旋挖钻施工作业指导书

　目

　录

　1.适用范围 - 3 -

　2.作业准备 - 3 -

　2.1内业技术准备 - 3 -

　2.2机械设备、材料及试验准备 - 3 -

　2.3 外业技术准备 - 3 -

　3.技术要求 - 3 -

　4.施工程序与工艺流程 - 4 -

　5.施工要求 - 4 -

　5.1施工准备 - 4 -

　5.2施工工艺 - 6 -

　6.劳动组织 - 12 -

　7.材料要求 - 12 -

　7.1护筒 - 12 -

　7.2泥浆 - 12 -

　8.设备机具配置 - 13 -

　9.质量控制及检验 - 14 -

　9.1质量控制 - 14 -

　9.2质量检验 - 15 -

　10.安全及环保要求 - 16 -

　10.1安全要求 - 16 -

　10.2施工环保要求 - 18 -

　旋挖钻施工作业指导书

　1.适用范围

　本作业指导书适用于成兰铁路CLZQ-4标桥梁工程各种土质层和沙类土、碎（卵）石土或中等硬度以下基岩的桩基施工。

　2.作业准备

　2.1内业技术准备

　开工前，技术人员应对施工图纸及相关的通用图纸和实施性施工组织设计进行认真阅读和审核，熟悉验收标准以及相关的规范。制定安全保障措施及应急预案，对进场作业人员进行岗前技术、安全培训和考核，合格后持证上岗。对考核合格的作业人员进行技术交底。

　2.2机械设备、材料及试验准备

　施工场地已平整，便道已修建，机械设备已进场，机械性能良好，数量满足进度及工期要求。施工所需的测量、水泥、砂石等材料已进场并进行检验，已取得各种原材料及其抽检实验报告。混凝土已完成配合比设计，其报告及有关资料已经过相关单位审批，允许施工中使用。

　2.3 外业技术准备

　修建钢筋加工厂并配齐生活、生产及办公设施，满足施工生产需要。复核测量导线点、水准点，对场地进行平整，连通施工便道即用水、用电，备齐各种原材料和安全防护设备。

　3.技术要求

　⑴护壁泥浆应采用砂浆搅拌机拌和，其性能应满足要求。

　⑵在大面积施工展开前，应进行钻孔工艺试验，并进行总结。

　4.施工程序与工艺流程

　旋挖钻机作业施工程序为：施工准备→桩基工艺试验→工艺总结→测量放样→护筒埋设（泥浆制备及测试）→钻机就位→钻孔→补浆→孔深测量→地质确认→清孔→成孔

　测定桩位

　钻头就位

　造浆处理器造浆

　注入护壁液

　装配绞刀片、钻孔

　拆除绞刀片

　埋设钢护筒

　提升桶式钻头

　钻

　孔

　 测

　 孔

　 清

　 孔

　钢筋笼下放就位

　安装导管

　灌注混凝土

　 拆除钢护筒

　钢筋笼加工制作

　测量孔深到位

　提升桶式钻头

　 图4.1旋挖钻施工工艺流程图

　5.施工要求

　5.1施工准备

　⑴岗前培训

　桩基施工前，操作人员需接受工区项目组织的操作技能、安全教育培

　训，培训合格后，方可持证上岗作业。尤其对有要求的特殊工种（如钻机司机）培训，必须经考核合格后持证上岗作业。

　⑵场地踏勘

　进行场地踏勘，对既有架空电线、地下线缆、给排水管道等设施，如果妨碍施工或对安全操作有影响，应采取清除、移位、保护等措施妥善处理。

　⑶地质调查

　桩基施工以前需要根据设计方提供的地质报告了解施工部位的地质情况，确定合适的钻头类型。

　⑷施工机具

　根据旋挖钻机施工的要求，准备满足要求的设备，如旋挖钻机、泥浆泵、导管、电焊机、氧气瓶、乙炔瓶、挖掘机、泥浆搅拌机、自卸车等，并调试至最佳使用状态。测绳需标定后方可使用。

