旋挖钻钻孔作业指导书

1、编制目的

明确桥梁桩基旋挖钻钻孔作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范钻孔作业施工。 2、编制依据

《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011） 《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004) 3、适用范围

本作业指导书适用于公路桥梁各种土质层和砂类土、碎（卵）石土或中等硬度以下基岩的桥墩桩基施工。施工前应根据不同的地质采用不同的钻头。 4、施工机械

旋挖钻机是一种适合在基础工程中成孔作业的施工机械，具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活、施工效率高等特点，适应我国大部分地区的土壤地质条件。配合不同钻具，适应于短螺旋、回旋斗及岩层的成孔作业。对干硬性黏土可不用稳定液护壁的干式旋挖工法，一般的覆盖层采用静态泥浆护壁的湿式旋挖工法,广泛应用于铁路、公路桥梁、市政建设、高层建筑等基础钻孔灌注桩工程。

常见的旋挖钻头有螺旋钻头、旋挖斗、筒式取芯钻头、扩底钻头、冲击锥钻头和液压抓头。可根据地质情况选用钻头：

⑴黏土：选用单底层的旋挖钻斗，如果直径偏小可采用两瓣斗或带卸土板的钻斗。

⑵淤泥、黏性不强的土层、砂土、胶结较差粒径较小的卵石层，可配用双层底的旋挖钻斗。

⑶硬胶泥：选用单进土口的（单双底皆可）旋挖钻斗，或斗齿直螺。 ⑷冻土层：含冰量少的可用斗齿直行螺钻斗和旋挖钻斗，含冰量大的可用锥形螺旋钻斗；螺旋钻斗用于土层（除淤泥外）皆有效，但常在没有地下水的情况下使用，以免产生抽吸作业卡死。

⑸胶结好的卵砾石和强风化岩石：需要配备锥形螺旋钻头和双层底的旋挖钻斗（粒径较大的用单口，粒径小的用双口）。

⑹中风化基岩：配备截齿筒式取芯钻头、锥形螺旋钻头、双层底的旋挖钻斗或者截齿直行螺旋钻头、双层底的旋挖钻斗。

⑺微风化基岩：配备牙轮筒式取芯钻头、锥形螺旋钻头、双层底的旋挖钻斗，如果直径偏大，可采取分级钻进工艺。 5、实施要求

5.1 施工前准备工作

⑴施工方案应包括（但不仅限于）施工工艺、工料机计划、质量保证措施和环保、安全措施等。

⑵按分项工程施工方案中的计划落实工、料、机等资源，落实环保、安全措施。

⑶提前做好原材料检测试验，混凝土配合比试验。

⑷钻孔桩施工前应组织所有相关人员进行质量、环保、职业健康安全的交底。 5.2 施工质量技术要求

⑴钻机、泥浆泵、发动机等配套设备进场前必须检查合格。

⑵无检验合格证或出厂合格证的产品、原材料不允许进入施工现场。 6、工艺性试验

通过工艺性试验段施工，确定如下主要施工参数及相关工艺：

⑴通过试验，做好碴样留存和地质记录，确定现场地质情况，以及施工进度； ⑵通过试验对比确定混凝土施工配合比及泥浆配合比； ⑶通过试验确定混凝土塌落度及泥浆比重； ⑷通过试验确定搅拌时间；

⑸通过试验确定合理的机械、人员配置方案； ⑹通过试验确定拔导管速度等各项工艺参数； ⑺通过试验确定钻孔顺序是否适宜 7、旋挖钻施工

7.1施工准备

平整场地 桩位放样 挖埋护筒 钻机就位 钻 进 中间检查 ⑴进行场地踏勘，对既有架空电线、地下电缆、给排水管道等设施进行标记。如果妨碍施工或对安全操作有影响，应采取清楚、改移、保护等措施妥善处理。 制作护筒 加工钻头 挖泥浆池、沉淀池 泥 浆 制 备 补浆、测指标 测孔深、泥浆比重、钻进速度 ⑵收集工程地质资料，分析桩位地质情况、施工条件；组织进行图纸会审，根据地形、地质、水文资料和桩顶标高等情况进行施工工艺设计。同时准备地质核查表，施工过程中根据钻孔情况进行现场核对，填写核查资料。

⑶平整场地，清除杂物，更换软土，夯填密实。钻机座不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷。根据施工组织设计，合理安排泥浆池、沉淀池的位置。

⑷桩位由测量班进行测设放样，按照基线控制网及桥墩设计坐标，用全站仪精确放出桩位中心，用十字桩固定位置；用水准仪测量地面高程，确定钻孔深度，测量的误差控制在5mm以内。经验收后应采取保护措施，防止桩位变动。

