

1 钻机就位以前先检查钻机的工作性能，确保钻机各零部件、液压系统及各种仪表正常工作。保证桩位附近平整，把钻机开到桩位旁，将钻头的尖端正对桩位标注点。再用垂球及钻机仪表控制钻杆的垂直度和钻机机身的水平，并保证钻架上的起吊滑轮、钻杆中心及转盘中心在同一条铅垂线上，保证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。

2 钻机停位回转中心距孔位在3～4.5m之间。在允许的情况下，变幅油缸尽可能将桅杆缩回，这样可以减小钻机自重和提升下降脉动压力对孔的影响。检查在回转半径范围内是否有障碍物影响回转。

5.2.3 制作、护筒埋设

1 旋挖钻机施工使用钢护筒，护筒一般用4～8mm厚的钢板加工制成，高度为1500～2000mm。钻孔桩的护筒内径应比钻头直径大10cm，比桩径大20cm，护筒长度根据地质情况确定。护筒加工完成后应立即检查护筒的几何尺寸、相邻管节管径差、焊缝尺寸、外观及焊缝质量（水中护筒需要检查），检查合格后 现场工程师，同时在护筒顶面、底面找出护筒截面中心，并在护筒上做好标识。

2 护筒有定位、保护孔口和维持水位高差等重要作用。所以护筒中心与桩使中心应重合，周边用黏土夯填密实。埋设钢护筒前进行桩位控制点的放样，用小口径的钻头先预钻至护筒底的标高位置，然后提出钻头且用钻头将钢护筒压到预定位置，再用粗颗粒土回填护筒外侧周围，回填密实。钻头贯压护筒时要分别在护筒各个方向均匀贯压、同时贯压，防止护筒贯压过程中出现倾斜。

3 护筒贯压到位后使用水平尺、垂球检查护筒的垂直度。检查合格后再进行护筒外侧的回填，并 现场工程师。

4 护筒的埋设深度：在黏性土中不宜小于1m；在砂土中不宜小于1.5m，并在保持孔内泥浆液面高于地下水位1m以上。

现场订制的护筒 开挖护筒坑洞

5 利用施工现场附近的水准点测量护筒顶面标高，确定桩基成孔深度。

5.2.4 钻机钻孔

1 钻孔前在护筒顶面依照护筒壁上的护筒顶面中心标识的挂设十字线，然后对中钻头中心。钻头中心与护筒中心偏差不得大于5cm。

2 成孔前必须检查钻头保径装置，钻头直径、钻头磨损情况，施工过程中磨损超标的钻头及时更换。

3 旋挖钻机配备电子控制系统显示并调整钻进时的垂直度，通过电子控制和人工用垂球观察两种方式来保证钻杆的垂直度，从而保证成孔的垂直度。同时在每一次钻机提钻甩渣复位后检查钻头是否对中。

4 开钻时，先启动泥浆泵和转盘，使之空转一段时间，待泥浆输进钻孔中高于护筒底角0.5m以上并不得低于地下水位，方可开始钻进。开始钻进时，低挡慢速钻进，待钻进深度超过护筒刃脚处，按正常速度钻进。在黏质土中钻进时，由于泥浆黏性大，易糊钻，采用中等转速、大泵量、稀泥浆钻进；在砂类土或软土层钻进时，易坍孔，宜控制进尺、轻压、低挡慢速、大泵量、稠泥浆钻进。

5 以钻头自重加液压力作为钻进压力，初入压力控制在80～90kPa。每次进尺最佳为0.5～0.8m，钻屑进入筒体，装满一斗后，将钻头提出孔外移至机侧，继续缓慢上提钻斗，利用动力头下的挡板将钻头上的顶压杆下压，通过与顶压杆相连的连接杆件将钻斗的底盖打开卸落钻渣，钻渣卸落完成，再将钻斗下落至地面，正旋关盖复位。

6 起、落钻头速度要均匀，不得过猛或骤然变速。孔内出土，应立即清走，不得堆积在钻孔周围。

7 钻孔作业分班连续进行，一次成孔。在钻进过程中，按试桩确定的参数进行施工，设专职记录员记录成孔过程的各种参数，依照地质 告随时观察钻渣情况与地质 告对照，并准确取样 现场工程师确认地质情况。当桩尖持力层地质与设计不符时，立即通知监理工程师及有关部门确认是否进行变更设计。钻孔过程中还必须详细记录钻进深度、泥浆指标、机械设备损坏、障碍物、钻孔异常情况等。记录必须认真、及时、准确、清晰。且交接班时要做好交接记录。

8 钻进过程中产生的泥浆、钻渣经沉淀池净化处理后方可排放沉淀水。在排放过程中不能造成对农田及周围水源的污染，沉淀池中的沉淀物用汽车运至指定弃淤场堆放处理。

9 钻至桩孔设计标高后，钻头在不加压的情况下就地继续旋转数圈，再提钻，保证钻头尽可能取渣情况下又可避免超钻。

5.2.5 成孔检查

1 在钻机显示器显示孔底达到设计桩底标高后，停止钻进，在现场监理工程师在场的情况下，对护筒顶面标高、孔位中心偏差、孔径、孔深、钻孔垂直度、孔底沉渣厚度等采用测量仪器、测绳、验孔器等工具进行全面检查（见钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法），签字确认合格。

