旋挖钻作业指导书

2.7 旋挖钻孔施工

2.7.1 工艺概述

本工艺适用于土层、砂卵石、风化岩及岩层等地质条件下旋挖桩孔施工，最大钻孔深度100 米以上，最大钻孔直径大于 2.8 米；可在海拔2000 米以上，环境温度-20～+40 度的条件下施工。使用球齿钻头可以进行单轴抗压强度超过100Mpa 的坚硬岩石的施工。

2.7.2 作业容

本工艺主要作业容为：场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、混凝土灌注等。

2.7.3 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》TB10424－2010

《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10753—2010

《铁路工程基桩检测技术规程》（TB10218－2008）

2.7.4 工艺流程图

图 2.7.4-1 旋转钻机成孔工艺流程图

2.7.5 工艺步骤及质量控制

一、施工准备

1．场地

(1)陆上钻孔

①根据现场地形情况进行合理布置施工场地。修筑施工便道，接通水、电，设置泥浆池、钻渣临时存储池，布置好钻渣弃土场。确保场地平整、坚实。

②规划临时道路路线时，使便道与钻孔位置保持一定的距离；以免影响孔壁稳定。

(2)水上钻孔

①根据钻孔桩数量、工期，规划安排旋挖钻机作业数量及其配套的吊机数量、钻渣临时存储池、泥浆池等确定所需的平台尺寸。平台设计时应根据荷载设计平台各相关结构，满足施工期间的强度和刚度需要，能够承受施工作业时所有静、活荷载。

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②平台上应规划好旋挖钻机位置、钻渣临时存储位置、泥浆池位置或泥浆补浆线路、供电线路、

安全设施。

2. 资料

①开工前应有相关部门提供的该工程的地质勘察报告、水文地质资料、桩基工程施工图及图纸会

审资料。

②有效的桩基工程的施工组织设计或施工方案，有关载荷、施工工艺的试验参考资料。

③相关的资料表格及检验验收表格。

3. 技术

①熟悉和分析施工现场的地质、水文资料，编制钻孔灌注桩单项施工组织设计，针对不同的地质

情况，对钻杆、钻具、斗齿、护筒、泥浆、清孔工具、检测等施工机械与设备进行选择和优化。

②逐级向施工人员进行技术、操作、安全、环保交底，确保施工过程的工程质量、环境保护和人

身安全。

③熟悉施工现场环境，摸清邻近区域的地下管线（管道、电缆）、地下构筑物、危险建筑、精密

仪器车间等的分布情况。

④开工前，对设计单位移交的导线点、永久的水准点进行复测；按施工现场的实际情况加密导线

点和水准点，并与相邻标段联测。根据坐标控制点和水准控制点进行桩位和高程放样。

⑤混凝土配合比设计及试验：按混凝土设计强度及耐久性要求，做水下混凝土配合比的试验室配

合比、施工配合比，满足相应标准钻孔桩灌注混凝土的要求。

4. 机具

①钻孔设备：旋挖钻机、相应地质的钻头钻杆、钢护筒等。

②配套设备：挖掘机、装载机、吊车、泥浆泵、钻渣运输车等。

③安全设备：防水照明灯、安全帽、救生衣等。

④混凝土灌注设备：混凝土拌和站、供电设备、混凝土运输车、导管、下料斗等。

⑤钢筋加工、安装设备：钢筋笼成套加工设备、电焊机、吊车等。

5. 材料

桩基原材料：水泥、石子、砂、钢筋等由试验人员按规定进行检验，确保其原材料质量符合相应

标准。

钻孔原材料：膨润土或粘土、纯碱（Na2CO3）、羧甲基纤维素钠盐（CMC）、渗水防止剂等造浆材料泥浆制备：泥浆技术指标主要指标为密度、粘度、PH 值、含砂量等。根据工程钻进需要，随时调

整泥浆相对密度，保持各项指标符合要求，不因泥浆过浓影响进度，过稀导致塌孔等，详细见下表;

表 2.7.5-1 旱地泥浆技术指标

①陆地开钻前清除坡面危石、浮土，铲除松软土层并夯实；根据钻孔的大小挖好相应体积的泥浆

池；准备装载机及时清理钻渣，出渣道路畅通，孔口四周排水系统完善；做好孔口的围护；临时电力

线路、安全设施准备就绪。挂牌示出钻孔的桩号。

②陆地设置排水沟、集水坑，及时将桩孔围的积水排走，确保场无积水。必要时应降低地下

水位。

③水上平台作业前检查平台各结构是否按设计要求完成，并对其进行验收签证。检查护筒中心位

置、垂直度、入土深度等是否符合设计要求。

二、平台搭设

平台搭设可参考 2.6.5 章节。

三、钢护筒埋设

钢护筒的径应大于钻头直径，一般比桩径大100～300mm ，具体尺寸按施工组织设计要求选用。

护筒入土较深时，宜以压重、振动、锤击或辅以筒除土等方法沉入。

四、钻机安装及就位

①旋挖钻机安装必须稳定、牢固。钻机行驶到要施工的孔位，调整桅杆角度，操作卷扬机，将钻

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头中心与钻孔中心对准，并放入孔，调整钻机垂直度参数，使钻杆垂直，同时稍微提升钻具，确保

