大西铁路客运专线10标段

 旋挖钻钻孔灌注桩施工 作业指导书

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中铁十九局集团公司大西铁路客运专线指挥部

二O一O年四月二十二日

旋挖钻钻孔灌注桩作业指导书

1．适用范围

大西铁路客运声张站前10标桥梁部分桩基工程。

1.1.1适用条件：各种粘性土、粉土、填土、中等密实以上的砂土、碎石土、中等硬度（基本承载力≤350Kpa）风化岩层。

2．作业准备

2.1技术准备

2.1.1在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟习规范和技术标准。

2.1.2依据设计文件确定，可进行旋挖钻孔的桩基，制定施工安全和质量保证措施，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。

2.1.3施工作业层中所涉及的各种技术数据收集。

2.2  人员配置

施工负责人、技术主管、安全员、旋挖钻司机、电工、挖掘机司机、自卸车司机、起重机司机等

2.3机械设备及工器具配备

旋挖钻机，自卸汽车，起重机，挖掘机，隔水栓，储料斗，钢筋加工及安装设备，砼拌和站、砼运输设备，水下砼灌注设备等。

2.4材料

桩身所用的材料应符合设计及施工质量验收标准的要求。

2.5测量、试验

2.5.1测量

施工前采用GPS全球卫星定位系统完成设计院提供控制网的复测工作，并将成果上报至业主；对不通视的段落及现场需要进行控制网加密，完成施工控制网布测和复核工作。高程控制网复测工作，成果上报批复；高程控制网布测和复核工作。

根据布设的控制网用全站仪采用极坐标法，对全桥每个墩台位中心及桩基进行定位放样，并做好护桩。根据高程控制网确定各桩位开挖深度，并做好标记，在桩身砼灌注前，进行复核，复核时采用往返测量的方法。

2.5.2试验

指挥部设立中心试验室，负责施工配合比及现场抽检工作；各项目部设置工地试验室，负责本工区管段内的试验取样、送样工作。试验数据要求及时准确，能反应本体工程的质量情况。

