反循环钻孔作业指导书.docx

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反循环钻孔作业指导书

反循环钻孔作业指导书

一、编制目的

明确桥梁桩基反循环钻灌注桩作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范桩基作业施工。

二、适用范围

适用于中铁十局山西中南部铁路通道ZNTJ-15标吉家庄中桥反循环钻机钻进的桥梁桩基施工。

三、作业内容

作业内容包括桩位放样、场地平整、下沉、埋设护筒、桩架竖立、钻机就位、泥浆制备、钻进、制作安装钢筋骨架、清孔、灌筑水下混凝土、拔出护筒。

四、成孔原理、适用范围及优缺点

1、反循环钻机成孔原理：

地面造浆，灌入孔内。

土层被旋转的钻锥搅松压碎成为钻渣，被同泥浆一起通过钻杆内孔抽至地面沉淀池沉淀。

2、适用范围：

细粒土、粗粒土、含卵砾石量小于20%，粒径小于钻杆内径2/3的卵砾石土，软岩。

3、优缺点：

钻进与排渣同时连续进行，钻进速度快，泥浆护壁效果好，泥皮比较薄；但占用场地大，水和泥浆原材料消耗量大，机具设备复杂。

五、工艺流程及技术要求

1、施工前准备

⑴、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，采取清除、改移、保护等措施妥善处理。

⑵、收集工程地质资料，施工图审核意见、施工组织设计或方案，编制工艺施工组织设计和施工工艺设计，通过施工工艺设计确定施工参数。

2、场地平整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。

⑴、场地为旱地时，平整场地、清除杂物、换除软土、夯打密实。

钻机底座不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷。

⑵、场地为浅水时，采用筑岛法施工。

筑岛面积应按钻孔方法、机具大小等要求决定，高度应高于最高施工水位0.5～1.0m。

⑶、场地为深水时，采用钢管桩施工平台、双壁钢围堰平台、栈桥等。

平台须牢靠稳定，能承受工作时所有静、动荷载，有通航要求的河流、湖泊的平台栈桥在夜间要设置防撞指示灯。

3、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，并严格控制测量误差。

4、制作埋设护筒

⑴、护筒采用4～8mm厚的钢板加工制成，高度为2～6m，内径比钻头直径大200～300mm，护筒顶部设1个进浆口。

护筒顶高程应高出地下水位2.0m。

⑵、护筒有定位、保护孔口和维持水位高差等重要作用。

所以护筒中心与桩位中心应重合，周边用黏土夯填密实。

护筒位置要根据设计桩位，按纵横轴线中心埋设。

埋设护筒的坑不要太大。

坑挖好后，将坑底整平，然后放入护筒，经检查位置正确，筒身竖直后，四周及用黏土回填，分层夯实，并随填随观察，防止填土时护筒位置偏移。

护筒埋好后应复核校正，护筒中心竖直线应与桩中心线重合，除设计另有规定外，平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1%，干处可实测定位，水域可依靠导向架定位。

旱地、筑岛处护筒采用挖坑埋设法，护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实。

水域护筒设置，应严格注意平面位置，竖向倾斜和两节护筒的连接质量均需符合上述要求，沉入时可采用压重、振动锤击并辅以筒内除土的方法。

⑶、护筒的埋设深度：

在黏土中不宜小于1m；在砂土中不宜小于1.5m。

⑷、护筒高度宜高出地面0.5m或水面1～2m。

当钻孔内有水压时，应高于稳定后的承压水位2m以上。

当处于潮水影响地区时，应高于施工水位1.5～2.0m，并应采用稳定护筒内水头的措施。

护筒埋置深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定，一般情况埋置深度为2～4m，水中筑岛护筒宜埋入河床面一下1m，必要时应打入不透水层。