　⑸场地平整及布置

　平整场地，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。

　场地布置应根据施工组织设计，合理安排泥浆池、沉淀池的位置，沉淀池的容积应满足２个以上排渣量的需要。

　⑹泥浆池开挖以及泥浆制备

　①施工前本着节约方便施工的原则确定泥浆池位置及大小。一般可根据使用的泥浆泵的功率依照相邻敦的桩基共用一座泥浆池的原则来确定泥

　浆池位置，泥浆池大小可按照使用钻机数量来开挖。

　②开挖以前先挖深沟，经有关人员确认泥浆池位置无地下管线。泥浆池可按照1:0.75放坡，开挖完成后应立即按照要求设置1.5Ｍ高的栏杆，同时用緑网四周围护并在醒目位置悬挂标示牌、警示牌等。泥浆池造浆前底部及四周使用厚塑料布进行衬护。

　③由于旋挖钻机施工时，采用静态泥浆护壁，故应配置优质泥浆进行护壁。

　④泥浆调制采用泥浆搅拌制备，泥浆可采用接近地表经过冻融的黏土或水化快造浆能力强黏度大的膨润土来制备。

　⑤现场技术交底和设计图纸，通过标高计算复核桩径、桩长、桩底、桩顶标高，如有疑问及时报现场工程师，防止出现施工质量事故。

　5.2施工工艺

　⑴测量放样

　利用施工现场附近复核报批过的导线点和水准点，用全站仪等准确放样个桩位中心，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，误差控制在5mm以内。

　⑵钻机就位

　①钻机就位以前先检查钻机的工作性能，确保钻机各零部件、液压系统及各种仪表正常工作。保证桩位附近平整，把钻机开到桩位旁，将钻机的尖端正对桩位标注点。确保钻杆的垂直度和钻机机身的水平，并保证钻架上的起吊滑轮、钻杆中心及转盘中心在同一条铅垂线上，保证钻机底座

　和顶端要平稳，在钻进河运行中不应产生位移和沉陷。

　②钻机停位回转中心距空位在3～4.5m之间。在允许的情况下，变幅油缸尽可能将桅杆缩回，这样可以减小钻机自重和提升下降脉动压力对孔的影响。检查在回旋半径范围内是否有障碍物影响回转。

　⑶ 制作、护筒埋设

　①旋挖钻机施工使用钢护筒，护筒一般用4～8mm厚的钢板加工制成，高度为1.5～2m。钻机桩的护筒内经应比钻头直径达10～15cm，比桩径大20～30cm，护筒长度根据地质情况确定。护筒加工完成后应立即检查护筒几何尺寸、相邻管节管径差、焊缝尺寸、外观及焊缝质量（水中护筒需要检查），检查合格后报现场工程师，同时在护筒顶面、底面找出护筒截面中心，并在护筒上做好标示。

　②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。

　埋设护筒前进行桩位控制点的放样，用小口径的钻头先预钻至护筒底的标高位置，然后提出钻头且用钻头将钢护筒压到预定位置，再用粗颗粒土回填护筒外侧周围，回填密实。钻头惯压护筒时要分别在护筒各个方向均匀惯压、同时惯压、防止外侧护筒惯压过程中出现倾斜。

　③护筒惯压到位后适用水平尺、垂球检查护筒的垂直度。检查合格后再进行护筒外侧的回填，并报现场工程师。

　④护筒的埋设深度：在黏性土中不宜小于１m；在砂土中不宜小于1.5m，并保持孔内泥浆液面高于地下水位１m以上。

　⑤利用施工现场附近的水准点测量护筒顶面标高，确定桩基深度。

　⑷钻机钻孔

　①钻孔前在护筒顶面依照护筒壁上的护筒顶面中心标示的挂设中心线，然后对中钻头中心。钻头中心与护筒中心偏差不得大于5cm。

　②成孔前必须检查钻头直径、磨损情况，施工工程中磨损超标的钻头要及时更换。

　③旋挖钻机配备电子控制系统显示并调整钻进的垂直度，通过电子控制和人工用垂球观察两种方式来保证钻杆的垂直度，从而保证成孔的垂直度。同时在每一次钻机提钻甩渣复位后，检查钻头是否对中。

