山西中南部铁路通道回旋钻孔作业指导书G.doc
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1、目 录1 编制依据及目的11.1 编制依据11.2 目的12 适用范围13回旋钻孔施工方法及工艺要求13.1施工工艺流程13.2成孔方法及工艺要求23.2.1 施工准备23.2.2 钻孔53.2.2.1 安装钻机53.2.2.2 钻进53.3 清孔74 质量控制及检查84.1质量控制84.1.1桩位控制84.1.2桩斜控制84.1.3桩径控制84.1.4桩长控制84.1.5桩底沉渣控制84.2质量检测94.2.1成孔质量检查94.2.2 清孔泥浆检查105 特殊情况处理与预防措施105.1桩身夹泥105.2 卡埋钻具105.3 塌孔105.4 钻进中漏浆116 跨既有线路钻孔桩钻孔施工措施11
2、7 施工记录及工序验收表格127.1 施工记录表格127.2施工记录要求128 钻孔泥浆性能指标测定方法129钻孔灌注桩安全保障措施1410钻孔灌注桩环境保护措施14附件1 钻孔桩钢筋笼制作、安装15附件2 灌注水下混凝土测深方法17回旋钻孔作业指导书1 编制依据及目的1.1 编制依据(1)新建山西中南部铁路通道瓦塘至汤阴东段ZNTJ-7招标文件;(2)新建山西中南部铁路通道瓦塘至汤阴东段土建工程ZNTJ-7标段施工合同;(3)国家一、二等水准测量规范(GB12879-91);(4)工程测量规范(GB0026-93);(5)全球定位系统GPS铁路测量规程(TB10054-97);(6)新建铁路
3、工程测量规范(TB10101-99);(7)铁路桥涵施工规范(TB10203-2002);(8)铁路桥涵工程施工质量验收标准(TB10415-2003);(9)设计图纸及文件;(10)中铁十一局山西中南部铁路通道ZNTJ-7项目部山西中南部铁路通道ZNTJ-7标段施工组织设计;(11)现场踏勘调查所获得的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环境等资料。1.2 目的为确保工程质量和施工安全,规范现场施工管理及作业程序和过程控制标准,指导施工人员在旋挖钻孔作业过程中严格按设计要求、规程、规范及质量验收标准进行施工。2 适用范围本作业指导书适用于山西中南部铁路通道土建工程ZNTJ-7标段一分
4、部回旋钻机钻孔桩施工。3回旋钻孔施工方法及工艺要求3.1施工工艺流程根据现场实际地质情况采用回转钻机钻孔,吊车配合钻机安装钢筋笼,混凝土由搅拌站集中供应,搅拌输送车运输,混凝土输送泵泵送灌注水下混凝土,其施工工艺流程见图3-1。3.2成孔方法及工艺要求3.2.1 施工准备在三通一平的基础上,钻孔的准备工作主要有桩位测量及放样、制作和埋设护筒;泥浆备料调制、泥浆循环系统设置及准备钻孔机具等。(1)场地平整先沿设计铁路线路方向使用推土机将其推平,然后在其上铺填废弃石渣料,并碾压密实,即构成钻机平台。钻机场地的宽度为15.0m(含两侧的施工临时道路、排污水沟)。(2) 钻孔场地在旱地时,应清除杂物、
5、换除软土、平整压实,确保钻机底座下土坚实,防止产生不均匀沉陷。(3) 场地为浅水(水塘中、水渠边)时,可用筑岛方法或用围堰方法,根据现场情况经济比较而定,变水中施工为旱地施工。(4)桩位测量放样根据设计所提供的控制点,采用全站仪现场布置控制网并复核。测量方法、要求和标准按照本作业指导书中第2章节“编制依据”所列的测量规范、规程执行。依据钻孔桩中心坐标值,用坐标法或极坐标法放样钻孔桩中心点,并打入标桩,桩位中心点的放样误差应控制在5mm范围内。在距桩中心约2.0m的安全地带设置“十”字形控制桩,便于校核,桩上标明桩号。桩位测量放样时,要填写“施工放样测量记录表”(附表1);护筒埋设好后,要对桩位
