正反循环钻机施工作业指导书.docx
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正反循环钻机施工作业指导书
正、反循环钻机施工作业指导书
1.概念介绍
(1).正循环回转钻孔:
泥浆高压通过钻机的空心钻杆,从钻杆底部射出,底部的钻头(钻锥)在回转时将土层搅松成为钻渣,被泥浆浮悬。
随着泥浆上升而溢出流到井外的泥浆溜槽,经过沉淀池沉淀净化,泥浆在循环使用。
井孔壁依靠水头和泥浆保护,对泥浆的质量要求较高。
(2).反循环回转钻孔:
与正循环相反,泥浆由钻杆外注入井孔,用真空泵或其他方法(如空气吸泥机)将钻渣从钻杆中吸出。
泥浆起辅助护壁作用,相对正循环泥浆质量要求较低,但遇到钻深孔或易坍塌土层时,需要高质量泥浆。
(3).正、反循环钻孔的适用范围:
钻孔方法
适用范围
泥浆作用
土层
孔径(cm)
孔深(m)
正循环回转钻
粘性土、粉沙、细砂、中粗砂、含少量砾石、卵石土(含量少于20%)、软岩;
80~250
30~100
浮悬钻渣并护壁
反循环回转钻
粘性土、砂类土、含少量砾石、卵石土(含量少于20%,粒径小于钻杆内径2/3);
80~300
用真空泵小于35,用空气吸泥机可达65,用气举式可达120;
护壁
2.作业准备
(1).技术准备
在开工之前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计,审核施工图纸,澄清有关技术问题,熟悉规范和技术标准。
制定施工安全保证措施,提出应急预案。
对施工人员进行技术交底,对参加施工人员进行上岗前技术培训,考核合格后持证上岗。
钻孔灌注桩开工前应根据规范要求编报施工方案及开工报告。
待开工报告得到监理工程师同意开工后才允许开工。
(2).外业准备
施工作业层中所涉及的各种外部技术数据收集。
修建生活房屋,配齐生活、办公设施、满足管理、技术人员进场生活、办公需要。
根据施工使用要求修建施工道路、泥浆坑、和水电供应系统等,并及时组织好设备、人员及材料进场。
根据施工需要,对设计提供的测量控制网按照设计文件要求进行复测,编制测量施工方案,进行必要的加密或重新布设控制网点,补充施工需要的水准点、桥梁轴线及墩台控制桩。
3.技术要求
(1).混凝土采用商品混凝土,混凝土的拌和全部在拌和站集中厂拌。
(2).施工前按照设计提供的混凝土强度进行室内试验、确定配合比。
(3).转孔桩桩位偏差、桩什倾斜度、桩径及桩长符合设计要求。
(4).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,混凝土应当满足更项设计以及规范要求。
(5).对转孔桩桩身混凝土进行无损伤检测,桩身混凝土应均匀、完整,无离析、夹泥、短桩及短桩等质量事故。
(6).嵌入系梁内的混凝土桩头及锚固钢筋长度应符合设计要求。
4.施工程序及工艺流程
(1).施工程序:
平整场地→测定孔位→埋设护筒→钻孔→第一次清孔→钢筋骨架的制作和吊装→导管安装→第二次清孔→灌注水下混凝土
(2).工艺流程图
5.施工要求
(1).施工工艺
钻孔场地应清除杂物、换除软土、平整压实。
必要时采用枕木或型钢等搭设工作平台。
工作平台必须坚固稳定,能承受施工作业时所有的静、活荷载,同时还应考虑施工设备能安全进、出场
(2).施工工艺
①.测量放线
场地平整后放线定桩位,定位后要在每个桩位中心点打入一条φ16×800mm的钢筋做桩位标记,并用混凝土固定好。
桩位放线后会同有关人员对桥梁轴线桩位进行复核,并办好复核记录签证。
桩位经复核无误后方可进行施工。
②埋设钢护筒
护筒采用14mm厚Q235a钢板制作,并在顶部焊加强筋和吊耳,内径比桩径大20cm。
钢护筒的顶面标高高出地下水位1.5m,并高出地面0.3m。
护筒埋设深度粘性土不小于1m,砂类土不小于2m。
对于砂土应将护筒周围1.5m~1.0m范围内的砂土挖除,夯填粘土至护筒底口0.5m以下。