　④开钻时，先启动泥浆泵和转盘，使之空转一段时间，待泥浆输进钻孔中高于护筒底角0.5m以上并不得低于地下水位方可开始钻进。开始钻进时，低档慢速钻进，待钻进深度超过护筒刃角处，按正常速度钻进。在黏质土中钻进时，由于泥浆黏性大，宜糊钻头，采用中等钻速、大泵量、稀泥浆钻进；在砂类土或软土层钻进时，易塌孔，采用控制进尺、轻压、低档慢速、大泵量、稀泥浆钻进。　

　⑤以钻头自重加压作为钻进压力，初入压力控制在80～90kpa。每次进尺最佳为0.5～0.8m，钻屑进入筒体，装满一斗后，将钻头提出孔外，继续缓慢上提钻斗，利用动力头下的挡板将钻头处的压杆下压，通过与顶压杆相连的连接杆件将钻斗的底盖打开卸落钻渣，钻渣卸落完成，再将钻斗下落至地面，正旋关盖复位。

　⑥起落钻头速度要均匀，不得过猛或突然变速，孔内出土，应立即清

　走，不得堆积在钻孔周围。

　⑦钻孔作业分班连续进行，一次成孔。在钻进过程中，按试桩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，依照地质报告随时观察钻渣情况与设计地质报告对照，并准确取样报现场工程师确认地质情况。当桩底持力层的地质与设计不符时，立即通知监理工程师及有关部门确认是否进行变更设计。钻孔工程中还必须详细记录钻进深度、泥浆指标、机械设备损坏、障碍物、钻孔异常情况等。记录必须认真、及时、准确、清晰。在交接班时要做好交接记录。

　⑧钻进过程中产生的泥浆、钻渣经沉淀池净化处理后方可排放沉淀水。在排水过程中不能造成对农田及周围水源的污染，沉淀池中的沉淀物用汽车运至指定地方集中处理。

　⑨钻至桩底设计标高后，钻头在不加压的情况下就地继续旋转数圈，再提钻，保证钻头尽可能取渣情况下避免超钻。

　⑸成孔检查

　①在钻机显示器显示孔底达到设计桩底标高后，停止钻进，在现场监理工程师在场的情况下，对护筒顶面标高、孔位中心偏差、孔深、钻孔垂直度、孔底沉渣厚度等，用测量仪器、测绳、检孔器等工具进行全面检查（见钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法），签字确认合格。

　②检孔器长度为４倍桩基直径，外径直径不得小于钻孔桩直径。检孔器按照钢筋笼的形式加工，必须规则，且具有一定刚度。

　③钻孔倾斜度通过检孔器检验：检孔器在孔顶对中护筒中心下落后，

　通过在护筒顶观测吊绳相对于竖直垂线偏移情况可计算成孔后的倾斜度。具体做法是：在检孔器下放到指定位置后在吊点系一垂球，然后在垂球的吊绳上用毫米尺标定，从垂球系点开始的１米位置，待垂球静止后用毫米尺测量垂球吊绳到检孔器吊绳的距离E（单位：ｍｍ）。此时检孔器所处位置桩孔的倾斜度就为i＝E×100%/1000。

　⑹排渣、清孔

　钻孔排渣可采用泥浆循环和抽渣筒等方法。如采用抽渣筒排渣4～5m深厚，每钻进0.5～1m时应抽渣一次，并补给泥浆，灌注清水。钻到施工图设计桩底标高后，应立即清孔。当钻进深度达到设计要求时，应对孔深、孔径、孔位进行检查，满足设计要求后，填写终孔检查证，经监理工程师鉴认后方可进行清理和灌注水下混泥土的准备工作。