2 检孔器长度为4倍桩基直径，外径直径不得小于钻孔桩直径。检孔器按照钢筋笼的形式加工，必须规则，且具有一定刚度。

3 钻孔倾斜度通过检孔器检验：检孔器在孔顶对中护筒中心下落后，通过在护筒顶观测吊绳相对于竖直垂线偏移情况可计算成孔后的倾斜度。

具体做法是：在检孔器下放到指定位置后在吊点系一垂球，然后在垂球的吊绳上用毫米尺标定好从垂球系点开始的1米位置，待垂球静止后用毫米尺测量垂球吊绳到检孔器吊绳的距离E（单位：mm）。此时检孔器所处位置桩孔的倾斜度就为i=E×100%/1000(图5.2.5)。

图5.2.5 桩孔倾斜度测量示意图

5.2.6 排渣、清孔

钻孔排渣可采用泥浆循环和抽渣筒等方法。如采用抽渣筒排渣，在钻进4～5m深后，每钻进0.5～1m应抽渣一次，并补给泥浆，灌注清水。钻到施工图标示桩底标高后，应立即清孔。当钻进深度达到设计要求时，应对孔深、孔径、孔位和孔形进行检查，满足设计要求后，填写终孔检查证，经监理工程师签认后方可进行清理和灌注水下混凝土的准备工作。

1 清孔方法

掏渣法适用于在各类土层中用钻孔的各类摩擦桩的初步清孔：喷射法（射风、射水）法和砂浆悬浮法是用于配合其他清孔方法的辅助手段。

2 钻孔桩清孔

1) 对于原土造浆的钻孔，钻到设计后，可使钻头空转不进尺，循环换

浆，泥浆比重在1.1左右。

2) 对于土质较差的砂土层和砂夹卵石层，清孔后孔底泥浆密度应控制

在1.06～1.10g/cm3左。

3) 清孔后的孔底沉渣厚度，端承桩不得大于50mm，或不大于设计规定

值；摩擦桩不得大于200mm。在灌注水下混凝土前必须复测沉渣厚

度，沉渣超过规定者，必须重新清孔，符合规定后方可灌注水下混

凝土。

3 清孔注意事项

1) 清孔应向孔内补充清水或泥浆，保持孔内水头，防止塌孔。

2) 不得用加大孔深的办法代替清孔。

3) 柱桩孔，在灌注混凝土前向孔底射水或压气3～5min，翻动孔底沉

渣，然后进行灌注。射水压力比孔底压力大0.5MPa。

4) 各环节施工衔接应紧密，缩短工艺间隔时间。

5.2.7 钻孔与灌注作业的连续性

钻孔完成后，应立即组织钢筋笼安装和水下混凝土灌注工作，在此过程中，应保持孔内水位，避免塌孔。为保证施工的连续进行，应做好以下工作：

1 钢筋笼应提前制作。如果钢筋笼长度超过吊装能力，可以分段制作，向孔内安装时现场焊接或采用套筒法接长。

2 提前完成机械设备和施工器具的准备，包括混凝土生产设备，起重吊装设备，电焊设备，供电设备，混凝土灌注设备，检测试验设备等，混凝土生产和供电等关键设备应有l套备用。

3 按规定的时间提前约请监理工程师现场检验成孔，钢筋笼，混凝土配合比及原材料，混凝土拌制的质量，避免停工待检。

5.2.8 注意事项

钻孔灌注桩因其施工情况的特殊性，钻孔时可能遇到的不定因素较多，因此开钻前制定详细可行的基桩施工作业指导书，包括施工工艺、钻孔前的设备检修、人员培训与准备、泥浆循环系统等材料准备、事故预案、安全方案、质检方案等，并备有可靠的自发电系统和满足要求的商品混凝土应急。每钻进2m和地层变化时在泥浆池中捞取钻渣样品，查明土类并记录，以便与地质剖面图相核对。因桩基地质情况较复杂，当钻孔至砂层等易塌地层时采用加大泥浆比重并增加泥浆的黏度，减慢钻孔速度等方法通过该地层。钻孔过程中现场工程师旁站监督，发现问题及时解决。

