新建大同至西安铁路客运专线站前-4标平遥跨大运高速公路特大桥
（DK365+772.8~DK377+805.5）
钻孔灌注桩钻孔作业指导书
中交第三航务工程局有限公司
大西客运专线指挥部四项目部
二О一О年六月一日
大西客运专线站前施工—4标平遥跨大运高速公路特大桥
（DK365＋772.8～DK377＋805.5）
钻孔灌注桩钻孔
作业指导书
编制：
审核：
批准：
日期： 2010年6月1日
钻孔灌注桩钻孔作业指导书
1、目的
明确本标段钻孔灌注桩钻孔施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范钻孔桩钻孔施工，确保钻孔桩的施工质量。
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》
《铁路混凝土工程施工技术指南》
3、适用范围
本施工作业指导书仅适用于大西铁路客运专线站前施工-4标段（主线里程DK365+772.8～DK377+805.5）工程的钻孔灌注桩钻孔施工。
4、钻孔灌注桩的钻孔施工
4.1总体施工方案
根据先前已经进行的成孔工艺性试验，钻孔灌注桩的成孔将采用旋挖钻机进行施工，并采用膨润土化学泥浆护壁工艺。钢筋加工在西郭加工场加工，钢筋笼分段集中加工成形后，运到现场临时储存，成孔清渣后分段进行吊装和连接。混凝土在西郭拌和站拌制后，由搅拌车运到现场，采用溜槽下灰，导管法浇筑水下混凝土。施工作业区域平面布置如图4.1所示。
图4.1 钻孔灌注桩施工顺序及平面布置
考虑到承台及红线范围较狭窄，为确保钻机施工的连续性及钢筋笼安装、灌注水下混凝土的流水施工布置，一个墩台的桩基只安排一台旋挖钻机进行逐根成孔施工。钻孔桩基施工顺序是旋挖桩机面向泥浆池，遵循“先横后纵，横向由远便道侧向近便道侧，纵向先泥浆池近侧，后泥浆池远侧”的原则进行流程安排，见图4.1中虚线箭头所示。
4.2施工流程
钻孔灌注桩的施工流程见图4.2。
图4.2 钻孔灌注桩的施工流程
4.3钻机选型
根据本工程目前我们掌握的粗略土层情况、试验成孔的情况和成孔精度的要求，钻孔施工将主要采用旋挖钻机进行，要求扭矩不低于200kN·m，配置独立式立柱，配机锁式、摩阻式钻杆共3根，钻深可达66m，双层底钻斗。
进场机械设备要整洁，外表油漆无脱皮现象，否则重新喷涂油漆。钻机安设稳定可靠、保证钻进正常进行。
钻机等大型机械在投入使用前，应填写“进场施工机械设备报验单”报监理验收，验收合格后该设备方可用于施工作业。
4.4施工前准备
施工前应对钻孔桩施工区域进行清理、平整，以便安装钻架进行钻孔，同时布置排水设施、临时用电线路、合理布置泥浆循环系统，场地应与已修通施工便道顺接，为施工机具、材料运输、堆放提供便利。
钻孔场地在旱地时，应清除杂物、换除软土、平整压实；在松软地层处安装钻机，应对地基进行处理，然后铺垫枕木，保证钻机在工作时的稳固性；在浅水中时采用筑岛围堰，筑岛长度应满足钻孔及灌注混凝土的设备大小要求，围堰四周采用编织袋装土顺长码砌，码砌时交错搭接，以增加编织袋强的抗压强度。
4.5桩位放样
为确定钻孔灌注桩桩位，首先用全站仪坐标法根据CPⅡ加密控制网测设墩位中心及角点桩位，使用两个控制点，一个点进行测设，另一个点进行校核。用经纬仪和钢尺测设其它桩位，并对已放好的桩位进行保护。埋设护筒后，在护筒四周埋设4根十字护桩，并量测与桩位的间距。
钻孔桩放样由现场监理工程师复核确认，放样确定桩位中心，打十字桩固定，并补加护桩，测量高程，确定钻孔深度，测好的桩位复测误差控制在5mm以内。填写“施工测量放样报验单”报现场监理。