护筒连接处要求筒内无突出物，应耐拉、压，不漏水。

5、泥浆制备及泥浆池布置

⑴、钻孔桩施工中泥浆的作用

①护壁作用，防渗、防水帷幕。

以孔内高于地下水位的泥浆的侧压力平衡孔壁土压力和孔周水压力，抵抗孔周水渗入孔内，维持孔壁稳定。

②悬浮土渣，携带土渣出桩孔。

不使土渣沉入孔底造成钻孔困难、影响桩底沉渣厚度。

2、泥浆必须具备的性质

①物理稳定性，静置相当时间其性质不变化，不因重力而沉淀。

②化学稳定性，不因水泥、海水等异物混入而污染。

③适当的比重。

比重大对护壁、浮渣有利，但比重太大会使泵的能力不足，或妨碍混凝土灌筑。

④良好的触变性。

要求泥浆在流动时，阻力很小，以便泵送。

当停止钻孔时，泥浆能很快凝聚成凝胶状，避免浆中砂粒迅速下沉；渗入孔内的泥浆又能很快凝聚成凝胶状，

⑶、泥浆性能指标

不同地层采用不同的泥浆性能指标，详见下表。

不同地层下泥浆的性能指标要求表

地质情况

泥浆指标

相对密度（g/cm3）

粘度（s）

胶体率（%）

失水率

（ml/30min）

含砂率（%）

酸碱度

（pH）

一般地层

1.02～1.06

16～20

≥95

≤20

≤4

8～10

易坍地层

1.06～1.10

18～28

≥95

≤20

≤4

8～10

卵石层

1.10～1.15

20～35

≥95

≤20

≤4

8～10

⑷、泥浆的调制

制浆前，应先把粘土块尽量打碎，使其搅拌时易于制浆，缩短搅拌时间，提高泥浆质量。

制浆方法采用在井口外以泥浆搅拌机搅拌。

7、钻孔施工

⑴、钻机安装及控制内容

钻机安装前，应检查钻机平台是否符合平台设计要求，确保平整、稳固；钻机安装主要控制钻机及钻架的稳固可靠性，保证位置准确；钻机安装完成后，进行试运转，并检查各项指标，若不符合要求应进行调整、加固。

①、钻机平台、钻机及钻架稳定牢固，不产生位移及沉降。

②、钻架垂直及机身水平，钻架上的起吊滑轮组与钻盘中心在同一铅垂线上。

③、对钢护筒位置及直径进行复查，钻头、钻杆中心与护筒中心的偏差小于5cm。

④、电力及机械系统运转正常。

⑤、钻机就位后，测量护筒顶、平台标高，并记录详细，用于钻孔过程中孔深测量的参考。

⑵、钻孔

①、开钻前在护筒内存进适量泥浆，并将钻头提升距孔底约20cm，待泥浆循环畅通后开始钻进，开钻时低档慢速钻进，钻至护筒下1m后再以正常速度钻进

②、钻进速度要与泥浆排量相适应，并保持孔内应有水头，不同地层采用不同的钻速钻压、泥浆比重和泥浆量。

③、在易坍孔的砂土、软土等土层钻孔时，宜采用低速、轻压钻进，同时要提高孔内水头和加大泥浆比重。

④、在粘质土中钻进，由于泥浆粘性大，钻头所受阻力大，易糊钻。

应选用尖底钻锥中等钻速、大泵量、稀泥浆钻进。

⑤、在砂类土或软土层钻进时容易坍孔，应采用平底钻头，控制进尺，抵挡慢速、大泵量、稠泥浆钻进。

⑥、钻进过程中，要及时补充损耗、漏失的泥浆；每钻进2m或地层变化处，及时捞取钻渣与地质资料核对，及时填写钻孔记录表。

⑦、钻进过程中要经常测量孔深，并对照地质柱状图及时调整钻进参数。

⑧、钻孔时采用跳桩法施工，在已灌注成桩邻近桩位钻孔时，则要等到已灌注钻孔桩混凝土强度达到2.5MPa以上后方可施钻，避免扰动相邻已施工的钻孔桩。

8、清孔

⑴、钻孔深度达到设计标高后，应对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查，符合有关规定后并报监理工程师终孔后立即清孔。

⑵、清孔方法抽渣法清孔。

⑶、清孔应达到如下指标

孔内排出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度为17S～20S，且摩擦桩孔底沉渣厚度不大于10cm。

⑷、沉渣厚度的检测方法

测锤法:

使用灌注高度的测锤,慢慢地沉入孔内,凭人的手感探测沉渣顶面的位置,其施工孔深和测量孔深之差,即为沉渣厚度。

⑸、在吊入钢筋骨架后，灌注水下砼之前，应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，如超过规定，应进行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下砼。

9、钢筋骨架的制作、运输及安装

⑴、钢筋骨架的制作

①、桩身主筋保护层采用净保护层，其厚度为7cm；主筋采用搭接焊时，同一断面内（两焊接接头间距在50cm内算同一断面）的钢筋接头不超过总数的50%；主筋焊接必须保持轴线在同一直线上，焊接采用双面焊，长度不小于5d（d为主筋直径）。

②、桩基加强筋布置于主筋内侧，与主筋牢固焊接，第一道距承台底40cm，最下一道设于钢筋底面以上10cm处，自上而下每2m一道至钢筋笼底部，零数在最下两段内调整，但间距不能大于2.5米；焊接采用搭接双面焊，焊接长度大于5d（钢筋直径）但不小于10cm。

