铁路桥梁冲击对钻灌注桩作业指导书.doc

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1、作业文件中交四航局贵广铁路工程一项目经理部桥梁工程冲击钻灌注桩作业指导书开始实施日期2009年2月 1 日版本号：1编号：GGTJ13-1-001第1页共13页修 改 记 录修改号生效日期修改页次修 改 理 由修改号编写审核会签批准批准日期2009.2.1冲击钻灌注桩作业指导书1 目的明确桥梁桩基冲击钻施工作业的工艺流程、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铁建设2005160号、客运专线铁路桥涵工程施工技术指南TZ213-2005、贵广铁路施工图设计文件3 适用范围适用于卵石、坚硬漂石、岩层及各种复杂地质的桥梁桩基施工。4 施

2、工方法及工艺要求要求采用整套冲击钻机设备，避免使用双筒卷扬机组成的简易钻具。按照泥浆的循环方式可分正循环钻机和反循环钻机。为防止冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇灌砼强度,应侍邻孔砼抗压强度达到2.5MA后方可开钻。4.1施工准备 钻孔场地应清除杂物、换除软土、平整压实。场地位于浅水、陡坡、淤泥中时，可采用筑岛、或用枕木或型钢等搭设工作平台；当位于深水时，可插打临时桩搭设固定工作平台。工作平台必须坚固稳定，能承受施工作业时所有静、活荷载，同时还应考虑施工设备能安全进、出场。4.2埋设钢护筒，护筒内径比桩径大40cm，护筒顶面高出施工水位或地下水位2.0m，在旱地或筑岛时高出施工地面0.5m

3、。护筒埋置深度符合下列规定：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%。水中筑岛，护筒宜埋入河床面以下1米。4.3开挖泥浆池，选择和备足良好的造浆粘土或膨润土，利用钻机旋转造浆，造浆量为2倍的桩的混凝土体积，泥浆比重可根据钻进不同地层及时进行调整。泥浆性能指标如下：泥浆比重：正循环钻机一般地层为1.11.3，坚硬大漂石、卵石夹粗砂不宜大1.4。反循环钻机泥浆比重可为1.011.15粘度：一般地层1622s，松散易坍地层1928s。含砂率：新制

4、泥浆不大于4%。胶体率：不小于95%。PH值：大于6.5。5 钻孔5.1安装钻机安装钻机时要求底部应垫平，保持稳定，不得产生位移和沉陷，顶端用缆风绳对称拉紧，钻头和钻杆中心与护筒中心偏差不得大于50mm。5.2钻进开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，应低挡慢速钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。钻至刃脚下1m后，可按土质以正常速度钻进。如护筒外侧土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向孔中到入粘土，再放下钻锥倒转，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻进。在砂类土或软土层钻进时，易坍孔。宜选用平底钻锥、控制进尺、轻压、低挡慢速、大泵量、稠泥浆钻进。泥浆补充与净化：开始前应调制足够数量的泥浆，钻

5、进过程中，如泥浆有损耗、漏失，应予补充。并应按泥浆检查规定，按时检查泥浆指标，遇土层变化应增加检查次数，并适当调整泥浆指标。每钻进2m或地层变化处，应在泥浆槽中捞取钻渣样品，查明土类并记录，及时排除钻渣并置换泥浆，使钻锥经常钻进新鲜地层。同时注意土层的变化，在岩、土层变化处均应捞取渣样，判明土层并记入记录表中以便与地质剖面图核对。5.3检孔成孔后检查孔深、孔径、倾斜度，合格后方准进入下一道工序。孔深、孔径、倾斜度等符合下列要求：孔深不小于设计孔深，并进入设计土层；孔径不小于设计孔径；倾斜度小于等于1%孔深。5.4清孔钻孔达到要求深度后采用灌注桩孔径监测系统进行检查，各项指标符合要求后立即进行清

6、孔。清孔禁止采用掏碴筒,建议采用换浆法。清孔标准符合设计及规范要求，即：孔内排出或抽出的泥浆手摸无23mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度1720s；浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度不大于5cm。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。在清孔排渣时注意保持孔内水头，防止坍塌。6 钢筋笼制作、安装钢筋笼主筋接头采用双面搭接焊，每一截面上接头数量不超过50%，加强箍筋与主筋连接全部焊接。钢筋笼的材料、加工、接头和安装，符合要求。钢筋骨架的保护层厚度可用混凝土旋转垫块。对于孔深较大的桩基，钢筋笼需要现场焊接的，钢筋笼分段长度不宜少于18米，以减少现场焊接工作量。现场焊接须采用单面帮条焊接。钢筋