4.6调配泥浆
钻孔过程中，若调配泥浆太稀，容易造成孔壁坍塌，调配泥浆太稠，使扭矩加大，钻头下落困难，造成不必要的成本增加，应根据工地现场地层情况调配稀稠合适的泥浆。
根据本工程地质情况，护壁泥浆选用膨润土、纤维素和纯碱配制，以提高泥浆性能指标，对孔壁进行有效的保护和封闭，防止坍孔和水流渗入孔周黄土中产生湿陷。泥浆性能指标如下：
泥浆比重：根据试验成孔的情况，控制泥浆比重为1.1～1.15,穿越砂层时适当增加泥浆比重，以防塌孔。
黏度：16～22s。
含砂率：新制泥浆不大于2%。
胶体率：不小于95%。
PH值：大于6.5。
为提高泥浆粘度和胶体率，在泥浆中掺入适量的碳酸钠、烧碱等，其掺量经试验决定。造浆后要试验全部性能指标，钻孔过程中要随时检验泥浆比重和含砂率，并填写泥浆试验记录表。
一般情况下，旋挖桩机的布置将根据线路分散布置，因此泥浆池满足一台旋挖钻机施工的要求即可，拟在两墩位中心设置储浆池，另朝作业钻机方向设置循环沟、沉淀池和制浆池，连续四个墩台设置一个储浆池，储浆池尺寸为:10.0×4.0×2.5m（见图4.1），可容纳约90m3的泥浆，确保储存两根桩基的泥浆总量。
泥浆池四周设置防护栏杆，防护杆栏现场制作，埋设距池边缘1m。采用双横杆，上横杆高度1.1m；下横杆高度0.5m，立杆间距2m；横杆及立柱采用Φ48×3mm钢管以电焊连接固定，立杆埋入地面深度为10cm。防护栏下部堆砌成顶面宽度在30cm以上的梯形断面防止外边杂物掉入泥浆池，钢管防护栏四周用绿色围网封闭，用细铁丝捆绑在钢管上。泥浆池的底部和四周要铺设塑料薄膜或采取其它封闭措施，防止水流渗入周边湿陷性黄土中产生湿陷，同时也减少水和泥浆的损耗。泥浆池边设置“泥浆池危险，请勿靠近”安全警示标及各种安全警示牌。
泥浆池远角设置泥浆泵，通过φ100泥浆管路输送至作业桩孔。钻孔施工时随着孔深的增加、孔内水位的下降，应及时、连续地向孔内补浆，维持护筒内应有的水头，防止孔壁坍塌。
钻孔及混凝土灌注时，孔内溢出的泥浆由循环沟引流至沉淀池和泥浆池内，可在下一基桩钻孔施工时继续循环利用。
4.7埋设护筒
钻孔前直接用钻斗干挖埋设护筒。护筒由δ4～δ6钢板卷制而成，高度约为3m，其内径比钻斗大20cm。护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2m，还应满足孔内泥浆面的高度要求，在旱地施工时高出施工地面0.3m。护筒埋设前，先准确测量放样并复核，保证护筒顶面中心与设计桩位偏差不大于5cm，倾斜度不得大于1%，护筒周边用黏土夯填密实，以定位、保护孔口和维持水位高差。
4.8钻机就位
钻机就位前，应对钻孔各动力、起重、液压系统进行检查，确保设备的良好工况；钻机就位处地面应平整坚实，确保在钻进及回转弃泥过程不产生位移或不均匀沉陷。同时应检查其它诸如泥浆泵、弃土挖装运输车辆的工况。钻机保持稳定，钻头或钻杆中心与护筒中心偏差不得大于5cm。
4.9钻进成孔
旋挖钻机的每个工作循环自放钻钻进开始，依次为反转关闭底部活门、提钻、侧面脱底卸泥、合底、回转复位，直至再次放钻钻进。挖出的土方由挖机直接装车运至指定弃土场，或由装载机进行打堆处理，再由弃土车辆外运至指定弃土场。
开钻孔位必须准确，使初成孔壁竖直、圆顺、坚实。开钻时应慢速钻进，以钻斗自重作为钻进压力，待钻头全部进入地层后，方可施加轴向力，以加快钻进速度，当遇见砂土层和软土层时应减慢钻进速度。在钻进过程中经常检查钻杆垂直度，防止出现斜孔。每次提起钻斗卸泥时应及时向孔内补充泥浆，以保持足够的泥浆压力。