③、箍筋、螺旋筋要布置均匀，与主筋采用交错点焊（梅花焊）或绑扎。

④、钢筋笼保护层采用定位钢筋（耳环），每隔2m设一组，每组4根均匀设置与加强箍周围。

⑤、桩骨架宜分段制作并编号，骨架两端采用10mm的钢筋成环状设置吊点。

⑥、钢筋骨架的制作和吊放的允许偏差见下表：

钻孔桩钢筋骨架的允许偏差和检测方法

序号

项目

允许偏差

检验方法

1

钢筋骨架在承台底一下长度

±100mm

尺量检测

2

钢筋骨架直径

±10mm

3

主钢筋间距

±10mm

尺量检测不少于5处

4

加强筋间距

±20mm

5

箍筋间距或螺旋筋间距

±20mm

6

钢筋骨架垂直度

1%

吊线尺量检测

⑵、声测管制作与安装

①、声测管采用无缝钢管，内径Φ50mm，壁厚3.0mm；要求上端加盖，下端封闭，管内无异物。

②、声测管采用绑扎方式与钢筋笼牢固连接（不得焊接）；声测管连接采用外加套筒焊接方式，连接处应光滑过渡，不漏水。

③、声测管设置长度为距桩底5cm，伸入承台内0.5m，并保持垂直和各管相对平行。

⑶、钢筋笼安装

①、吊放钢筋笼入孔时应对准钻孔，保持垂直，慢放入孔；入孔后不得左右旋转；若遇阻碍应停止下放，查明原因进行处理，不得猛提猛落和强制下放。

②、在孔口接长钢筋笼时，上、下主筋位置应对正，保证钢筋笼结长后上下段轴线在同一直线上，不得出现扭曲。

③、钢筋笼安放后中心与桩孔中心偏差不大于20mm；地面高程偏差不大于±20mm。

④、钢筋笼入孔后，要结长4到6根主筋并焊接于护筒上，防止灌注混凝土过程中浮笼。

10、灌注水下混凝土

⑴、导管采用内径20～30cm内壁光滑、圆顺、内径一直的钢导管，并用装有垫圈的法兰盘连接管节。

导管使用前应进行水密、承压和接头抗拉试验，导管组装后轴线偏差不得超过钻孔深的0.5%并不超过10cm，水密试验的水压力不小于孔内水深1.5倍的水压力；导管管节长度，中间节宜为2m等长，底节宜为4m，漏斗下节长宜用1m。