6、进行复测,并测定护筒的高程,填写“施工测量复测记录表” (附表2)和“TA7施工测量放样报验表”(附表3),报送监理工程师验收、签字。(5)埋设护筒护筒用48mm的钢板制作,其内径应比桩孔直径大20cm。为增加刚度防止变形,在护筒上、下端口和中部外侧各焊一道加劲肋。护筒顶部应高出施工水位或地下水位不钻机就位钻 进终孔、清孔钢筋笼定位下导管、二次清孔隙灌注水下砼截桩头拔出护筒钻机钻头准备检查修补钻头钻孔检查钢筋骨架制作设置隔水栓测量砼面高度向孔中注清水或泥浆泥浆沉淀池泥浆池供水泥浆备料检测调整泥浆指标导管泌水检验砼运输砼检验否是桩位放样埋设护筒制作护筒平整场地养 生桩身检测出搭设钻机平台台图3-
7、1 钻孔桩施工工艺流程图小于2.0m,且高出地面0.5m;宜埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。在护筒安设后,以桩位放样所设的“十”字形控制桩在护筒口上用丝线“十”字交叉,在“十”字交叉点挂吊一线锤,自然下放,看是否与桩中心重合一致,以此来校核护筒的准确安设位置,如果十字控制桩被破坏或松动,应用全站仪复测。护筒就位后,其外侧开挖缝分层回填捣密。(6)泥浆池建造泥浆池设置于两墩台之间,每间隔23墩台设置一个。泥浆池统一设置在便到的另一侧,尺寸为5104m,泥浆池用编织袋围护后在安装隔离网,并在隔离网上悬挂安全警示标志。泥浆池布置如下图3-2所示。桥墩桥墩桥墩泥浆池泥浆池便道图3-2泥浆池设置示
8、意图(7) 泥浆备制在砂类土、碎(卵)石土或黏土夹层中钻孔,应使用泥浆护壁。泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成。开工前要准备足量的粘土或膨润土,在黏性土中钻孔,当塑性指数大于15,浮碴能力满足施工要求时,可利用孔内原土造浆护壁。当泥浆性能指标不符要求时,可掺入碳酸钠、氢氧化钠或膨润土粉末,以提高泥浆性能。泥浆性能指标,应按地质情况确定,应符合下列规定:优质泥浆(稳定液)的固壁和悬浮钻碴效能高,其各项指标参见表3-1表3-1泥浆性能指标钻孔方法地层情况相对密度粘度(s)含砂率(%)胶体率(%)PH值正循环回转钻机一般地层1.051.201622496810易坍地层1.201.451928496
9、810反循环回转钻机一般地层1.021.061620495810易坍地层1.061.101828495810卵石层1.101.152035495810注: 地下水位高或其流速大时,指标取高限,反之取低限; 地质较好,孔径或孔深较小时,指标取低限,反之取高限; 若当地缺乏优质粘土,不能调出合格泥浆时,可掺用填加剂以改善泥浆性能。 调制泥浆时,先要将粘土或膨润土加水浸透,然后以搅拌机或人工拌制。为提高泥浆粘度和胶体率,可在泥浆中掺入适量的碳酸钠、烧碱等,其掺量应经试验决定。造浆后应试验全部性能指标,钻孔过程中应随时检验泥浆比重和含砂率,并填写“泥浆测试记录表”(附表4)。根据钻孔方法和地层随时调整