⑸架设电力线路。配备合适的变压器或柴油机。

⑹组织水泥、砂石等材料进场、检验，取得各种原材料及其抽检试验报告、混凝土配合比设计报告以及有关资料。

7.2泥浆制备

在砂类土、碎（卵）石土或黏土夹层中钻孔，采用膨润土泥浆护壁。在黏性土中钻孔，当塑性指数大于15，可利用孔内原土造浆护壁。

钻孔施工时随着孔深的增加向孔内及时、连续地补浆，维持护筒内应有的水头，防止孔壁坍塌。

桩孔砼灌注时，孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内，利用于下一基桩钻孔护壁中。

泥浆性能指标

地层情况 一般地层 易坍地层 卵石层 泥浆比重 1.02～1.06 1.06～1.10 1.10～1.15 粘度（s） 含砂率（%） 胶体率（%） PH值 16～20 18～28 20～35 ≤4 ≤4 ≤4 ≥95 ≥95 ≥95 8～10 8～10 8～10 7.3 泥浆基本配合比

泥浆配比应视地质情况、施工机械等条件，选定基本配合比后，经过配置试验并修正后确定泥浆配合比。

泥浆配合比参考实例 地层情况 膨润土（%） CMC（%） 分散剂（%） 其他 黏性土 砂 沙砾 6～8 6～8 6～12 0～0.02 0～0.05 0.05～0.1 0～0.05 0～0.05 0～0.05 防漏剂 7.4 泥浆的净化与再生

按钻孔方法和地质情况，一般需采用泥浆悬浮钻渣和护壁，因施工中水泥、土粒等混入及泥浆渗入孔壁等原因使泥浆性能改变，以及为了回收泥浆原料和减少环境污染，可使用机械、物理、化学等方法使泥浆净化与再生，可在现场设置泥浆池、沉淀池等泥浆循环净化系统。

泥浆池、沉淀池的池面高程应比护筒低0.5～1m，以利于泥浆回流畅顺，位置布局要合理，不得妨碍吊机和钻机行走。泥浆池的容量为每桩孔的排渣量，沉淀池的容量应为每桩孔排渣量的1.5～2倍。设专人清除沟槽沉淀物，多余的泥浆要及时排除坑槽，保证不淤塞，维护泥浆沟、沉淀池、泥浆池的工作性能

7.5埋设护筒

钻孔前设置坚固、不漏水的孔口护筒。护筒一般用4～８mm厚的钢板加工制成，护筒内径比桩径大20～25cm，长度为应满足设计要求。护筒顶部开1～2个溢浆口，并高出地面25～35cm。护筒顶高程，采用反循环钻时顶部应高出地下水位2.0m；护筒位置按横纵轴线中心埋设。在护筒四周回填黏土并分层夯实。护筒中心与桩位中心应重合，偏差不得大于50mm，倾斜度不大于1%。

7.6钻机钻孔

⑴钻机就位前，应对钻孔各项准备工作进行检查，包括场地与钻机坐落处的平整和钻机的加固，主要机具的检查与安装；钻机安装后的底座和顶端应平稳，在钻进中不应产生位移或沉陷。就位完毕，施工队对钻机就位自检。

⑵ 必须及时填写施工记录表，交接班时应明确钻进情况及下一班应注意事项；钻孔作业应分班连续进行，经常对钻孔泥浆性能指标进行检验，不符合要求时要及时调整；每班检查孔体偏斜情况，及时采取纠偏措施。

⑶钻孔前，按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图，针对不同地质层选用不同的钻头、钻进压力、钻进速度及适当的泥浆比重。

⑷回转钻机顶部的起吊滑轮缘、转盘中心和桩位中心三者应在同一铅垂线上，偏差不超过2cm；

⑸开钻时使用低档慢速钻进，钻至护筒以下1m后再以正常速度钻进。在钻孔过程中钻机提钻甩渣复位后，应检查钻头是否对中。

⑹钻孔作业应分班连续进行，在砂粘土和砂土中钻进，直接用旋挖筒成孔和取渣。在砾石和砂卵石层中钻进，应先用螺旋钻头将其松动，再用旋挖筒取渣。

⑺钻孔过程中应观察主机所在地面和支脚支承地面处的变化情况,发现沉降现象及时停机处理。因故停机时间较长时，应将套管口保险钩挂牢。

⑻测量钻进深度用测绳系重锤（1～2kg）从孔底量至护筒顶部，应经常对钻孔泥浆及钻机对位进行检测，不符合要求时，应及时改正。应经常注意地层变化，在地层变化处应捞取样渣保存。

⑼钻至设计标高后，相对延长旋挖筒取渣的时间，保证能够取尽钻渣，但不能加压，以免超钻。

⑽当钻孔深度达到设计要求时，采用检孔器和测绳等仪器对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查，确认满足设计要求后，立即填写终孔检查证，并经驻地监理工程师认可，方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。