2.6临建

修建生活房屋，配齐生活、办公设施，满足主要管理、技术人员进场生活、办公需要。

3.技术要求                       

3.1钻头的选择 根据不同的土层选择不同的钻头，并根据桩的数量确定需要购进的钻头。

3.2护筒 护筒采用8～12mm钢板卷制，其直径比设计桩径大10～500px；长度根据地质情况而定，

3.3泥浆指标

3.3.1钻进

泥浆相对密度：1.02～1.10，黏度：18～22s，砂率≤4％，泥皮厚度：＜2mm，PH值：大于6.5。

3.3.2清孔

 泥浆比重不大于1：1；黏度17～20s；含砂率小于2%。

3.4桩底沉渣厚度

浇筑水下砼前，桩底沉渣允许厚度为：摩擦桩不大于100mm，柱桩不大于50mm。

3.5 钻孔允许偏差

孔径、孔深和孔型必须符合设计要求，孔位中心≤100mm；倾斜度≤1%。

3.6钢筋笼制作及安放

钢筋原材料、加工连接和安装的检验应符合铁道部现行《铁路砼工程施工质量验收补充标准》。

3.7砼灌注

桩身采用导管法水下灌注。桩身砼标号为C30，砼坍落度为180～200mm。

砼原材料、配合比设计、施工和水下砼的检验必须符合铁道部现行《铁路砼工程施工质量验收补充标准》。桩顶砼应高出设计桩顶标高1m。

4.施工程序与工艺流程

4.1施工程序

施工程序为：施工准备→钻机就位→设置护筒→旋挖钻进→安装钢筋笼→导管法灌注水下砼→基桩检测

4.2旋挖钻灌注桩工艺流程图

旋挖钻灌注桩工艺流程图详见图1。

图1 旋挖钻灌注桩工艺流程图

5.施工要求

5.1施工准备

5.1.1掌握场地的工程地质和水文地质资料；读懂桩基设计图纸和技术要求，编写施工方案，进行技术交底、原材料送检和砼配比申请。

5.1.2合理布置施工现场，清理场地内影响施工的障碍物，低洼处用粘土回填，达到“三通一平”，挖好稳定液搅拌池。

5.1.3施测墩台孔位及孔位控制中线，引好桩位控制线和水平高程的控制点，妥善保护好，施工中应经常复测。

5.1.4对进场设备、机具进行安装、调试检查和试运转，确保机械正常工作，配备足够的备件。

5.1.5原材料进场待用，根据设计要求加工钢筋笼。

5.1.6正式施工前试成孔，不少于两个，以便了解场地地层情况并检查所选择的机具设备施工工艺是否适宜。

5.1.7做好孔口防排水设施。

5.1.8施工前，施工现场技术负责人和施工员应逐孔全面检查施工准备，逐级进行技术交底和安全教育，要使安全、技术管理在思想、组织、措施都得到落实。

5.2施工工艺

5.2.1设置护筒

根据桩位点设置护筒，护筒的内径应大于钻头直径100mm，护筒位置应埋设正确稳定，护筒中心和桩位中心偏差不得大于50mm，倾斜度的偏差不大于1%。施工中，护筒的埋设采用旋挖钻机静压法来完成。首先正确就位钻机，使其机体垂直度、钻杆垂直度和桩位钢筋条三线合一，然后在钻杆顶部带好筒式钻头，再用吊车吊起护筒并正确就位，用旋挖钻杆将其垂直压入土体中。护筒埋设后再将桩位中心通过四个控制护桩引回，使护筒中心与桩位中心重合，并在护筒上用红油漆标识护桩方向线位置。护筒的埋设深度：在粘性土中不宜小于1m，在砂土中不宜小于1.5m。护筒应高出地面1250px，随即注入稳定液，并应保证孔内稳定液面高于地下水位1m以上。

5.2.2钻头的选用、钻机就位

5.2.2.1钻头的选用

5.2.2.1.1锥形：双头双螺，适用于坚硬基岩。双头单螺，适用于风化基岩、卵石、含冰冻土等。

5.2.2.1.2直螺旋钻头：a、斗齿直螺：双头双螺，适用于砂土，胶结差的小直径砾石层；双头单螺，适用于砂土、土层；单头单螺，适用于胶结差的大直径卵石，粘性土及硬胶泥。b、截齿直螺：有双螺、三螺和四螺，适用于是硬基岩或卵砾石。      

5.2.2.2钻机就位：在钻机就位前应施工场地平整处理，保证旋挖钻机底座场地应平整、夯实，避免在钻进过程中钻机产生沉陷。

5.2.2.2钻机就位

旋挖钻机底盘为伸缩式自动整平装置，并在操作室内有仪表准确显示电子读数，当钻头对准桩位中心十字线时，各项数据即可锁定，勿需再作调整。钻机就位后钻头中心和桩中心应对正准确，误差控制在50px内。钻机就位应保持平稳，不发生倾斜、位移，钻头对准孔位开启电机进行开孔。

5.2.3泥浆调制及钻进

5.2.3.1泥浆调制

因钻机施工中泥浆可以防止孔壁坍塌、抑制地下水、悬浮钻渣等作用，为此泥浆是保证孔壁稳定的重要因素。由于地基岩土中又夹有粉砂土层、亚砂层，地面水位较高的特点，调制出良好泥浆的各项性能指标尤为重要。泥浆相对密度：1.02～1.10，粘度：18～22s，砂率≤4％，泥皮厚度：＜2mm，PH值：大于7。