7、笼制作完成后， 骨架安装采用汽车吊，为保证骨架不变形，须用两点吊：第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点到三分点之间。起吊时先提第一吊点，使骨架稍稍提起，再与第二吊点同时起吊，待骨架离开地面后，第一吊点停止起吊，继续提升第二吊点。随着第二吊点不断提升，慢慢放松第一吊点，直到骨架同地面垂直，停止起吊。检查骨架是否顺直。骨架入孔时应慢慢下放，严禁摆动碰撞孔壁。将骨架临时支撑于护筒口，再起吊第二节骨架，使上下两节骨架位于同直线上进行焊接，焊接时应先焊顺桥方向的接头，最后一个接头焊好后，全部接头就可以下沉入孔，直至所有骨架安装完毕。并在孔口牢固定位，以免在灌注混凝土过程中发生浮笼现象。钢筋

8、骨架的制作和吊装的允许偏差为：主筋间距10mm；箍筋间距20mm；骨架外径10mm；骨架倾斜度0.5；骨架保护层厚度20mm；骨架中心平面位置20mm；骨架顶端高程20mm；骨架底面高程50mm。7 砼灌注7.1安装导管导管采用25-30钢管，每节23m,配12节11.5m的短管。吊装先试拼，并做水密承压和接头抗拉试验。导管应连接牢固、封闭严密、上下成直线吊装，位于井孔中央。7.2灌注水下混凝土浇筑水下混凝土前，检查沉渣厚度，如超出5cm，则利用导管进行二次清孔，根据地质情况可采用正循环或反循环清孔方式，必要时用高压风冲射孔底沉淀物。清孔完成后，立即浇注水下混凝土。计算和控制首批封底混凝土数量

9、，下落时有一定的冲击能量，能把泥浆从导管中排出，并能把导管下口埋入混凝土不小于1m深。足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开，是控制桩底沉渣，减少工后沉降的重要环节。桩基混凝土采用罐车运输配合导管灌注，导管直径为25-30cm。在灌注过程中，导管的埋置深度应控制在26m。同时应经常测探孔内混凝土面的位置，即时调整导管埋深。混凝土灌注过程中应严格控制水灰比、灌注数量，以防止导管进水。箭球、拨栓或开阀，将首批混凝土灌入孔底后，立即测探孔内混凝土面高度，计算出导管内埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。如发现导管内大量进水，表明出现灌注事故。 灌注开始后，应紧凑连续地进行，严禁中途停工。在灌注过程中

10、，应防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测探不准确。灌注过程中，应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥导管的提升和拆除。导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升。如导管法兰卡挂钢筋骨架，可转动导管，使其脱开钢筋骨架后，再移到钻孔中心。当导管提升到法兰接头露孔口以上有一定高度，可拆除1节或2节导管（视每节导管长度和工作平台距孔口高度面定）。此时，暂停灌注，先取走漏斗，重新系牢井口的导管，并挂上升降设备，然后松动导管的接头螺栓或快速接头，同时降起吊导管用的吊钩挂上待拆的导管上端的吊环，待螺栓全部拆除或快速接头拆

11、除后，吊起待拆的导管，徐徐放在地上，然后将漏斗重新插入井口的导管内，校正好位置，继续灌注。拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15min。要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中。要注意安全。已拆下的管节要立即清洗干净，堆放整齐。在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。当混凝土面升到钢筋骨架下端时，为防钢筋骨架被混凝土顶托上升，可采取以下措施：尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混凝土的流动性过小。当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时，应使导管底口处于钢筋笼底口3m以下和1

12、m以上处，并慢慢灌注混凝土，以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力；当孔内混凝土进入钢筋骨架4m5m以后，适当提升导管，减小导管埋置长度，以增加骨架在导管口以下的埋置深度，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应加灌50100cm，以便灌注接受后浆此段混凝土清除。增加高度，可按孔深、成孔方法确定，一般不宜小于0.5cm，长桩不宜小于1.0cm。混凝土灌注到接近设计标高时，要计算还需要的混凝土数量（计算时应将导管内及混凝土输送泵内的混凝土数量估计在内），通知拌和站按需要数拌制，以免造成浪费。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,而导管外的泥浆及所