　①清孔方法：掏渣法适用于在各类土层中用钻孔的各类摩擦桩的初步清孔；喷射法（射风、射水）法和砂浆悬浮法是用于配合其他清孔方法的辅助手段。

　②钻孔桩清孔：对于原土造浆的钻孔，钻到设计后，可使钻头空钻不进尺，循环换浆，泥浆比重在1：1左右。对于土质较差的砂土层和砂加卵石层，清孔后孔底泥将密度应控制在1.15～1.25g/cm3左右。

　清孔后的孔底沉渣厚度，端承桩不得大于５０mm，或不大于设计规定值；摩擦桩不得大于２００mm。在灌注水下混泥土前必须复测沉渣厚度，沉渣超过规定者，必须重新清孔，符合规定或方可灌注水下混凝土。

　③清孔注意事项：清孔应向孔内补充清水或泥浆保持孔内水头，防止

　塌孔，不断用加大孔深的办法代替清孔。柱桩孔，在灌注混泥土前孔底射水或压气3～5min，翻动孔底沉渣，然后进行灌注。射水压力比孔前压力大0.5mpa。

　④各环节施工衔接紧密，缩短工艺间隔时间。

　⑺钻孔与灌注作业的连续性

　钻孔完成后，应立即组织钢筋笼安装和水下混泥土灌注工作，在此过程中，应保持孔内水头，避免塌孔。为保证施工的连续进行，应做好以下工作：

　①钢筋笼应提前制作。如果钢筋笼长度超过吊装能力，可以分段制作，向孔内安装时现场焊接或采用套筒法接长。

　②提前完成机械设备和施工器具的准备，包括混凝土生产设备，起重吊装设备，电焊设备，供电设备，混泥土灌注设备，检测试验设备等，混泥土生产和供电等关键设备应用一套备用。

　③按规定时间提前约请监理工程师现场检验成孔，钢筋笼，混凝土配合比及原材料，混凝土拌制的质量，避免停工检验。

　⑻注意事项

　钻孔灌注桩因其施工情况的特殊性，钻孔时可能遇到的不定因素较多，因此开钻前制定详细可行的基桩施工作业指导书，包括施工工艺、钻孔前的设备检修、人员培训与准备、泥浆循环系统等材料准备、事故预案、安全方案、质检方案等，并备有可靠的自用发电系统和满足要求的商品混泥土应急措施。每钻进2m或地层变化时在泥浆池中捞取钻渣样品，查明土类

　并记录，以便于地质剖面图相核对。因桩基地质情况较复杂，当钻孔至砂层等易塌地层时采用加大泥浆比重并增加泥浆的黏度，减慢钻孔速度等方法通过该地层。钻孔过程中现场工程师旁站监督，发现问题及时解决。

　6.劳动组织

　⑴劳动力组织方式：采用架子队组织模式。

　⑵施工人员应结合施工方案、机械性能、工期要求进行合理配置，每台冲击钻配备的施工人员见表6.1。

　表6.1

　每台钻机施工人员配备表

　工班长

　１人

　技术员兼安全员

　１人

　质检员

　１人

　钻机操作手

　２人

　指挥员

　１人

　装载机驾驶员

　１人

　其中工班长、技术员兼安全员和质检员必须有正式职工担任。

　7.材料要求

　7.1护筒

　一般用直径4～8mm厚的钢板加工制作，高度一般为1.5～2m。

　7.2泥浆

　⑴泥浆种类见表7.1，钻孔常用黏土泥浆与膨润土泥浆。

　表7.1钻孔常用黏土泥浆与膨润土泥浆表

　泥浆种类

　主要材料

　外加剂

　膨润土泥浆

　膨润土，水

　分散剂，增黏剂，防漏剂

　聚合物泥浆

　聚合物，水

　加重剂

　CMC钠羧甲基纤维素）泥浆

　膨润土，CMC，水

　分散剂

　黏土泥浆

　黏土，水，纯碱，外加剂

　分散剂，增黏剂

　⑵对泥浆材料的要求：

　①黏土：粒径小于0.005mm颗粒含量大于50%，塑形指数大于25%~30%，含砂量小于6%，SiO2和Al2O3之比为3～4以上，富含Na+、K+等亲水阳离子，水溶液呈碱性，Ca2+小于70mg/L，氯化物小于300 mg/L。

