客运专线钻孔灌注桩冲击钻机成孔施工作业指导书

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细粒土，粗粒土，卵砾石土，软岩，溶岩地区。

孔径80㎝～200㎝。

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1.5～2.0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
⑴钻架钻架除应有足够的结构强度外，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。

⑵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α=90度，β=60度，∮=170度。

弧形刃外壁倾角γ=15度。

转向装置为钨金套，设于钻头顶部，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园孔的关键部件。

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。

⑶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。

①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；②不能太重，否则，无法取到孔底沉碴；③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摄氏度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园砾土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16~22s；松散易坍地层为19~28s。

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）鉴于岩溶地区地质和溶洞形状复杂等情况，施工设计必须提高地质钻探质量。

在多层溶洞地质非常复杂的情况下，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，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 3.5～5.9t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2～3cm，并焊φ32mm 钢筋环4个，用φ28mm钢丝绳围绕2～3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φ28mm（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180~200mm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图3-2 钻孔灌注桩质量检查控制流程图
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
⑴钻孔达到设计深度后，必须核实地质情况。

⑵孔径、孔深和孔型必须符合设计要求。

⑶钻孔桩应坚实不漏水，护筒埋深应符合施工工艺设计要求。

⑷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。

⑸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
⑶钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法见下表
6、质量控制要点
6.1钻孔钻进
（1）钻孔作业要求
①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
②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。

③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。

④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；
⑤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60～80cm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
①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，反复冲击造孔壁，保证护筒的稳定。

②必须保证泥浆的供给，使孔内浆液稳定。

③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。

④ 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。

⑤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0.3～0.5m，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6.1－1
表6.1-1 常用外加剂
⑥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。

⑦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。

⑧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，
⑨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（1～2kg）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，在钻进4～5m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20~30m3通过φ75mm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φ75mm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3～4小时观测，沉碴厚度达到施工规范要求时，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
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4～6m。

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。

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）对工人应进行安全教育、操作规程教育，严防发生工程质量和人身事故。

7）钻机安装牢固，防止倾覆。

钻机就位后，机身要用方木垫平，塞牢。

桅杆顶端用钢丝绳对称拉紧。

8）注意用电安全，电线不能直接敷设到地面上，应采取架空措施。

配电箱加锁。

9）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）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3.5，吊索8～10。

9、文明施工和环境保护
（见图9-1、2、3、4）
1）钻机施工噪声大，夜间施工对附近居民造成影响，应协调好关系。

2）泥浆应沉淀处理后排放，并符合环保要求，必须及时清运渣土，防止污染。

图9-1泥浆池按照规定防护图9-2现场施工标识、安全警示牌齐
全
图9-2不可回收泥浆运至指定地点图9-4钻碴定期清理外运
10、质量记录及要求
10.1填写要求
1）各单位在施工过程中，应根据实际需要选用相关表格如实进行填写过程工序记录，要作为质量验收或隐蔽工程检查的记录（附在其后）。

2）施工日志根据实际进行如实填写并写清记录人员和交接人员。

10.2表格
1) 钢护筒制造质量检验记录表
2) 施工测量放样记录表
3) 钢护筒安装质量检验记录表
4) 钻孔桩钻孔记录表
5) 泥浆测试记录表
6) 成孔检验记录表。