施工过程中随时检测清孔后灌注砼时泥浆的各项性能指标，确保泥浆对孔壁的撑护作用，避免发生施工事故。

5.2.3.2钻进

5.2.3.2.1旋挖钻机采用筒式钻斗。钻机就位后，调整钻杆垂直度，注入调制好的泥浆，然后进行钻孔。当钻头下降到预定深度后，旋转钻斗并施加压力，将土挤入钻斗内，仪表自动显示筒满时，钻斗底部关闭，提升钻斗将土卸于堆放地点。钻机施工过程中保证泥浆面始终不得低于护筒底部，保证孔壁稳定性。通过钻斗的旋 转、削土、提升、卸土和泥浆撑护孔壁，反复循环直至成孔。

5.2.3.2.2旋挖钻机施工初期，提升料筒时，发现提升力显著增大，有孔壁颈缩现象。经过详细分析，由于筒式钻斗完全无护壁作用，在提升钻斗时，其下部产生较大负压力作用，致使产生“吸钻”现象，从而造成孔壁颈缩现象。因此，必须对筒式钻斗进行改进。在筒壁上加焊4块双曲面护壁钢板（或增设导流槽），两两对称 布置，为防止升降时碰怀孔壁，钻头旋转时双曲面护壁钢板直径小于孔径50px。由施工现场实践得知，改善后的钻斗在提升过程中液压系统压力显著减小，钻孔颈缩现象得到改善。

5.2.3.2.3旋挖钻机钻进过程中应严格控制钻进速度，避免钻进尺度较大，造成埋钻事故；若钻机升降钻斗时速度过快，钻斗外壁和孔壁之间的泥浆冲刷孔壁，再加上钻斗下部产生较大负压作用，造成孔壁颈缩、坍塌现象。所以钻斗提升时应严格控制其速度，经现场实践得知，钻斗升降速度保持在0.75～0.80m/s。当钻斗粉砂层或亚砂土层时，其升降速度应更加缓慢。

5.2.4成孔检验

当钻孔至设计深度后，用检孔器进行检查，孔深、孔径不小于设计要求。

检孔器可用钢筋焊制而成，其直径不小于设计桩径，其长度为桩径的4～6倍。

5.2.5清孔

5.2.5.1钻进至设计孔深后，将钻斗留在原处机械旋转数圈，将孔底虚土尽量装入斗内，起钻后仍需对孔底虚土进行清理。一般用沉渣处理钻斗（带挡板的钻斗）来排出沉渣，若沉淀时间较长，则应采用水泵进行浊水循环。

5.2.5.2清孔应符合下列标准：

孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm的颗粒；泥浆比重不大于1：1；含砂率小于2%；黏度17～20s。

5.2.6检查沉渣厚度

浇筑水下砼前允许沉渣厚度应符合设计要求，柱桩沉渣厚度不大于50mm；摩擦桩沉渣厚度不大于100mm；

5.2.7钢筋笼加工及安放

5.2.7.1钢筋笼采用在加工厂统一加工，加工时根据骨架的自身刚度及吊机的起吊能力分成9m一节（12m以下钢筋笼根据现场条件制成一节）。分节制作时均在型钢焊制的骨架定位平台上进行，以保证钢筋笼的整体直度及主筋连接接长时的对位精度。耳筋沿笼体周围6处。

5.2.7.2为保证钢筋原材存放和钢筋笼成品质量，钢筋加工场采取浇筑250px厚C15砼硬化地表。

5.2.7.3钢筋笼采用自制的双轮拖车运抵孔位，使用汽车吊机起吊入孔，主筋接长采用单面搭接焊。

5.2.7.4钢筋笼起吊时使用直径375px的杉木杆分段绑扎以提高整个钢筋笼的刚度（木杆在入孔时依次拆除），防止钢筋笼起吊时变形塌腰。

5.2.7.5当设计要求进行超声波检测时，则设置声测管。每根桩检测管需预埋3根无缝钢管，内径50mm，壁厚3.0mm。检测管沿桩身箍筋内侧等距离布设，并焊于加强骨架箍筋上，检测管下端距桩底125px，伸入承台内0.5m。检测管接头及底部应密封良好，顶部采取焊接钢板的方式进行封堵，防止砼浆液进入检测管内。