　②膨润土：主要有造浆率、失水量、含水量、筛余量、屈服值等指标，应符合有关标准。

　③水：淡水。

　④外加剂：见表9.1

　表7.2常用外加剂

　种

　类

　使

　用

　目

　的

　常 用 物 质

　分散剂

　防水泥、盐分对泥浆的污染

　Na6P6O18

　污染后泥浆的再生

　Na6P3O10、Na2CO2

　增强防坍作用，提高泥水分离性

　NaHCO3木质素、腐殖酸

　增黏剂

　防孔壁坍塌，提高钻孔效率，对受水泥、盐分污染的泥浆有保护膨润土的凝胶作用

　CMC(钠羧甲基纤维素)

　加重剂

　增加泥浆比重，提高孔壁稳定性

　重晶石、铁砂、铜矿石、方铅矿粉末

　防漏剂

　防止泥浆漏人土中

　锯末，稻草，水泥，核桃皮粉末

　盐水泥浆剂

　在盐水中湿胀并提高黏度

　防腐剂

　防止CMC等有机外加剂在夏季变质

　Na2S

　8.设备机具配置

　为充分发挥机械设备的性能，进行机械选型配备时，将根据本标段范围内的类似工程协调一致的机械设备组成专门机组，配套施工。各种设备性能配套齐全，充分发挥成套机械设备的综合施工能力，使施工机械化达到理想的效果。

　旋挖钻钻孔作业施工机械设备主要有旋挖钻机2台，钻头5个，搅浆机2台，泥浆泵3台，电焊机２台，氧气瓶１台，乙炔瓶若干，挖掘机2台，千斤顶2个，抽渣机2套，检孔器及测绳各一套。

　9.质量控制及检验

　9.1质量控制

　⑴严格控制泥浆质量，泥浆对护壁及钻渣的悬浮起着重要作用。首先要选用优质的膨润土，火碱、纤维素，根据地质情况进行配比选择，其次要用搅浆剂按比例均匀搅拌，泥浆池要循环利用，从孔位返回时设置沉淀池。

　⑵钻孔的平台，钻机及钻架稳定牢固，不产生位移及沉降。

　①钻架垂直及机身水平，钻架商店起吊滑轮与转盘中心在同一铅垂线上。

　②应对钢护筒的位置及直径进行复查，钻头、钻杆中心与护筒中心的偏差不得大于５ｃｍ。

　③对于软弱地基，钻孔前应对地基进行碾压及硬化处理，避免钻机倾斜影响孔的垂直度。钻孔进，起落钻头的速度宜均匀，不得过猛或聚然变速，孔内出土不得长时间对及在钻孔周围。特别是钻头提至护筒护筒底部

　时速度要有所下降，避免护筒底部孔壁在反复提升过程中扩经。

　⑶钻孔过程中随时认真对地质情况复查，并调整泥浆指标，防止出现塌孔现象，并且按照地质情况调换合适的钻头，以保证施工正常进行。

　钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度：由硬地层钻到软底层时，可适当加快钻进速度；当软地层变为硬地层时，要减慢速度；在易缩颈的地层中，应适当增加扫孔次数，防止缩颈；对硬缩层采用快钻快进，以提高钻进效率；砂层则采用慢钻慢进并适当增加泥浆比重和黏度。但是钻头下降速度也不可太快，尤其是刚刚入孔时。钻头下降和钻杆提升速度应控制在以下表给出的范围内。