13、含渣土稠度增加,相对密度增大.如在这种情况下出现混凝土顶升困难时,可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使灌注工作顺利进行。在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。在灌注混凝土时，每根桩应至少留取两组试件，桩长20米以上者不少于3组；桩径大、浇筑时间很长时，不少于4组。如换工作时，每工作班都应制取试件。试件应施加标准养护，强度测试后应填试验报告表。强度不合要求时，应及时提出报告，采取补救措施。有关混凝土灌注情况，各灌注时间、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，应指定专人进行记录。浇注连续进行，中途停歇时间不超过30min。在整个浇注过

14、程中，及时提升导管，控制导管的埋深，导管在混凝土埋深24m。考虑桩顶含有浮渣，灌注时水下混凝土的浇注面按高出桩顶设计高程100cm控制，以保证桩顶混凝土的质量。7.3泥浆清理钻孔桩施工中，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，经泥浆分离器处理后，运往指定的废弃泥浆的堆放场地，并做妥善处理。7.4质量检测所有钻孔桩按设计要求在钢筋笼安装时预埋声测管，成桩后采用声波透射法进行检测。对质量有问题的桩，钻取桩身混凝土鉴定检验。8 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：8.1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

15、的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。8.1.1 坍孔原因 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。 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。 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。 在松软砂层中钻进进尺太快。 提出钻锥钻进，回转速度过快，空转时间太长。 水头太高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。 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

16、孔内水位低于地下水位。 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。 吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。8.1.2 坍孔的预防和处理 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。 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。 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。 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

17、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。 吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。8.2钻孔偏斜各种钻孔方法可能发生钻孔偏斜事故。8.2.1 偏斜原因 钻孔中遇有较大的孤石或探头石 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。 扩孔较大处，钻头摆动偏向一方。 钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。、钻杆弯曲，接头不正。8.2.2 预防和处理 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。 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

18、架，控制杆上的提引水龙头，使其沿导向架对中钻进。 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。8.3 掉钻落物钻孔过程中可能发生掉钻落物事故。8.3.1 掉钻落物原因 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。 钻杆接头不良或滑丝。 电动机接线错误，钻机反向旋转，钻杆松脱。 转向环、转向套等焊接处断开。 操作不慎，落入扳手、撬棍等物。8.3.2 预防措施 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。 经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置。8.3.3 处理方法掉钻后应及时摸清情况，若钻锥被沉淀

19、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。8.4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。8.5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

20、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

21、筋.8.6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。8.6.1 形成原因 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。 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。 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。 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。8.6.2 预防办法 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。 选用适当粘度和相对密度的泥浆，并适时掏渣。 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。 出现梅花孔后，可

22、用片、卵石混合粘土回填钻孔，重新冲击。8.7卡锥8.7.1 原因 钻孔形成梅花形，冲锥被狭窄部位卡住。 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。 伸入孔内不大的探头石未被打碎，卡住锥脚或锥顶。 孔口掉下石块或其它物件，卡住冲锥。 在粘土层中冲击冲程太高，泥浆太稠，以致冲锥被吸住。 大绳松放太多，冲锥倾倒，顶住孔壁。8.7.2 处理方法 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。 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

23、活动，也能脱离卡点或使掉入的石块落下。 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。 在打捞过程中，要继续搅拌泥浆，防止沉淀埋钻。 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。 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。 使用专门加工的工具将顶住孔壁的钻头拨正。 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

24、松卡锥，再用卷扬机和链滑车同时提拉，一般是能提出的。8.8外杆折断8.8.1 折断原因 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。 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。 钻杆使用过久，连接处有损伤或接头磨损过甚。 地质坚硬，进尺太快，使钻杆超负荷工作。 孔中出现异物，突然增加阻力而没有及时停钻。8.8.2 预防和处理 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。 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。 钻进过程中要经常检

25、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。 在钻进中若遇异物，须以处理后再钻进。 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。8.9钻孔漏浆8.9.1 漏浆原因 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。 护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚漏浆。 护筒制作不良，接缝不严密，造成漏浆。 水头过高，水柱压力过大，使孔壁渗浆。8.9.2 处理办法 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。 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。