灌注桩允许偏差及检验方法 序号 1 2 3 4 5 6 7 项 目 桩位（mm） 群桩 允许偏差（mm） 100 1%桩长 50 1% 符合设计要求 50 符合设计要求 摩擦桩≤200，柱桩≤50 检测方法及频率 用经纬仪检查纵横方向 每桩测量 测量检查 测量检查 测绳量：每桩测量 钻孔倾斜度（mm） 护筒 顶面位置 倾斜度 孔 深（m） 孔位中心（mm） 孔 径（mm） 浇注混凝土前桩底沉渣厚度（mm） 检孔器：每桩测量 每桩检查 7.7清孔

清孔的目的是使孔底沉碴、泥浆相对密度、泥浆中含钻渣量等指标符合规范要求，钻孔达到要求深度后采用检孔器进行检查，各项指标符合要求后立即进行

清孔。

8.0钻孔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

坍孔的特征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显着增加而不见进尺，钻机负荷显着增加等。

⑴坍孔原因

①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。

②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。

③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。

④在松软砂层中钻进进尺太快。

⑤水头太高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。 ⑥清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低。 ⑦未及时补浆（或水），使孔内水位低于地下水位。

⑧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。

⑨吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。 ⑵坍孔的预防和处理

①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。

②发生孔口坍塌时，应立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。 ③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。

④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。

⑤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 ⑴偏斜原因

①钻孔中遇有较大的孤石或探头石。

②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。

③扩孔较大处，钻头摆动偏向一方。

④钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。 ⑤钻杆弯曲，接头不正。 ⑵预防和处理

①钻机安装后调整好桅杆的垂直度和钻机的水平度，在钻孔过程中钻机提钻甩渣复位后，应检查钻头是否对中。

②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。 ⑴掉钻落物原因

①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。 ②钻杆接头不良或滑丝。

③操作不慎，落入扳手、撬棍等物。 ⑵预防措施

①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。

②经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置。 ⑶处理方法

掉钻后应及时摸清情况，若钻锥被沉淀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扩孔和缩孔

扩孔比较多见，一般局部的孔径过大。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：一种是钻头焊补不及时，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，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,以免桩身缩颈或露筋。

8.5钻孔漏浆 ⑴漏浆原因

①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。

②护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚漏浆。 ③护筒制作不良，接缝不严密，造成漏浆。 ④水头过高，水柱压力过大，使孔壁渗浆。 ⑵处理办法

①凡属于第一种情况应使用较粘稠或高质量的泥浆钻孔。

②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。 9.0作业组织

钻孔施工包括机长1人，负责机组管理和施工技术、安全，知道钻机保养维修。每工班需要钻工2人，司钻兼作业记录；电焊工1人，负责钻头补焊，兼作电工。实施3班制作业。 10.0生产效率及材料消耗

孔径1～1.2m，采用旋挖钻机施工，每台班钻孔进度为 7～9米/小时。 泥浆总用量 Q=（1.5～2.0）V1+Vx

式中 Q为泥浆总用量m3，V1为同时施工的桩孔总容积m3，Vx为地面循环系统总容积m3。

每1 m3泥浆所需的干黏土G1（t）

2321G1V•1•1•11311式中，V为每立方米泥浆需用的黏土体积（m3）；γ1为黏土密度，取2.2～2.6t/m3；γ2为配置泥浆的密度；γ3为水的密度，取1t/ m3。

泥浆护壁法钻孔的黏土需用数量，在黏性土地层钻孔时为钻孔体积的7%～8%，在砂类、砂卵石地层为钻孔体积的10%～12%。

泥浆护壁法钻孔，为提高造浆质量，除优质黏土外常需要加入纯碱或烧碱；为处理塌孔问题，还需要砂卵石或片石。

每1m3泥浆用水量G2（t）

G21降低泥浆密度时的加水量G2（m3）

G112`2G31•Q`23式中 γ1为原有泥浆密度t/m3；γ`2为调整后泥浆的密度t/m3； 11.0安全注意事项

⑴所有作业人员进入施工现场必须戴好安全帽。

⑵钻机必须安装牢固，防止倾覆。钻机就为后，机身要用方木垫平，塞牢。桅杆顶端用钢丝绳对称拉紧。

⑶施工现场的电器设备必须有专人保管，使用中实行一机一闸一箱一保护，严禁一闸多用。注意用电安全，电线不能直接敷设在地面上，应采取架空措施。配电箱加锁。

⑷桩机开钻前，应经项目部施工人员或者机务员对桩机进行检查。未经过检查不得进行钻孔作业。

⑸钻孔中，应注意观察有无漏浆现象，随时补充泥浆，保证孔内水位。并在钻孔附件设置醒目标志和围栏，以防止人员掉入孔内。

⑹吊车作业需要有专人负责指挥。

⑺严禁随意排放泥浆，造成环境污染。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。

⑻严禁在雨中进行电焊作业。

⑼桩机检修时，高空作业必须系好安全带。