　9.2质量检验

　表9.1优质泥浆性试验

　钻进方法

　地层情况

　相对密度

　黏度（S）

　含砂率（％）

　胶体率（％）

　pH值

　旋挖钻

　填土、硬土、粉土、砂性土、砂卵砾石层、软～中硬基岩等

　1.03～1.1

　18～22

　＜2%

　＞98

　8～10

　表9.2钢护筒检测项目及指标

　序号

　检测项目

　规定值或允许偏差

　检测方法和频率

　1

　长度（m）

　满足设计值

　尺量

　2

　外径（mm）

　桩径＋（20～40cm）

　3

　倾斜度

　1%

　4

　护筒顶面中心偏差（mm）

　50

　5

　相邻关节管径差（mm）

　3

　6

　下沉最后灌入度

　＞5cm/min

　焊接

　焊缝尺寸及外观

　符合规程要求

　样板尺，目测10点

　超声波检测

　超声波探伤100%

　探伤仪检测

　表9.3钻孔桩灌注混泥土前泥浆及沉渣指标

　项目

　允许误差

　检验方法

　泥浆比重

　≤1.1

　泥浆测试仪器（三件套）

　含砂率

　＜2%

　黏度

　17～20s

　沉渣厚度

　≤20cm

　测绳测量

　表9.4钻孔桩钻孔允许偏差和检验方法

　序号

　项目

　允许偏差

　检验方法

　１

　孔位中心

　50cm

　尺量

　10.安全及环保要求

　10.1安全要求

　⑴坚持“安全第一，预防为主”的方针，定期和不定期组织人员进行安全学习和安全教育。

　⑵施工现场设置警示标志，严禁非施工人员进入，泥浆池四周要设安全护栏，挂醒目地警示标语。

　⑶钻机岗位工作人员，在上岗之前，都必须经过针对性的培训，持证

　上岗，全部工作人员都必须熟知桩基的整个施工过程，同时要熟练掌握自己所承担的工作内容和操作过程。不符合条件的不得上岗。　

　⑷钻机就位前，钻孔范围内的土体要碾压密实，在软弱地基段钻机履带下要垫10cm厚的钢板，避免钻机倾斜发生意外。钻机就位后，机身要用方木垫平，塞牢。桅杆顶端用钢丝绳对称拉紧。

　⑸钻孔中，应注意观察有无漏浆现象，特别是岩溶地址，随时补充泥浆，保证孔内水位。冲击钻施工时，应对附近建筑物的安全检测。应在钻孔附近设置醒目标志和围栏，以防止人员调入孔内。

　⑹注意用电安全，施工用电要由专业人员进行操作，电线、配电箱的摆放安装要规范化，电线不能直接敷设到地面上，应采取架空措施。配电箱加锁。

　⑺按钻机维修保养制度，定期进行保养和维修，并作好保养维修记录。美工班检查钻头、主绳、主绳与钻头连接、提梁、绳卡等，及时处理问题。钢丝绳一个节距内断丝超过15%时必须更换。钢丝绳的安全系数，缆风绳为3.5，吊索为8～10。

　⑻护筒周围一定要按要求回填密实，埋设深度满足要求，避免地表土质较差造成孔口塌孔，影响机械设备及人员的安全。

　⑼钻机上方有高压线时一定要保证足够的安全距离，杜绝为了进度冒险施工。

　10.2施工环保要求

　⑴各种机械设备及人员不得随意进入田地，严禁进入征地界限外。

　⑵施工驻地产生的各种生活垃圾应集中存放，定期送至垃圾回收站，不得乱弃。加强施工驻地周围的净化，做到定期消毒。　

　⑶做好施工燃油的保管工作，油料存放应做到密封保存。

　⑷钻渣和废浆及时外运至指定位置，以免施工产生的泥浆流入河中和公路、道路上，造成环境污染。

　⑸泥浆要做好循环利用，不能利用的沉渣要用密封车清运出现场，不能污染河流及水域。泥浆应沉淀处理后排放，并符合环保要求，必须及时清运渣土，防止污染。