开始钻进时，进尺适当控制，在护筒刃角处，低档慢速钻进，使刃角处有坚固的泥皮护壁。钻至刃角下 1m 后，以正常速度钻进。如护筒土质
松软发现漏浆时，提起钻锥，向孔中倒入粘土，再放入钻锥倒转，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻进。
钻孔时，孔内尽可能维持较高水位，且不应低于护筒底脚以上1m。在钻进中取渣和停钻后，及时向孔内补水或补充泥浆，保持孔内水头高度和泥浆比重及粘度。
钻孔时，起、落钻头速度均匀，不得过猛或骤然变速，孔内出土不得堆积在钻孔周围，防止孔口坍塌，尤其是在提钻时，钻斗下方会形成负压区，更易使孔壁坍塌。
钻孔作业应分班连续进行，填写钻孔施工记录，交接班时应详细交接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，应及时纠正。应经常注意地层地质变化，按照设计要求核查钻孔地质，留取渣样存放于渣样盒（每台钻机配备1个渣样盒），渣样用塑料袋存放，渣样盒分档顺序编号，渣样按照编号自小到大顺序存放。
钻孔过程中经常检查并记录土层变化情况，并与地质剖面图核对，地质土层与图纸不符或同一墩台桩基终孔土层不一致时应及时与设计联系。
在对细砂层钻进过程中，钻头提升须缓慢，钻杆转速减到低档，配合聚丙醯胺稳定液施工，通过钻头的离心力，使该高分子材料凝聚在孔壁，使孔壁形成一层富有韧性的胶合薄膜，使孔内泥浆不会渗漏，防止孔壁崩塌，达到稳定钻进的效果。
在钻孔排渣、提钻头除土或因故停钻时，应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和黏度。
钻进过程中泥浆比重控制在1.1～1.15，钻孔多余泥浆沉淀后排到泥浆池，进行循环使用，少量废浆将运至弃土场。严禁将泥浆排到河道及农田，避免淤塞河道及造成环境污染。
钻孔作业连续进行，因故停钻时，将钻头提离孔底5m以上，或将钻头提出孔外，孔口加护盖。
4.10检孔
钻孔到达设计深度后，对孔位、孔径、孔深、孔形进行检验，同时测量沉渣厚度，并填写成孔检验记录表。合格后报请监理验收，并做好相关
记录。
孔径、孔深均不得小于设计要求，孔位中心允许偏差不大于5cm，成孔倾斜率不大于1%孔深，孔底沉渣厚度不大于100mm。
桩径、垂直度采用检孔器检查，检孔器用钢筋笼做成，用φ25钢筋制作，其外径为97cm～98cm，长度等于孔径的6-8 倍，顶部中心设置吊环，纵向钢筋端部向内弯起。如发生弯孔、斜孔、缩孔等情况较严重时，应分析原因，重新下钻斗进行扫孔处理。
沉渣厚度采用平底测锤进行孔深量测，结果与终孔数字之差为沉渣厚度。
4.11清空
（1）清孔的目的是抽换孔内泥浆，清除钻渣和沉淀层，尽量减少孔底沉渣厚度，防止桩底存留过厚沉淀土而降低桩的承载力。
（2）钻孔至设计高程，经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认钻孔合格后，应即进行清孔，不得停歇过久，使泥浆钻渣沉淀增多，造成清孔工作的困难甚至坍孔。清孔后应在最短时间内灌注砼。
（3）清空将采用三种方法：
a．直接利用钻斗掏渣进行清孔，适用于终孔和钢筋笼吊装前的第一次清孔。
b．换浆法清孔，适用于泥浆循环次数较多，致含砂率、比重均较大，需用新鲜泥浆置换，以达到清孔要求。
c．喷射法清孔，适用于钢筋笼、导管均安装完毕，即将灌注砼之前的二次清孔，对孔底进行高压喷射新鲜泥浆数分钟，使沉淀物飘浮后，立即灌注水下砼。