5.2.8安装导管

5.2.8.1导管的检查：导管内壁应光滑，内径一致，接口严密，导管一般由直径为200～300mm的钢管制作，导管第一节底管长度应不小于4m。导管在使用前和使用一个时期后，除应对其规格、质量和拼接构造进行认真的检查外，还需做拼接、过球、水密、承压、接头、抗拉等试验。试验室的水压应不小于孔底静水压力的1.5倍； 水密性试验方法是把拼装好的导管先灌入70%的水，两端封闭，一端焊输缝管接头，输入计算的风压力。导管需滚动数次，经过15min不漏水即为合格。

5.2.8.2安装导管

钢筋笼下放至设计深度后，立即下放砼输送导管，避免导管与钢筋笼碰撞，遇导管下放困难应及时查明原因。下放导管的长度由计算确定，导管连接处应连接牢固而上好密封圈，防止漏水。

5.2.9二次清孔

将头部带有1m长管子的气管插入导管内，气管底部与导管底部最小距离2m，压缩空气从气管底部喷出，如能使导管底部在桩孔底部不停的移动，就能全部排出沉渣，对深度不足10m的桩孔，须用空吸泵清渣。灌注砼前的孔底沉渣厚度应满足要求。

5.2.10灌注水下砼

砼采用拌和站统一拌制，砼输送车运至现场，输送泵灌注砼。砼灌注采用提升导管法，导管用Φ300mm无缝钢管制作，每节长2.0～4.0m，配1、2节长0.5～1.5m短管，丝扣连接。使用前对导管进行水密、承压和接头抗拉试验，保证导管不漏水。导管安装后，其底部距孔底留30～50㎝的空间。砼浇筑支架用[20型钢制作，用于支撑悬吊导管，吊挂钢筋笼，上部放置砼漏斗。漏斗容积（即首批砼方量）应满足封底时导管埋深不得小于1m并不宜大于3m。导管顶部放置隔水皮球,封底后移走大漏斗，换上小漏斗，小漏斗旁设置储料槽，泵送砼先进入储料槽后通过滑槽入小漏斗。在浇注砼过程中，应测量孔内砼顶面位置，保持导管埋深在1～3m范围。导管提升时利用吊机。灌注的水下砼坍落度控制在18～550px，水下砼要连续灌注，不能停顿。每根桩宜8h内浇注完成。浇注完毕后，位于地面以下及桩顶以下的孔口护筒应在砼初凝前拔出。

为防止钢筋笼上浮，采取措施将钢筋笼压住（如在横担上加重、增加横担、将钢筋笼上端与护筒焊接在一起等）。在浇灌砼时，随时抽拔拆除导管，并认真填写灌注记录。灌注高度要超出桩顶1m以上，以确保桩顶质量。

5.2.11桩的检测

待桩身砼强度达到设计强度的70%以后，人工凿除桩头。桩头上部用风镐凿除，桩头以上10～500px段用人工打钎凿除，桩头应无松散层。不能损伤桩头砼质量。对桩进行低应变检测，若设计要求则采用超声波进行检测。

6.劳动组织

6.1劳动力组织方式：采用架子队组织模式。

6.2旋挖钻桩作业班工地人员配备表

施工人员根据旋挖钻的施工特点，结合施工工期要求进行合理配置。每1台旋挖钻机组成一个作业班，包括现场负责人、主管技术人员、安全员、旋挖钻操作手、挖掘机司机、自卸车司机、电焊工、砼工等。详见表1旋挖桩灌注桩作业班工地人员配备表。

