旋挖钻灌注桩作业指导书

旋挖钻灌注桩作业指导书

1、目的
明确桥梁桩基旋挖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。
2、编制依据
《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》《施工图设计文件》
3、适用范围
适用于各种土质层和砂类土、碎（卵）石土或中等硬度以下基岩的桥墩桩基施工。施工前应根据不同的地质采用不等的钻头。目前国内常用的德国产BG系列和意大利的R系列旋挖钻机。
4、施工方法及工艺要求
旋挖钻钻孔桩施工工艺框图
4.1、施工准备
钻孔场地应根据地形、地质、水文资料和桩顶标高等情况结合施工技术的要求，须作准备工作如下：首先确定钻孔桩位：按照基线控制网及桥墩设计坐标，用全站仪精确放出桩位。钻孔场地在旱地且施工期间地下水位在原地面以下大于1m者，应平整场地，清除杂物，更换软土，夯填密实。钻机座不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷。修通旱地位置便道，为施工机具、材料运送提供便利。钻孔场地在陡坡时，应挖成平坡。如有困难，可用排架或枕木搭设工作平台。钻孔场地在浅水时，宜采用筑岛法。岛顶面通常高出施工水位0.75～1.0m。筑岛面积按钻孔方法、设备大小等决定。
4.2、泥浆制备
在砂类土、碎（卵）石土或黏土夹层中钻孔，采用膨润土泥浆护壁。在黏性土中钻孔，当塑性指数大于15，可利用孔内原土造浆护壁。钻孔施工时随着孔深的增加向孔内及时、连续地补浆，维持护筒内应有的水头，防止孔壁坍塌。桩孔砼灌注时，孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内，利用于下一基桩钻孔护壁中。
4.3、埋设护筒
钻孔前设置坚固、不漏水的孔口护筒。护筒内径大于钻头直径，使用旋转钻机钻孔比钻头大约20cm，护筒顶面高出施工水位或地下水位2m，埋设钢护筒，护筒内径比桩径大20cm，还需满足孔内泥浆面的高度要求，在旱地或筑岛时还高出施工地面0.2-0.3m。护筒埋置深度符合下列规定：岸滩上，黏性土不小于1m，砂类土不小于2m。当表层土松软时，将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。岸滩上埋设护筒，在护筒四周回填黏土并分层夯实；护筒顶面中心与设计桩位偏差不大于5cm，倾斜度不大于1%。水中用锤击、加压、振动等方法下沉护筒。护筒埋入河床面以下1m；水中平台上按最高施工水位、流速、冲刷及地质条件等因素确定埋深，必要时打入不透水层。在水中平台上下沉护筒，由导向设备控制护筒位置。护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1%。
4.4、钻机就位及钻孔
4.4.1、钻机就位前，应对钻孔各项准备工作进行检查。钻机安装后的底座和顶端应平稳，在钻进中不应产生位移或沉陷。就位完毕，施工队对钻机就位自检。
4.4.2、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。
4.4.3、钻孔作业应分班连续进行，填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。应经常对钻孔泥浆及钻机对位进行检测，不符合要求时，应及时改正。应经常注意地层变化，在地层变化处应捞取样渣保存。
4.4.4、钻孔过程中应观察主机所在地面和支脚支承地面处的变化情况,发现沉降现象及时停机处理。因故停机时间较长时，应将套管口保险钩挂牢。
4.4.5、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。
4.5、清孔
详见清孔方法详见冲击钻孔桩方法
4.6、钢筋笼骨架的制作安装
详见挖孔桩笼制作、安装
4.7、导管安装
详见冲击钻孔桩导管安装
4.9、灌注水下混凝土
详见冲击钻孔桩灌注水下混凝土
5、质量检验标准
详见冲击钻孔桩质量检验标准。
6、钻孔桩常见事故的预防及处理。
常见的钻孔（包括清孔时）事故及处理方法分述如下：
6.1坍孔
各种钻孔方法都可能发生坍孔事故，坍孔的特征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。
6.1.1、坍孔原因
①、泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮。
②、由于出渣后未及时补充泥浆（或水），或河水、潮水上涨，或孔内出现承压水，或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。
③、护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机直接接触在护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大坍孔。
④、在松软砂层中钻进进尺太快。
⑤、提出钻锥钻进，回转速度过快，空转时间太长。