护筒顶面中心与设计桩位偏差不大于5cm,倾斜度不大于1%。
③泥浆制备
开挖泥浆池,选用膨润土、CMC、PHP、纯碱等配制优质泥浆。
根据地层情况及时调整泥浆性能,泥浆性能指标如下
钻孔方法
地层情况
泥浆性能指标
相对密度
粘度Pas
含砂率%
胶体率
%
失水率
ml/30min
泥皮厚mm/30min
静切力Pa
酸碱度PH
正循环
一般地层
易坍地层
1.05~1.20
1.20~1.45
16~22
19~28
8~4
8~4
≥96
≥96
≤25
≤15
≤2
≤2
1~2.5
3~5
8~10
8~10
反循环
一般地层
易坍地层
卵石土
1.02~1.06
1.06~1.10
1.10~1.15
16~20
18~28
20~35
≤4
≤4
≤4
≥95
≥95
≥95
≤20
≤20
≤20
≤3
≤3
≤3
1~2.5
1~2.5
1~2.5
8~10
8~10
8~10
④.钻孔;
a、钻机就位前,对主要机具及配套设备进行检查、维修。
b、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。
c、开钻时宜低档慢速钻进,钻至护筒下1m后再以正常速度钻进。
使用反循环钻机钻孔,应将钻头提离孔底20cm,待泥浆循环畅通后方可开钻。
d、钻进过程中及时滤渣,同时经常注意地层的变化,在地层的变化处应捞取渣样,判断地质的类型,记入记录表中,并与设计提供的地质剖面图相对照,钻渣样应编号保存、以便分析备查。
e、经常检查泥浆的各项指标。
f、开始钻进时,适当控制控制进尺,使初期成孔竖直、园顺,防止孔位偏心、孔口坍塌。
g、当钻孔深度达到设计要求时,对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查,确认满足设计要求后,立即填写终孔检查证,并经驻地监理工程师认可,方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。
⑤.检孔
钻孔完成后,用检孔器进行检孔。
孔径、孔垂直度、孔深检查合格后,再进行清空工作,否则重新进行扫孔。
表1钻孔桩钻孔允许误差
序号
项目
允许偏差(mm)
1
孔径
不小于设计孔径
2
孔深
不小于设计孔深
3
孔位中心
≤50
4
倾斜度
≤1%孔深
5
浇筑混凝土前桩底沉碴厚度
摩擦桩
≤200
柱桩
≤50
⑥.清孔
钻孔达到设计深度后,采用灌注桩孔径检测系统进行检查,各项指标符合要求后立即进行清孔。
旋转钻机清孔采用泥浆置换法。
清孔应达到规范要求,即:
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%,粘度17~20s;浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度:
摩擦桩不大于20cm。
严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。
⑦.钢筋笼制作、安装
a.制作
钢筋笼制作在现场集中进行加工,按照图纸制作,对配筋的种类、规格、根数、间距不得任意变更。
钢筋接头应相互错开,保证同一截面内的接头数目不超过主筋总数的50%,接头错开间距不小于35d(d为钢筋直径),且不得小于50cm。
钢筋笼每隔2米设一组混凝土垫块,每一组4个,保证钢筋笼与钻孔的同心度和砼保护层厚度。
混凝土垫块采用圆形穿心垫块,强度等级与灌注桩相同。
表1钻孔桩钻孔允许误差
序号
项目
允许偏差(mm)
检查方法
1
钢筋骨架在系梁底以下长度
+10
尺量检查
2
钢筋骨架直径
+10
尺量检查不少于5处
3
主筋间距
+10
4
加强筋间距
+20
5
箍筋间距或螺旋筋间距
+20
6
钢筋骨架垂直度
骨架长度1%
吊线尺量检查
b.安装
在孔深、孔径、垂直度、孔底沉渣等成孔质量检查合格,进行钢筋笼的吊放。