⑵、在灌注砼开始时，导管底部至孔底距离30～40cm，首批灌注砼的数量应能满足导管初次埋置深度≥1.0m和填充导管低部间隙的需要。

在整个灌注砼的时间内，出料口应伸入先前灌注的砼内至少2m，以防止泥浆及水冲入管内，且不得大于6m。

⑶、应经常测量孔内砼面层的高程，及时调整导管出料口与砼表面的相应位置，并始终予以严密监视，导管应在无水进入的状态下填充。

⑷、灌注砼时，溢出的泥浆应引流至适当地点处理，以防止污染环境或堵塞河道和交通。

⑸、灌注的桩顶标高应比设计高出1.0m，以保证砼强度，多余部分应在接桩前凿除，桩头应无松散层。

11、钢护筒的拔出

处于地面或桩顶以下的井口整体式刚性护筒部分，应在灌注砼后立即拔出；处于地面以上拆除的护筒部分，须待砼抗压强度达到5Mpa后拆除。

六、钻孔事故预防与处理

1、坍孔

⑴、现象：

成孔过程中或成孔后，孔壁坍塌。

⑵、原因分析

①、陆上挖埋式护筒的底部和四周未用黏土填实，水中振动埋入护筒的深度不足或护筒底部埋设在砂类等透水层中。

②、孔内水位高度不够，不足以平衡孔内水头压力。

③、水上钻孔时，孔内水位未随潮水涨落而作相应变动。

④、当钻至砂砾等强透水层时，水源补给不足引起孔内水位急剧下降。

⑤、出现较强承压水时，易导致孔底翻砂和孔壁坍塌。

⑥、钻孔附近的振动影响。

⑦、泥浆比重偏小。

⑧、成孔速度过快，孔壁上来不及形成泥膜。

⑨、吊放钢筋笼时碰撞了孔壁或破坏了孔壁泥膜。

⑩、成孔后未及时浇筑混凝土，静置时间过长。

⑶、预防措施

①、陆上埋设护筒时，宜在护筒底部夯填50cm厚黏土，必须夯填密实。

放置护筒后，在护筒四周对称均衡地夯填黏土，防止护筒变形或位移，黏土应充填密实不透水。

②、水中振动沉入护筒时，应根据地质资料，将护筒沉穿淤泥和透水层，护筒之间要有可靠联系，使护筒不会因水流影响而晃动。

③、孔内水位必须高出孔外水位1m以上，泥浆泵等钻孔配套设备应有一定的安全系数，并有备用设备。

④、施工通道的布置应离孔位一定距离，尤其在地表下有淤泥质黏土之类的软弱土层时更应请注意。

⑤、应根据不同土层采用不同的泥浆比重。

⑥、应根据不同土层采用不同的转速。

如在砂性土或含少量卵石中钻进时，可用一或二挡转速，并控制进尺；在地下水位高的粉砂中钻进时，宜用低挡慢速钻进，同时应加大泥浆比重和提高孔内水位。

⑦、钢筋笼的吊放、接长均应注意不碰撞孔壁。

⑧、尽量缩短成孔后至浇筑混凝土的间隔时间。

⑷、治理方法

发生坍孔时，应用优质黏土回填至坍孔处1m以上，待自然沉实后再继续钻进。

2、钻孔漏浆

⑴、现象：

在成孔过程中或成孔后，孔内不能稳定维持一定水位，泥浆向孔外渗漏。

⑵、原因分析

①、护筒埋置深度不够，泥浆从护筒底部向外流失。

②、护筒制作粗糙，接头和纵向拼缝处不严密，使泥浆产生渗漏。

③、护筒内静水压力过大，亦会发生护筒刃脚处泥浆渗漏。

④、土质构造有裂隙，泥浆从裂隙中渗漏。

⑶、预防措施

①、成孔过程中护筒内保持适当的静水压力（80~120cm）。

②、在安置护筒前严格验收制作质量，并在纵、横接缝处设置止水垫片。

③、加稠泥浆，放慢钻进速度，钻至护筒刃脚处回填黏土，反复冲击，增强护壁效果。

④、护筒一般应埋置在黏土层内不少于1m。

⑷、治理方法

护筒底部渗漏，可在护筒外夯填黏土或浇筑混凝土封闭。

裂隙渗漏可先进行注浆封闭，再进行钻孔。

3、流砂

⑴、现象：

桩孔内大量冒砂，将孔涌塞。

⑵、原因分析

①、孔外水压比孔内泥浆压力大，孔壁土质松散，使大量流砂涌塞钻孔。

②、钻孔遇到粉砂层，泥浆相对密度不够，孔壁未形成泥皮。

⑶、预防措施

适当加大泥浆相对密度，并使孔内泥浆液位高于孔外水位0.5m以上。

⑷、治理方法

流砂严重时，可抛入碎砖、石、黏土，用冲锥冲入流砂层，形成泥浆结块，使之成为坚厚孔壁，阻止流砂涌入。

4、成孔偏斜

⑴、现象：

成孔后不垂直，偏差值大于规定的L/100（L为桩孔深度）。

⑵、原因分析

①、施工场地不平整、不坚实，在支架上钻孔时，支架的承载力不足，发生不均匀沉降，导致钻杆不垂直。

②、钻机部件磨损，接头松动，钻杆弯曲。

③、钻头晃动偏离轴线，扩孔较大。

④、遇有地下障碍物，把钻头挤向一侧。

⑶、预防措施

①、钻机就位时，应使钻盘、底座水平，使天轮的轮缘、钻杆的卡盘和护筒中心在同一垂直线上，并在钻进过程中防止位移。