⑥、水头太高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。
⑦、清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低，用空气吸泥机清孔泥浆吸走后未及时补浆（或水），使孔内水位低于地下水位。
⑧、清孔操作不当，供水管嘴直接冲刷孔壁、清孔时间过久或清孔停顿时间过长。
⑨、吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。
6.1.2、坍孔的预防和处理
①、在松散粉砂土或流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。
②、发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。
③、如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂和粘质土（或砂砾和黄土）混合物到坍孔处以上1m-2m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。
④、清孔时应指定专人补浆（或水），保证孔内必要的水头高度。供水管最好不要直接插入钻孔中，应通过水槽或水池使水减速后流入钻中，可免冲刷孔壁。应扶正吸泥机，防止触动孔壁。不宜使用过大的风压，不宜超过1.5-1.6倍钻孔中水柱压力。
⑤、吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。
6.2钻孔偏斜
各种钻孔方法可能发生钻孔偏斜事故。
6.2.1、偏斜原因
①、钻孔中遇有较大的孤石或探头石
②、在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜钻进；或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均。
③、扩孔较大处，钻头摆动偏向一方。
④、钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。
⑤、钻杆弯曲，接头不正。
6.2.2、预防和处理
①、安装钻机时要使转盘、底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查校正。
②、由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大。必须在钻架上增设导向架，控制杆上的提引水龙头，使其沿导向架对中钻进。
③、钻杆接头应逐个检查，及时调正，当主动钻杆弯曲时，要用千斤顶及时调直。
6.3掉钻落物
钻孔过程中可能发生掉钻落物事故。
6.3.1、掉钻落物原因
①、掉钻落物原因
卡钻时强提强扭，操作不当，使钻杆或钢丝绳超负荷或疲劳断裂。
②、钻杆接头不良或滑丝。
③、电动机接线错误，钻机反向旋转，钻杆松脱。
④、转向环、转向套等焊接处断开。
⑤、操作不慎，落入扳手、撬棍等物。
6.3.2、预防措施
①、开钻前应清除孔内落物，零星铁件可用电磁铁吸取，较大落物和钻具也可用冲抓锥打捞，然后在护筒口加盖。
②、经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置。
6.3.3、处理方法
掉钻后应及时摸清情况，若钻锥被沉淀物或坍孔土石埋住应首先清孔，使打捞工具能接触钻杆和钻锥。
6.4糊钻和埋钻
糊钻和埋钻常出现于正反循环回转钻进中，糊钻的特征是在细粒土层中钻进时进尺缓慢，甚至不进尺出现憋泵现象。
预防和处理办法：对正反循环回转钻，可清除泥包，调节泥浆的相对密度和粘度，适当增大泵量和向孔内投入适量砂石解决泥包糊钻，选用刮板齿小、出浆口大的钻锥；严重糊钻，应停钻，清除钻渣。对钻杆内径、钻渣进出口和排渣设备的尺寸进行检查计算。
6.5扩孔和缩孔
扩孔比较多见，一般表局部的孔径过大。在地下水呈运动状态、土质松散地层处或钻锥摆动过大，易于出现扩孔，扩孔发生原因与坍孔相同，轻则为扩孔，重则为坍孔。若只孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌注量大大增加。若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。
缩孔即孔径的超常缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻、提不出钻头或者提外鸣叫的迹象。缩孔原因有两种：一种是钻锥焊补不及时，严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径稍小的孔；另一种是由于地层中有软塑土（俗称橡皮土），遇水膨胀后使孔径缩小。各种钻孔方法均可能发生缩孔。为防止缩孔，前者要及时修补磨损的钻头，后者要使用失水率小的优质泥浆护壁并须快转慢进，并复钻二三次；或者使用卷扬机吊住钻锥上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直至使发生缩孔部位达到设计要求为止。对于有缩孔现象的孔位,钢筋笼就位后须立即灌注,以免桩身缩径或露筋.