搬运过程应平起、平放,防止弯曲、变形。
孔口钢筋对接时(声测管),在自然状态下,上、下节笼子必须垂直,钢筋平行排列,必要时须用测锤量测,后用卡尺卡牢主筋,并先全部点焊固定,保证垂直度,然后再逐一满焊。
焊缝长度、宽度、厚度及焊缝质量严格按规范及设计要求进行检查。
钢筋笼下入孔内时,对准钻孔中心,扶正保持垂直,然后徐徐放入。
避免钢筋笼碰撞孔壁,下至设计桩顶标高时,用吊筋将钢筋笼固定在孔口枕木上。
吊筋采用2根Ф14钢筋。
平面位置偏差不大于10cm,底面偏差不大于±10cm。
⑧.安装导管
a.灌注水下混凝土采用钢导管灌注,导管使用前应进行水密乘压和接头抗拉试验,严禁用压气试压。
进行水密试验的水压不应小于孔内水深的1.3倍,p=rchc-rwHw
式中:
p为导管可能受到的最大内压力(kpa)
rc为混凝土拌和物的重量(24kn/m3)
hc为导管内混凝土柱最大高度(m),以导管全长或预计的最大高度计;
rw为井孔内水或泥浆的重度(kn/m3)
Hw为井孔内水或泥浆的深度(m)
b.导管采用φ25-30钢管,每节2~3m,配1~2节1~1.5的短管,导管内壁应光滑、圆顺、内径一致,接口严密。
按自下而上顺序编号和标示尺度。
导管组装后轴线偏差,不超过钻孔深度的0.5%并不大于10cm
导管长度按孔深和工作台高度决定,漏斗底距钻孔上口,大于一节中间导管长度,导管接头法兰盘加锥形活套底节导管下端不得有法兰盘。
导管安装后,其底部距孔底有250~400mm的空间。
⑨.二次清孔
浇筑水下混凝土前应检查沉淀厚度,检查厚度应满足设计要求,当设计无要求时;柱桩不大于5cm,摩擦桩不大于20cm。
如沉渣厚度超出规范要求,则利用导管进行二次清孔。
⑩.灌注水下混凝土
a.计算和控制首批封底混凝土数量,下落时有一定的冲击能量,能把泥浆从导管中排出,并把导管下口埋入混凝土中不小于1m。
首批混凝土数量计算如下:
V=h1×πd2/4+Hc×πD2/4
h1=Hw×Yw/Yc
D:
桩孔桩直径;
d:
导管直径;
Hc:
首批需要混凝土面值孔底高度=导管埋深1m+导管底至孔底高度;
Hw:
混凝土面到水面高度;
Yw:
导管外水或泥浆容重;
Yc:
混凝土容重取2.4kn/m3;
首批混凝土灌注时,导管下口至孔底的距离为25~40cm,混凝土灌注时间小于初凝时间。
b.打开漏斗阀门,放下封底混凝土,首批混凝土灌注入孔底后,立即探测孔内混凝土面高度,计算出导管内埋深度,如符合要求,即可正常灌注。
如发现发现导管内大量进水表明出现灌注事故。
c.水下混凝土灌注应连续进行,中途不得停顿,并尽量缩短拆除导管的间断时间,时间一般不超过15s,每根桩的灌注时间不应太长,宜在3小时内灌注完成。
在整个灌注过程中,及时提升导管,控制导管埋深,导管在混凝土埋深控制在2~4m之间。
同时应经常测探孔内混凝土面的位置,即时调整导管埋深。
d.因为耐久性混凝土粉煤灰掺量较大,粉煤灰可能上浮堆积在桩头,加灌高度应考虑此因素。
确保桩顶质量,在桩顶标高上以应加灌100cm以上,以便灌注结束后将此段混凝土清楚。
e.在灌注混凝土时,每根桩至少留取一组试件,对于桩长较长、桩径较大、浇筑时间很长的,根据与规范要求增加如换工作时,每工作班都应制取试件。
试件应施加标准养护,强度测试后应填实验报告表。
强度不合格要求时,应及时提出报告,采取补救措施。
有关混凝土灌注情况,在灌注前应进行塌落度、含气量、入模温度等检测;在各关注时间、混凝土面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象等,应指定专人记性记录。
⑪.泥浆清理
钻孔桩施工过程中,产生大量废弃的泥浆,为了保护当地的环境,这些废弃的泥浆,经泥浆车运送到指定的废弃泥浆的堆放地,并做妥善处理。
6.劳动组织
(1).劳动力组织方式:
采用架子队组织模式。