钻头环刀自由浮动孔。钻机就位后，测放护筒顶、钻机平台标高，用于钻孔时孔深测量参考。

②钻机对中位置以钻孔桩设计位置为准，中心允许偏差不得大于2cm；钻杆倾斜率小于1%。

五、钻进成孔

（1）钻头的类型及应用

①类型。钻头类型常用的分为两大类：A、回转钻头:a 单底土斗 b 双底捞砂斗。B、嵌岩钻头:a 短螺旋钻头 b 嵌岩筒钻 c 牙轮钻头

②应用。在一般地层情况下可选用摩擦钻杆和回转钻头。在岩层施工时可配用短螺旋钻头、回转

斗，嵌岩钻头等各种规格的钻头。回转钻头，适用于粘性土、粉土、填土、中等密实以上的砂土、风

化岩层。嵌岩螺旋钻头，适用于碎石土、中等硬度的岩石及风化岩层。岩心回转斗，适用于风化岩层

及有裂纹的岩石。

(2)、钻进成孔及注意事项

①钻机就位后，必须对钻机的钻杆进行竖直度检测和调整，调整好后应将钻杆的调整系统锁住，

注入调制好的泥浆，然后进行钻孔。钻进时应先慢后快，确认地下是否有空洞等不利地层，并做好泥

浆护壁工作，泥浆相对密度控制在 1.05～1.10 之间，含砂率不大于2%。钻进过程中保持孔有规定

的水头和要求的泥浆指标，以防坍孔。因故停钻时，孔口应护盖，严禁钻头留在孔，以防埋钻。

②在开始钻进或穿过软硬层交界处时采用低速钻进，主卷扬机钢丝绳承担不低于钻杆、钻具重量

之和的20%，以保证孔位不产生偏差。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

浆比重和粘度。在钻孔过程中，应根据具体情况对钻杆进行竖直度检测，防止钻杆因不可控制因素而

变动，影响成孔质量。施工过程中对钻头磨损超标的应及时更换。

③钻进过程中配备专人清理钻头四周夹带的泥块，确保钻头下入孔底有泥浆通道使下钻顺利。由

于钻孔速度快，为确保孔壁稳定不出现坍塌，由专人对地质情况进行复查并经常进行泥浆指标的测定，

及时调整泥浆性能。

④成孔中，按试施工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，如钻进深度、

地质特征、机械设备损坏、障碍物等情况。钻进时及时填写钻孔施工记录，交接班时应交代钻进情况

及下一班的注意事项。记录必须认真、及时、准确、清晰。

⑤在钻进过程中，必须控制好钻杆的提升速度和下降速度。钻斗升降速度保持在0.75～0.80m/s。

当钻斗粉砂层或亚砂土层时，其升降速度应更加缓慢。

(3)、成孔标准

成孔后经清孔应达到，孔排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm 颗粒，并满足表 2.7.5-3 钻孔成孔

质量验收标准。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。

六、成孔检查

钻孔完成后应用探孔器检测孔径，用测壁（斜）仪或钻杆垂线法检查倾斜度，用长度符合规定的

探孔器上下两次检查孔是否合格，合格后方可清孔。

七、清孔

旋挖钻机成孔由于渣土由钻斗直接从底部取出，一般情况下均能保证孔底泥浆沉淀厚度小于规定

值。若是泥浆相对密度过大，则可能出现泥浆沉淀过厚，此时应用钻机再抓一斗，且用钻斗上下搅动，

同时抽换孔浆液，保证泥浆含砂率小于 2 ％。若是下钢筋笼后出现孔底沉淀厚度超标，则可以采用

混凝土导管附着水管搅动孔底，同时注水换浆，以达到清孔的目的。

清孔完毕后，首先值班技术人员和质检工程师进行首检，然后通知主管工程师检孔，最后通知组

织监理共同对成孔进行验收检查。

八、钢筋笼吊放与灌注混凝土

与一般钻孔桩相同，参见 2.9 钻(挖)孔桩混凝土施工。

九、旋挖钻机施工常见问题处理方法

（1）卡埋钻的处理方法

卡埋钻是旋挖钻机最易发生的施工事故，因此，施工过程中应采取积极主动的措施加以预防。当

钻机施工时出现卡埋钻现象时，采取切实可行的措施及时进行处理施工事故。

处理卡埋钻的方法如下：

①直接起吊法：采用吊车直接向上起吊即可。

②钻斗周围疏通法：即用水下切割或反循环等方法，清理钻筒周围沉渣，然后起吊即可。

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