（4）清孔应达到以下标准：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%；浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度不大于10cm。严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。
（5）清孔效果判别
为准确判定孔底渣是否清完，需用一个带钎的测锤和平底测锤两次测孔，若两次测孔深度相同并与终孔数字相符时测证明沉碴已清理干净，否
则还需继续清孔至规范要求。
4.12桩基检测
本工程要求所有桩进行完整性检测，对桩径小于等于1.5m，桩长小于等于40m时，利用低应变反射波法进行检测，桩长大于40m时，利用声波透射法进行检测；桩径大于等于2.0m或复杂地质条件下的桩基，采用声波透射法。据此本段所有桩基都需采用声波透射法进行完整性检测，检测龄期要求为14天。检测还需要在灌注桩中埋设三根声测管，将在钢筋笼安装时，绑扎固定连接三根声测管。
4.13弃土及废浆的处理措施
本工程由于采用泥浆护壁的旋挖成孔工艺，挖出的土基本为可塑状态，孔内无需进行循环排渣，故泥浆的回收利用率非常高，基本无泥浆废弃，整个工程只需处理旋挖钻机挖出的塑性土。弃土外运与钻进同时进行，钻机一直向便道侧旋转弃土，实时用装载机及时装车外运至弃土场，既确保场地整洁，又减少现场施工干扰，还减少弃渣对桩孔、已完成桩基的压力，确保施工现场的文明和质量安全。
取土场取土前应将地表30-40cm的耕作层推到一侧临时堆放，完工后覆盖地表以利复耕；耕作层土壤的临时堆放应设置围挡措施。
弃土（碴）场的设置必须取得国土、水利等主管部门的同意；弃土应优先选择在临近的非耕地取土坑和低洼地。
结合便道施工的需要，遵循土方就近平衡调配的原则，做好施工组织安排，避免因不合理施组导致弃土弃渣数量的增加，必须严格执行“先挡后弃”的原则，做好水土流失预防工作。
4.14钻进异常情况处理
（1）坍孔
当在钻进中发现钻孔内水位突然下降，孔口冒细密水泡，钻机进尺很慢等现象时，即表明可能发生了坍孔，应立即停钻处理。
a．坍孔原因有：泥浆比重不当，水头高度不够，钻头转速过快或空转时间过久。
b．预防方法：选用高质量的泥浆，如果是砂层宜用比重大，粘度高的
泥浆。在钻进中孔内应保持足够的水头高度，埋设护筒要符合规定要求，终孔后应仍保持水头高度，并及时灌注水下砼。
c．处理方法：发生孔口坍塌时，应立即拆除护筒，并回填钻孔，重新埋设护筒后再钻进。发生钻孔内坍塌时，可用测深锤丈量孔深，若与钻进深度不符说明已经坍塌，根据地质情况分析、判断坍孔位置，然后用砂粘土混合物回填钻孔到超出坍孔位置以上1～2m，并暂停一段时间使回填土沉积密实，水位稳定后方可继续钻进。
（2）钻孔偏斜弯曲
a．偏斜原因：产生偏斜原因主要有地质条件、技术措施和操作方法三个方面的问题。
b．为防止斜孔应注意以下事项：钻机就位时，钻轴中心同钻机中心在同一垂直线上；开钻时，主动方钻杆不宜过长，以免钻杆上部摇动过大，影响垂直度；遇到倾斜的软硬地质特别是由软到硬地段应控制进尺，缓缓进尺；加强技术管理，经常检查钻孔情况，发现偏斜立即纠正。
c．处理方法：发现偏斜后，应先查清偏斜位置和偏斜程度，然后进行处理。目前处理钻孔偏斜多采用扫孔法，将钻头提到偏斜位置缓缓旋转扫孔，并上下反复进行，使钻孔逐渐正位；另一种方法是钻孔回填粘土加卵石到偏斜的位置上，待沉积密实后，缓缓钻进。
（3）钻孔漏水
a．漏水原因：