(2).施工人员应结合已经确定的施工方案、机械、人员组合、工期要求进行合理配置。
表2每个作业工地人员配备表
负责人
1人
技术主管
1人
专兼职安全员
1人
工班长
3人
技术、质检、测量及试验人员
6人
机械工、钢筋工、普工
13人
其中负责人、技术主管、工班长、技术人员、专兼职安全员必须由施工企业正式职工担任,并可根据工程情况适当配备若干劳务工人。
7.材料要求
水泥:
采用42.5普通硅酸盐水泥。
细骨料:
级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的天然河砂。
细度模数为2.6~3.0的中砂。
粗骨料:
级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的洁净碎石。
其压碎值小于10%,吸水率小于2%。
采用5~25mm连续级配。
水:
应用自来水或不含有害物质的洁净水。
外加剂:
外加剂的量应当由试验确定。
钢筋:
钢筋的级别、直径必须符合设计要求,有出厂证明书及复试报告。
8.设备机具配置
表3主要施工机械设备配置表
机械种类
机械数量
钻机
1台
吊车
1台
装载机
1台
洒水车
1台
挖掘机
1台
自卸汽车
2~3台
9.质量控制及检验
(1).质量控制
①.护筒埋设:
护筒既保护孔口壁,又是钻孔的导向,则护筒的垂直度要保证。
为防止跑浆,护筒周围土要夯实,最好粘土封口。
在上层土质较差时,将护筒加长至4~6m,提高护壁效果。
在松散的杂填土层和流砂层成孔时,加大泥浆比重,增加粘度,以便形成较好的孔壁。
②.对导管的要求:
导管在使用前必须作密封性检查,接头严密,不漏水、不漏浆。
导管上料斗的体积,由桩径、桩长和导管埋入混凝土中的深度来确定,料斗体积应大些为好,确保首批浇筑混凝土的埋管深度。
③.浇筑混凝土的要求:
混凝土应连续浇筑,中间不得停顿。
由于桩内混凝土不能振捣,主要靠混凝土的自重压密和混凝土的流动成型,必须控制好配合比、浇筑速度以确保混凝土的质量,随时检查混凝土的塌落度。
由于混凝土浇筑到顶时残留泥浆会与混凝土混合,则实际桩顶标高应比设计标高高0.5m~1.0m,最后机械破桩头处理。
④.控制最后一次灌注量,桩顶不得偏低。
(2).检验标准
表4钻孔桩钻孔允许偏差
序号
项目
允许偏差(mm)
1
孔径
不小于设计孔径
2
孔深
摩擦桩
不小于设计孔深
柱桩
不小于设计孔深,并进入设计土层
3
孔位中心偏心
群桩
≤50
4
倾斜度
≤1%
5
浇筑混凝土前桩底沉渣厚度
摩擦桩
≤200
柱桩
≤50
10.安全及环保要求
(1).安全要求
①特殊工种人员应持证上岗。
②钻机、钻具、起吊设备、卡具等均应符合施工要求,并有专人进行检查维修。
③泥浆池周围设置安全防护栏杆,并作醒目警示。
④钢筋笼、钻具、导管的起吊或中途打梢应配备专用工具、卡具,不得随意使用其它物件凑合。
⑤凡不在施工的孔口,均张挂安全网或加盖脚手板,防止人员或物件掉入孔内。
⑥进入施工现场人员必须戴好安全帽,穿好防滑鞋,不准穿高跟皮鞋、拖鞋进入施工现场。
⑦夜间施工应有足够的照明设施,所有电器设备应符合施工现场安全用电规定。
⑧施工用电要由专业电工接、拆,一机一闸。
⑨所有施工人员必须严格按照有关安全规章、规程、规定进行施工。
(2).环保要求
①严格遵守环境保护政策,为使环境得到保护,随时准备按受政府有关环保机构工作人员的检查。
②施工前对施工人员除进行技术交底外,还要对施工人员进行环境保护及文明施工要求交底。
③施工场地应经常保持工地清洁,控制扬尘,杜绝漏洒材料。
④外运土均要按要求做防护,不得沿途漏、洒,造成路面污染。
⑤施工和生活中产生的废弃物及时集中处理、运至指定地点弃置。
⑥对施工及生活中产生的污水或废水,集中处理,排放到污水排放系统。
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- 正反 循环 钻机 施工 作业 指导书