②、场地平整坚实，支架的承载力应满足要求，发生不均匀沉降时，必须随时调整。

③、开钻前先检查钻杆垂直度、钻头直径、卡盘，不合格的不得使用。

⑷、治理方法

偏斜过大时，应回填黏土，待沉积密实后再钻。

5、缩孔

⑴、现象：

成孔过程中或成孔后局部孔径小于设计要求。

⑵、原因分析

①、软土层受地下水位影响或周边车辆振动。

②、塑性土膨胀，造成缩孔。

⑶、预防措施

①、降低地下水位，减少施工机械在周边的振动。

②、提高泥浆比重，加强护壁。

⑷、治理方法

采用钻头上下反复扫孔，将孔径扩大至设计要求。

6、钢筋笼变形

⑴、现象：

钢筋笼在堆放、运输和吊装过程中，产生不可恢复的变形。

⑵、原因分析

①、钢筋笼分段太长，加强箍筋设置不足，刚度不够。

②、钢筋笼在堆放、运输和吊装过程中未严格遵守技术规程，产生累计变形。

⑶、预防措施

①、钢筋笼过长时，应分节制作、分节吊装，然后在孔口焊接。

②、应根据技术规程要求设置加劲箍，加劲箍必须与主筋焊接牢固。

③、在安装钢筋笼时，宜设置临时吊装扁担，以增加刚度。

⑷、治理方法

钢筋笼变形超过允许误差时，应拆除重绑。

7、钢筋笼安装位置偏差

⑴、现象：

钢筋笼安装平面位置偏差超过了质量标准的允许范围。

⑵、原因分析

①、钢筋笼上未设置保护层钢筋或垫块，不能有效控制混凝土保护层厚度。

②、桩孔本身有较大偏差。

③、钢筋笼未垂直吊放入孔，而是斜插入孔内。

⑶、预防措施

①、在钢筋笼主筋上，每隔一定距离设置一组垫块，以控制混凝土的保护层厚度，使钢筋笼的平面位置对准孔轴线。

②、钢筋笼应在垂直状态时吊放入孔。

⑷、治理方法

钢筋笼安装偏差超出规范时应吊出，对桩孔进行反复扫孔纠正，并用检孔器检验合格后再进行安装。

8、钢筋笼上浮

⑴、现象：

浇筑混凝土时钢筋笼上浮。

⑵、原因分析

①、混凝土在进入钢筋笼底部时浇筑速度太快，导管埋置太深，被混凝土顶起。

②、钢筋笼未采取固定措施，提导管时挂起钢筋笼。

⑶、预防措施

①、当混凝土上升到接近钢筋笼下端时，应放慢浇筑速度，减小混凝土面上升的动能，以免钢筋笼被顶托而上浮。

在钢筋笼被埋入混凝土中有一定深度时，在提升导管，减少导管埋入深度，使导管下端高出钢筋笼下端有相当距离时在按正常速度浇筑，在通常情况下，可防止钢筋笼上浮。

②、浇筑混凝土前，应将钢筋笼固定在孔位护筒上，可防止上浮。

⑷、治理方法

根据钢筋笼上浮高度检算是否在允许的应力范围内，否则进行补桩。

9、断桩

⑴、现象：

成孔后经探测，桩身局部没有混凝土，存在夹泥层，造成断桩。

⑵原因分析

①、混凝土坍落度太小，骨料太大，运输距离过长，混凝土和易性差，导致导管堵塞，疏通导管再浇筑混凝土时，中间就会形成夹泥层。

②、计算导管埋深时出错，或盲目提升导管，使导管脱离混凝土面，再浇筑混凝土时，中间就会形成夹泥层。

③、钢筋笼把导管卡住，强力拔管时，使泥浆混入混凝土中。

④、导管接头处渗漏，泥浆进入管内，混入混凝土中。

⑤、混凝土供应中断，不能连续浇筑，中断时间过长，造成堵管事件。

⑥、坍孔

⑶、预防措施

①、混凝土配合比应严格按照有关水下混凝土的规范配置，并经过工艺试验确定最佳配合比，经常测试坍落度，防止导管堵塞。

②、严禁不经计算盲目提拔导管，防止导管脱离混凝土面。

③、钢筋笼主筋接头要焊平，以免提升导管时，法兰挂住钢筋笼。

④、当导管被钢筋笼挂住时，可转动导管，使导管脱离，钢筋笼重新落入混凝土中。

⑤、浇筑混凝土的导管应经过水密和耐压试验。

⑥、浇筑混凝土前应保证混凝土搅拌机能正常运行，并有备用机组。

⑷、治理方法

断桩报废，重新施打。

九、安全环保措施

1、严格按照安全保障体系运行，现场安全员要全面落实各项安全制度和规章。

2、强化安全生产教育和安全交底工作，进入工地必须佩戴安全帽、穿工作服、防滑鞋、戴防护手套。

3、泥浆池必须设置醒目的警示标志，并设立防护网，严禁非操作人员靠近。

4、非电工不得随意拆卸或修理电器设备，电线电缆要按照要求架空或深埋，配电箱必须设置防雨装置，并设置专人保管配电箱钥匙。

5、搬运钻杆或抬导管、起吊钢筋笼应由专人统一指挥。

6、成孔后的孔口要设盖，防止人、物掉入孔中。

7、施工垃圾、废弃泥浆、废水、废油不得随意排放。