7.材料要求

根据设计图纸采用C35或C40水下砼，钢筋筋采用HPB235。

7.1泥浆

泥浆原料选用优质黏土，优先选用膨润土造浆。

7.2 钢筋

表1 旋挖桩灌注桩作业班工地人员配备表

7.2.1钢筋品种应符合现行国家标准。

7.2.2对运进的钢筋进行检验，作为使用本批钢筋的依据。

7.2.3经检验合格的钢筋在加工和安装过程中出现异常现象（如脆断、焊接性能不良或力学性能显著不正常等）时，应作化学成分分析。

7.2.4当对钢筋质量或类别有疑问时，应根据实际情况进行抽样鉴定，并不得用于主要承重结构的重要部位。

7.2.5钢筋的牌号、级别、强度等级、直径应符合设计要求。当需要代换时，应经设计单位同意，并符合下列规定：

不同级别、强度等级、直径代换，应按钢筋受拉承载力设计值相等的原则进行。

7.2.6钢筋在运输、贮存过程中，应防止锈蚀、污染和避免压弯。装卸钢筋时不得从高处抛掷。钢筋应按厂名、级别、规格分批空堆置在仓库（棚）内，分类立标牌。

7.3  砼

7.3.1水泥：拌制砼用的水泥、根据砼结构或构件所处的环境条件和工程需要采用普通硅酸盐水泥，水泥的混合材料矿粉和粉煤灰。

运抵工地的水泥，按批对同厂家、同批号、同品种、同强度、同出厂日期的水泥进行强度、细度、安定性和凝结时间的试验，当对水泥有疑问或水泥出厂日期逾3个月时，应进行复验。

7.3.2细骨料：采用坚硬耐久、粒径在5mm以下的天然中砂。

7.3.3粗骨料：砼用的粗骨采用坚硬耐久的碎石，其最大粒径不得大于板厚的1/2或结构最小尺寸的1/4，也不得大于钢筋最小净距的3/4，且不得大于100mm。并应经试验合格后方可进场。