6 劳动组织

6.1 劳动力组织方式：采用架子队组织模式。

6.2 施工人员根据工艺试验和配备的人员、机械选用最佳组合，人员配置见表6.2。

表6.2 每个作业工班人员配备表

其中工班长、技术员兼安全员和质检员必须由正式职工担任。

7 材料要求

7.1 护筒：一般用4～8mm厚的钢板加工制作，一般高度为1500～2000mm。

7.2 泥浆：泥浆种类见表7.2-1，钻孔常用黏土泥浆与膨润土泥浆。

表7.2-1 常用泥浆种类表

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。

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7.2-2。

表7.2-2 外加剂种类表

8 主要机具设备

8.1 主要机械：旋挖钻机l台。

8.2 辅助机械：钻头2个，搅浆机l台，泥浆泵1台，电焊机1台，氧气瓶1台，空压机1台，乙炔瓶若干，挖掘机l台，千斤顶1个，抽渣筒1套，检孔器及测绳各一套等。

9 质量控制及检验

9.1 质量控制

9.1.1 严格控制泥浆质量，泥浆对护壁及钻渣的悬浮起着重要的作用。优质的泥浆指标见表9.2-1。首先要选用优质的膨润土，火碱、纤维素，根据地质情况进行配比选择，其次要用搅浆机按比例均匀搅拌，泥浆池要循环利用，从孔位返回时设置沉淀池。

9.1.2 钻孔的平台，钻机及钻架稳定牢固，不产生位移及沉降。

1 钻架垂直及机身水平，钻架上的起吊滑轮组与转盘中心在同一铅垂线上。

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 对于软弱地基，钻孔前应对地基进行碾压及硬化处理，避免钻机倾斜影响孔的垂直度。钻孔进，起落钻头的速度宜均匀，不得过猛或骤然变速，孔内出土不得长时间堆积在钻孔周围。特别是钻头提至护筒底部时速度要有所下降，避免护筒底部孔壁在反复提升过程中扩径。

9.1.3 钻孔过程中随时认真对地质情况复查，并调整泥浆指标，防止出现坍孔现象，并且按照地质情况调换合适的钻头，以保证施工正常进行。

钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度：由硬地层钻到软地层时，可适当加快钻进速度；当软地层变为硬地层时，要减速慢进；在易缩径的地层中，应适当增加扫孔次数，防止缩径；对硬塑层采用快转速钻进，以提高钻进效率；砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和黏度。但是钻头下降速度也不可太快，尤其是刚刚入孔时。钻头下降和钻杆提升速度应控制在下表给出的范围内。

9.2 质量检验

钻孔桩质量应按照《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》（铁建设[2005]160号）的相关条款进行检验。

表9.2-1 优质泥浆性能指标

表9.2-2 钢护筒检测项目及指标

表9.2-3 钻孔桩灌注混凝土前泥浆及沉渣指标

表9.2-4 钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法

10 安全及环保要求

10.1 安全要求

10.1.1 施工现场设置警示标志，严禁非施工人员进入。

泥浆池按照规定防护 现场施工标识、安全警示牌齐全

10.1.2 钻机各岗位工作人员，在上岗之前，都必须经过针对性的培训，持证上岗，全部人员都必须熟知桩基的整个施工过程，同时要熟练掌握自己所承担的工作内容和操作规程。不符合条件者不得上岗。

10.1.3 坚持"安全第一，预防为主"的方针，定期和不定期组织人员进行安全学习和安全教育。

10.1.4 钻机就位前，墩位的钻孔范围内要碾压密实，在软弱地基段钻机履带下要垫10mm厚钢板，避免钻机倾斜发生意外。钻机就位后，机身要用方木垫平，塞牢。

10.1.5 钻孔中，应注意观察有无漏浆现象，特别是岩溶地址，随时补充泥浆，保证孔内水位。冲击钻施工时，应对附近建筑物的安全检测。应在钻孔附近设置醒目标志和围栏，以防人员掉入孔内。

10.1.6 所有电器设备必须有可靠的接地装置和防漏电保护装置。

10.1.7 按钻机维修保养制度，定期进行保养及维修，并做好保养维修记录。每工班检查钻头、主绳、主绳与钻头连接、提梁、绳卡等，及时处理问题。钢丝绳一个节距内断丝超过15%时必须更换。钢丝绳安全系数，缆风绳为3.5，吊索为8～10。

10.1.8 泥浆池四周要设安全防护栏，挂醒目的警示标语。

10.1.9 护筒周围一定要按要求回填密实，埋设深度满足要求，避免地表土质较差造成孔口坍孔，影响机械设备及人员的安全。

10.1.10 钻机上方有高压线时，一定要保证足够的安全距离，杜绝为了进度冒险施工。

10.2 环保要求

10.2.1 各种机械设备及人员不得随意进入田地，严禁侵入征地界限外。

10.2.2 施工驻地产生的各种生活垃圾应集中存放，定期送至垃圾回收站，不得乱弃。加强施工驻地周围的净化，做到定期消毒。

10.2.3 做好施工燃油的保管工作，油料存放应做到密封保存。

10.2.4 钻渣要及时清运，在弃渣场做好防护工作，避免水土流失污染环境。

10.2.5 泥浆要做好循环利用，不能利用的沉渣要用密封车清运出现场，不能污染河流及水域。泥桨应沉淀处理后排放，并符合环保要求，必须及时清运渣土，防止污染。

不可回收泥浆运至指定地点 钻渣定期清理外运