①透水性强的砂砾或流砂中，过稀的泥浆向孔壁外漏失很大。
②埋设护筒时，回填土夯实不够或护筒制作不良，接缝不严密或焊缝有砂眼等造成漏水。
b．处理方法：发现漏水时，首先应集中力量加水或泥浆，保持必要的水头，然后根据漏水原因决定处理方法。
（4）卡钻、掉钻
发生卡钻时，不宜强提。应查明原因和钻头位置，采取晃动大绳以及其他措施，使钻头松动后再提起。发生掉钻时，应查明情况尽快处理。
发生卡钻、掉钻时，严禁人员进入没有护筒或其他防护设施的钻孔内。
必须进入有防护设施的钻孔时，应确认钻孔内无有害气体和备齐防毒、防溺、防埋等保证安全措施后，方可进入，并应有专人负责现场指挥。
5、钻孔质量要求与检验方法
钻孔桩允许偏差见表5.1。
表5.1 钻孔桩允许偏差表
6、质量保证措施
（1）强化质量教育，树立质量第一思想，层层落实责任制，实行质量的好坏与每个职工利益挂勾。
（2）项目经理、总工程师亲自抓质量，并建立健全质量检查制度，做到每道工序自检合格后，才进入下道工序施工；隐敝工程检查，要认真执行“三检制”即自检，专业工程师检查，监理工程师检查合格后并签认方可施工，对不合格部分坚决返工重来。
（3）所有原材料半成品必须执行进货检验制度，合格后才可使用。
（4）质量检测人员的配备：设专职质量管理员，并配备专职质检员。
（5）钻孔泥浆的质量控制：钻孔过程中泥浆质量控制的好坏直接影响成孔质量和成孔速度；为减小钻孔事故的发生，采用粘土泥浆，施工中严格按规范要求各项指标进行控制，勤测勤量。
（6）对于现场作业全体人员特别是特种作业人员必须进行全面的培训工作，培训合格后方可上岗，培训内容应简单易懂。
（7）作业要点卡片必须落实到每名参建的现场作业人员，及现场作业人员每人一份作业要点卡片。
7、安全保证措施
坚持“科学施工，安全生产”的原则和“安全第一，预防为主”的方针，全面落实施工安全保证措施。
7.1钻机的安全措施
钻机的布局要合理，且装有安全装置，操作者严格遵守操作规定，操作前要对钻机及其他设备进行检查，严禁带故障运行。
7.2电器设备的安全措施
（1）对电器设备的外壳要进行防护性接地，接零或绝缘。
（2）每个作业班组需安排专人负责电器安全工作；在没得到专职电工同意的情况下，严禁私自接电。
（3）行用电安全知识教育，定期检修电器设备。
7.3夜间施工
（1）夜间施工时，现场必须有符合操作要求的照明设备，施工驻地要设置路灯。
（2）工人进入工地时必须配戴安全帽，不准穿高跟鞋、拖鞋等，不准随意离岗，观看与自己无关的工序；高处作业必须佩戴安全带，安全带要拴在牢固的地方，而且要高挂低用。
（3）机具设备如千斤顶、滑车、钢丝绳等应进行检查，不符合安全规定的严禁使用。
8、环境保护措施
8.1水土及生态环境的保护措施
对林木、植被及地下水资源的保护是施工中的环保重点。桩基施工前，规划好泥浆制备系统及循环系统，制定废浆处置方案，严格按方案弃浆，严禁乱排泥浆。
8.2水环境保护措施
（1）施工废水、生活污水按有关要求进行处理，不得直接排入农田、河流、渠道。
（2）施工废水，采取过滤、沉淀或其它方法处理后方可排放，以此避免污染河道和周围环境。
（3）施工机械的废油废水，采用隔油池等有效措施加以处理，不得超标排放。
（4）钻机用泥浆各项指标必须满足规范要求，防止污染地下水。
8.3固体废弃物
（1）施工营地和施工现场的生活垃圾，应集中堆放。
（2）施工用的各种材料应分类堆放。
（3）施工和生活中的废弃物也可经当地环保部门同意后，运至指定地点。
中交三航局大西铁路客运专线指挥部四项目部第 12 页共 12 页