10、泥浆性能指标,以防坍孔。施工中注意泥浆的排放回收,防止污染环境。3.2.2 钻孔3.2.2.1 安装钻机钻机安装主要应控制钻机及钻架的稳固可靠性,保证位置准确。钻机安装完成后,应进行试运转,并检查下列各项,若不符合要求应进行调整、加固。(1)钻机就位后用枕木支垫牢固,然后检查钻机水龙头、钻杆、转盘中心及桩位,确保在同一铅垂线上,要求垂直度偏差不大于1%。钻机转盘中心用水平尺进行检查,要求四角高差不大于3mm,钻头直径略小于桩径12cm(施工过程中根据砼灌注情况进行适当调整)。(2)钻机平台、钻机及钻架稳定牢固,不产生位移及沉降。(3)应对钢护筒的位置及直径进行复查,钻头(本段均为摩擦桩,地层以
11、粘土、砂层为主,因此宜采用双腰带刮刀钻头)、钻杆中心与护筒中心的偏差不得大于5cm。(4)电力及机械系统运转正常,备好造泥浆粘土和泥浆池。3.2.2.2 钻进(1)正、反循环旋转钻机适用于黏性土、砂类土、碎石类土及岩石层,但反循环旋转钻机不适用于碎石、卵石直径大于钻杆内径2/3的地层。可按地质条件、钻孔直径及深度选择钻机及钻头。(2)开钻前应在护筒内存进适量泥浆,开钻时宜低档慢速钻进,钻至护筒下1m后再以正常速度钻进。当使用反循环钻机钻孔,应将钻头提高距孔底约20cm,待泥浆循环畅通方可开始钻进。钻进速度应与泥浆排量相适应。并应保持护筒内应有的水头,对不同的地层采用不同的钻速钻压、泥浆比重和泥
12、浆量。在易坍孔的砂土、软土等土层钻孔时,宜采用低速、轻压钻进,同时应提高孔内水头和加大泥浆比重。(3) 在粘质土中钻进,由于泥浆粘性大,钻头所受阻力也大,易糊钻。宜选用尖底钻锥中等转速、大泵量、稀泥浆钻进。(4) 在砂类土或软土层钻进时容易坍孔,宜选用平底钻头,控制进尺,低挡慢速、大泵量、稠泥浆钻进。(5) 在卵石、砾石类土层中钻进时,因土层软硬不均,会引起钻头跳动,钻杆摆动加大和钻头偏斜等现象,易使钻机因超负荷而损坏。宜采用低档慢速、优质泥浆、大泵量的方法钻进。(6)无论正、反循环旋转钻孔时,须采取减压钻进,即使孔底承受的钻压不超出钻锥重力和压重块重力之和扣除浮力后的80,这样可使钻杆维持竖
13、直受拉状态,使钻头竖直平稳旋转,避免或减少断钻杆及斜孔、弯孔和扩孔现象。(7) 泥浆补充与净化:开钻前应调制足够数量的泥浆,钻进过程中如泥浆有损耗、漏失应予补充。(8) 测量:钻进过程中应经常测量孔深,并对照地质柱状图随时调整钻进技术参数。(9)钻孔达到设计深度后,必须核实地质情况。对于一般地段(简支梁或地质变化平稳地段)每58个墩台中的第1根钻孔桩;对于特殊结构桥(如连续梁等)每个墩台至少1根钻孔桩;对于复杂地质地段(如岩溶强烈发育、地质突变或不均匀风化地段)每个墩台的每根钻孔桩,应在钻进过程中对照地质勘探图纸对钻孔中所遇到的各种地层采取土样,并填写地层的分层深度、取样时间等标签,标签填写好
14、后装袋保留,并填写“施工工序地质情况核查记录表”(附表5)。一般每2m取个土样,并在每一种地层中至少取一个样,当至设计图纸要求的孔深前1m时,每0.5m取一个土样。在每个取样钻孔桩钻进完毕后清孔前找设计人员进行地质核对,并由设计地质人员签字确认,所取土样要进行拍照留存。当其它没有取样的桩孔所处地层与设计图纸标识的地层不相符时,应通知现场监理工程师和设计地质人员到场,进行地质核对,确定终孔深度。成孔中,应由记录员填写“钻 (挖)孔记录”(附表6),记录成孔过程中的各种参数,如加钻杆、钻进深度、地质情况、机械设备损坏、障碍物等情况。孔径、孔深、孔位、倾斜度达到表3.2.2的质量标准,并经监理工程师