6.6梅花孔（或十字孔）
常发生在以冲击锥钻进时，冲成的孔不圆，叫做梅花孔或十字孔。
6.6.1、形成原因
①、锥顶转向装置失灵，以致冲锥不转动，总在一个方向上下冲击。
②、泥浆相对密度和粘度过高，冲击转动阻力太大，钻头转动困难。
③、操作时钢丝绳太松或冲程太小，冲锥刚提起又落下，钻头转动时间不充分或转动很小，改换不了冲击位置。
④、有非匀质地层，如漂卵石层、堆积层等易出现探头石，造成局部孔壁凸进，成孔不圆。
6.6.2、预防办法
①、应经常检查转向装置的灵活性，及时修理或更换失灵的转向装置。
②、选用适当粘度和相对密度的泥浆，并适时掏渣。
③、用低冲程时，每冲击一段换用高一些冲程冲击，交替冲击修整孔形。
④、出现梅花孔后，可用片、卵石混合粘土回填钻孔，重新冲击。
6.7卡锥
常发生在以冲击锥钻进时。
6.7.1、原因
①、钻孔形成梅花形，冲锥被狭窄部位卡住。
②、未及时焊补冲锥，钻孔直径逐渐变小，而焊补后的冲锥大了，又用高冲程猛击，极易发生卡锥。
③、伸入孔内不大的探头石未被打碎，卡住锥脚或锥顶。
④、孔口掉下石块或其它物件，卡住冲锥。
⑤、在粘土层中冲击冲程太高，泥浆太稠，以致冲锥被吸住。
⑥、大绳松放太多，冲锥倾倒，顶住孔壁。
6.7.2、处理方法
①、当为梅花卡钻时，若锥头向下有活动余地，可使钻头向下并转动直径较大方向提起钻头。也可松一下钢丝绳，使钻锥转动一个角度，有可能将钻锥提出。
②、卡钻不宜强提以防坍孔、埋钻。宜用由下向上顶撞的办法，轻打卡点的石头，有时使钻头上下活动，也能脱离卡点或使掉入的石块落下。
③、用较粗的钢丝绳带打捞钩或打捞绳放进孔内，将冲锥勾往后，与大绳同时提动，或交替提动，并多次上下、左右摆动试探，有时能将冲锥提出。
④、在打捞过程中，要继续搅拌泥浆，防止沉淀埋钻。
⑤、用其它工具，如小冲锥、小掏渣筒等下到孔内冲击，将卡锥的石块挤进孔壁，或把冲锥碰活动脱离卡点后，再将冲锥提出。但要稳住大绳以免冲锥突然下落。
⑥、用压缩空气或高压水管下入孔内，对准卡锥一侧或吸锥处适当冲射一些时候，使卡点松动后强行提出。
⑦、使用专门加工的工具将顶住孔壁的钻头拨正。
⑧、用以上方法提升锥无效时，可试用水下爆破提锥法。将防水炸药（小于1kg）放于孔内，沿锥的滑槽放到锥底，而后引爆，震松卡锥，再用卷扬机和链滑车同时提拉，一般是能提出的。
6.8外杆折断
常见于旋转钻机。
6.8.1、折断原因
①、用水文地质或地质钻探小孔径钻孔的钻杆来作桥梁大孔径钻孔桩用，其强度、刚度太小，容易折断。
②、钻进中选用的转速不当，使钻杆所受的扭转或弯曲等应力增大，因而折断。
③、钻杆使用过久，连接处有损伤或接头磨损过甚。
④、地质坚硬，进尺太快，使钻杆超负荷工作。
⑤、孔中出现异物，突然增加阻力而没有及时停钻。
6.8.2、预防和处理
①、不使用弯曲严重的钻杆，要求各节钻杆的连接和钻杆与钻头的连接丝扣完好，以螺丝套连接的钻杆接头要有防止反转松脱的固锁设施。
②、钻进过程中应控制进尺速度。遇到坚硬、复杂的地质，应认真仔细操作。
③、钻进过程中要经常检查钻具各部分的磨损情况和接头强度是否足够。不合要求者，及时更换。
④、在钻进中若遇异物，须以处理后再钻进。
⑤、如已发生钻杆折断事故，可按前述打捞方法将掉落钻杆打捞上来。并检查原因，换用新或大钻杆继续钻进。
6.9钻孔漏浆
6.9.1、漏浆原因
①、在透水性强的砂砾或流砂中，特别是在有地下水流动的地层中钻进时，稀泥浆向孔壁外漏失。
②、护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚漏浆。
③、护筒制作不良，接缝不严密，造成漏浆。