7.3.4水：拌制、养护砼用的水宜采饮用水。

8. 机械设备机具配置

8.1机械设备：旋挖钻机，自卸汽车，吊车，挖掘机，钢筋加工及安装设备，砼拌和、砼运输设备，发电机、电焊机、钢筋调直机、钢筋切断机、钢筋弯曲机等。

8.2主要工器具：枕木、测绳、锤砣、导管、隔水栓，储料斗，防水照明灯，安全帽。

9.质量控制及检验

9.1质量控制

9.1.1根据不同的地质条件选择不同类型的钻头。

9.1.2钻孔时，孔口护筒应高出地面1250px，并及时向孔内补充浆液，以保证足够的泥浆压力。

9.1.3钻孔作业过程中，应经常观察钻机所在地面变化情况，发现沉陷或变形现象，应及时停机处理。停机时间过长时，应将套管口保险钩挂牢。

9.1.4钻进过程中及时滤渣，经常检查泥浆各项指标。

9.1.5柱桩沉渣厚度不大于50mm；摩擦桩沉渣厚度不大于100mm；

9.1.6在下钢筋笼之前，应对桩位进行复核，并用检孔器进行检查，确认无误后方可下钢筋笼。

9.1.7导管在使用前应进行试拼试压，不得漏水，导管组装后轴线偏位不大于孔深的5%并不大于250px。

9.1.8灌注首批砼时，导管埋入砼内不得小于1m并不宜大于3m。灌注过程中导管埋深宜为2～6m。

9.2质量检验

9.2.1钻孔达到设计深度后必须核实地质情况，并请监理单位检查，设计单位现场确认。

9.2.2孔径、孔深和孔型必须符合设计要求。

9.2.3钻孔桩护筒应坚实不漏水，护筒埋深应符合施工工艺设计要求。

9.2.4泥浆指标应根据钻孔机具、地质条件确定。对制备的泥浆应试验全部性能指标，钻进时应随时检查泥浆比重和含砂率。

9.2.5浇筑水下砼前应清底，孔底沉渣应清除干净。摩擦桩沉渣允许厚度100mm, 柱桩沉渣允许厚度50mm。

9.2.6钻孔施工控制见表2钻孔允许偏差和检验方法。

表2 钻孔允许偏差和检验方法

9.2.7钢筋

钢筋原材料、加工、连接和安装的检验应符合铁道部现行《铁路砼工程施工质量验收补充标准》，具体见表3钻（挖）孔桩钢筋骨架的允许偏差和检验方法

表3 钻（挖）孔桩钢筋骨架的允许偏差和检验方法

9.2.8砼

砼原材料、配合比设计、施工和水下砼的检验必须符合铁道部现行《铁路砼工程施工质量验收补充标准》

桩身砼强度等级必须符合设计要求。水下砼标准养护试件强度必须符合设计强度等级的1.15倍。

10.安全及环保要求

10.1安全要求

10.1.1施工人员必须带戴安全帽,穿绝缘胶鞋,孔内有人时,孔上必须有人监督防护;井孔周边作业人、监护人员，必须戴安全帽，严禁穿拖鞋、赤脚、酒后上岗作业。

10.1.2 施工现场电源线路，必须按“三相五线”制，TV-S系统要求布置，并按“三级配电”“二级漏电分级”分段保护。

10.1.3各孔井用电必须分闸，严禁一闸多孔和一闸多用。必须一机一闸一漏一箱进行敷设。

10.1.4孔上电线、电缆必须架空。

10.1.5电箱一律采用铁质电箱，电箱应有严密的防雨措施，安装位 置合适，安装牢固，进出线整齐，拉线牢固，熔丝不得用金属代替，箱内不得放其它物品。

10.1.6 现场电源线路及电气设备，由持证电工负责安装维护，经验收合格后，方准投入使用。

10.1.7施工现场所有设备和机具必须做好保护接零。

10.1.8所有机械设备的传动部位，必须装设防护罩。

10.1.9垂直起重设备必须经常性检修维护，保证机件能够运转正常，操作灵活，按钮开关、减速器、钢丝绳、绳卡、吊钩、吊桶、吊笼等，不得带病作业。

10.1.10 垂直起重设备支架应牢固，应能承受一定的冲击力不至翻倒，垂直起重设备必须经检验合格后，方可投入使用。

10.2环保要求

10.2.1施工现场后，与当地环保部门取得联系，主动接受环保部门的监督管理，并签订环境保护责任状。

10.2.2与业主保持密切联系，了解业主的环保要求并   予以配合，制订出相应的管理措施。

10.2.3设专人负责后勤工作，对本公司施工现场生活区进行管理，清理各个 卫生死角，保持环境整洁。

10.2.4由于本工程施工期间正值易于滋生蚊虫、引发疾病的夏季，因此应组织人员对现场进行清理，尤其是泔水阴沟及卫生间等部分应喷洒杀虫剂。

10.2.5施工垃圾及生活垃圾应每天予以清理，并分别堆放在指定的地区点，严禁随意抛洒。

10.2.6各种溶剂、胶水应妥善存放，严防泄漏。残余胶类、溶剂容器及留有残余物的抹布等应集中存放，集中封固处理后方可堆放至指定地点。

10.2.7夜间施工等应事先向环保部门及总包方提出报告，经环保部门同意并  签发夜间施工许可证后方可动工，且必须在许可证指定时间段进行施工，严禁超时。

10.2.8夜间施工应提前向周围居民及其他可能受影响的人员、单位发出通知，告知具体施工时间，对施工噪声、光源可能造成的环境污染程度予以说明，并请求谅解。

10.2.9泥浆应沉淀后排放，并符合环保要求，必须及时清运渣土，防止污染。

10.2.10废弃土石方及砼应运至弃土场统一处理。

10.2.11砼运输车应到指定地点进行清洗，清洗污水已过滤后排放。