15、确认后,方可进行清孔。表3.2.2 钻孔检查项目及质量标准项次检查项目质量标准检查方法1孔位偏差(mm)50全占仪测量2孔 径(mm)不小于设计桩径笼式检孔器3倾斜度(%)1钻机自有斜度测控仪4孔 深(m)符合设计要求测绳、钢尺量测3.3 清孔清孔处理的目的是使孔底沉碴(虚土)厚度、泥浆液中含钻碴量和孔壁垢厚度符合质量要求和设计要求,为水下混凝土灌注创造良好的条件。当钻孔达到设计高程后,经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认钻孔合格后,即可进行第一次清孔。严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。(1) 抽浆法清孔:采用反循环钻机钻孔时,可在终孔后停止进尺,一边利用钻机的反循环系统的泥石泵持续抽浆
16、,把孔底泥浆、钻碴混合物排出孔外,一边向孔内补充经泥浆池净化后的泥浆,使孔底钻碴清除干净。抽浆清孔比较彻底,适用于各种钻孔方法的摩擦桩、支承桩和嵌岩桩。但孔壁易坍塌的钻孔使用抽浆法清孔时,操作要注意,防止坍孔。(2) 换浆法清孔:采用正循环钻机钻孔时,可在终孔后停止进尺,稍提钻头离孔底1020cm空转,并保持泥浆正常循环,以中速将相对密度1.031.10的较纯泥浆压入,把钻孔内悬浮钻碴较多的泥浆换出。直至孔底钻碴清除干净。(3)浇筑水下混凝土前孔底沉淀厚度应满足表3.3的要求,并经监理工程师确认,否则应采用气举法或反循环法进行二次清孔。严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。表3.3 清孔检查项目
17、及质量标准项次检查项目质量标准检查方法1沉淀厚度(mm)摩擦桩200标准锤量2清孔后泥浆指标孔内排除或抽出的泥浆手摸无23mm颗粒手摸观察密度(g/cm3)不大于1.10比重称粘度(s)17201006型黏度计含砂率() 2含砂率计4 质量控制及检查4.1质量控制钻孔桩钻孔质量控制点包括桩位、桩径、桩斜、桩长、桩底沉渣厚度、泥浆指标(包括密度、黏度、含砂量、胶体率和pH值),并由质检工程师填写“钻孔桩施工过程质量自控记录表”(附表7)。4.1.1桩位控制为确保桩位质量,采取精密测量方法,即用全站仪定位,护筒埋设完,再次进行复测。采用护桩“十”字交叉架校正护筒中心同桩位中心,保持一致。4.1.2
18、桩斜控制埋设护筒采用护筒内径上下两端“十”字交叉法定心,通过两中心点,能确保护筒垂直。钻进过程中利用旋挖钻机自有的斜度控制仪进行经常性的校核调整孔斜,保证孔斜率小于1%。发现孔斜过大,立即采取纠斜措施。4.1.3桩径控制根据地层情况,合理选择钻头直径,对桩径控制有重要作用。在软塑粘性土地层,为防止缩孔而造成缩颈现象,以及在砂层、砾石等松散地层,为防止坍塌掉块而造成超径现象,均应使用较大比重和黏度的泥浆。4.1.4桩长控制各桩钻孔前对护筒口高程与设计桩底高程要正确换算,确定钻孔桩的桩长。同时根据钻孔取样会同监理工程师一起验证桩底地层情况,确定每墩第1根桩的桩长。机具长度丈量要准确。4.1.5桩底
19、沉渣控制土层、砂层或砾石层钻进,一般用泥浆换浆方法清孔。合理选择泥浆性能指标,换浆时,返出钻孔的泥浆比重应小于1.10,才能保持孔底清洁无沉渣。孔底淤积厚度,严格按清孔标准规定执行,防止沉渣过多而影响桩长和灌注混凝土质量。4.2质量检测4.2.1成孔质量检查钻孔灌注桩在成孔过程中及终孔后、灌注混凝土前,均需要由专职质量检查员对钻孔进行阶段性的成孔质量检查,并填写“钻孔检验批质量验收记录表”(附表8)和“TA8工程报验申请表”(附表9),报送设计单位现场负责人确认地质情况,监理工程师验收、签字。(1)孔位检查钢护筒埋设完,在桩开孔前采用全站仪定位检查。所有桩孔孔位应符合表3.2.2的要求。(2)
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