④、水头过高，水柱压力过大，使孔壁渗浆。
6.9.2、处理办法
①、凡属于第一种情况的回转钻机应使用较粘稠或高质量的泥浆钻孔。冲击钻机可加稠泥浆或回填粘土掺片石、卵石反复冲击增强护壁。
②、属于护筒漏浆的，应按前述有关护筒制作与埋设的规范规定办理。如接缝处漏浆不严重，可由潜水工用棉、絮堵塞，封闭接缝。如漏水严重，应挖出护筒，修理完善后重新埋设。
7、钻孔桩断桩常见事故及处理
7.1首批混凝土封底失败
7.1.1事故原因和预防措施
⑴导管底距离孔底大高或太低。
原因：由于计算错误，使导管下口距离孔底太高或太低。太高了使首批砼数量不够，埋不了导管下口（1米以上）。太低了使首批砼下落困难，造成泥浆与混凝土混合。
预防措施：
准确测量每节导管的长度，并编号记录，复核孔深及导管总长度。也可将拼装好的导管直接下到孔底，相互校核长度。
⑵首批砼数量不够。
原因：由于计算错误，造成首批砼数量不够，埋管失败。
预防措施：根据孔径、导管直径认真计算和复核首批砼数量。
⑶首批混凝土品质太差。
原因：首批砼和易性太差，翻浆困难。或坍落度太大，造成离析。
预防措施：搞好配合比设计，严格控制混凝土和易性。
⑷导管进浆
导管密封性差，在首批砼灌注后，由于外部泥浆压力太大，渗入导管内，造成砼与泥浆混和。
7.1.2处理办法
首批混凝土封底失败后，应拨出导管，提起钢筋笼，立即清孔。
7.2供料和设备故障使灌注停工
7.2.1事故原因和预防措施
原因:由于设备故障，混凝土材料供应问题造成停工较长时间，使混凝土凝结而断桩。
预防措施：施工前应做好过程能力鉴定，对于部分设备考虑备用；对于发生的事故应有应急预案。
7.2.2处理方法
⑴如断桩距离地面较深，考虑提起钢筋笼后重新成孔。
⑵如断桩距离地面较浅，可采用接桩。
⑶如原孔无法利用，则回填后采取补桩的办法。
7.3灌注过种中坍孔
7.3.1事故原因和预防措施
原因：由于清孔不当、泥浆过稀、下钢筋笼时碰撞孔壁、致使在灌注过程中发生坍孔。
预防措施：详见第6.1.1节。
7.3.2处理办法
⑴如坍孔并不严重，可继续灌注，并适当加快进度。
⑵如无法继续灌注，应及时回填重新成孔。
7.4导管拨空、掉管。
7.4.1事故原因和预防
⑴导管拨空
原因：由于测量和计算错误，致使灌注砼时导管拨空，对管内充满泥浆；或导管埋深过少，泥浆涌入导管。
预防措施：应认真测量和复核孔深、导管长度；应对导管埋深适当取保守数值。
⑵掉管
原因：导管接头连接不符合要求；导管挂住钢筋笼，强拉拉脱等。
预防措施：每次拆管后应仔细重新连接导管接头；导管埋深较大时应及时拆管。
7.4.2处理办法
⑴混凝土面距离地面较深时应重新成孔。
⑵混凝土面距离地面较浅可采取接桩办法。
7.5灌注过程中混凝土上升困难、不翻浆。
7.5.1事故原因
⑴混凝土供料间隔时间太长，灌注停顿，混凝土流动性变小。
⑵混凝土和易性太差。
⑶导管埋深过大。
⑷在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低。
⑸导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大。
7.5.2补救措施：
⑴提起导管，减少导管埋深。
⑵接长导管，提高导管内混凝土柱高。
⑶可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土。
7.6灌注高度不够
7.6.1事故原因和预防
原因：测量不准确；桩头预留量太少。
预防措施：可采用多种方法测量，确保准确；桩头超灌预留量可适当加大。
7.6.2处理办法
挖开桩头，重新接桩处理。