旋挖钻机作业指导书

1、旋挖钻机施工的适用范围

旋挖钻机成孔施工方法适用于填土、硬土、粉土、砂性土、砂卵砾石层、软～中硬基岩等地层。具有桩孔沉渣少，孔壁泥皮薄，桩侧摩阻力发挥更好等特点。

常用的旋挖钻斗有圆锥底式、多刃切削式、抓岩式、短螺旋钻等。圆锥底式钻斗适用于砂、粉砂、粘土层。短螺旋钻、抓岩式及多刃切削式钻斗适用于卵石、固结砂砾层。

2、作业准备

2.1技术准备

2.1.1进场原材料检验

2.1.2技术培训及技术交底

2.1.3护筒、钻头直径检查

2.1.4导线加密、测量放样

2.1.5配置泥浆及泥浆检测

2.2其它准备

2.2.1现场“三通一平”，既水通、电通、道路通，场地平整。

2.2.2泥浆池制备及配备泥浆原材料准备

2.3人员及机械设备

2.3.1人员配置

旋挖钻机工班每班最少需配置４人，其中工班长1人；技术人员1人；指挥1人；钻机操作手１人。

2.3.2机械配置

主要机械：旋挖钻机１台

辅助机械：搅浆机１台，泥浆泵１台，电焊机１台，氧气瓶、乙炔瓶若干、挖掘机、自卸车。

2.4机械设备组装及调试

进场前要根据钻孔深度选择钻杆长度，进场后将钻杆与钻机组装，对各种管路、电路、液压系统进行检查，最后整机试运行，确保钻机正常工作。

3、旋挖钻机成孔工艺流程

旋挖钻机成孔工艺流程参见下图

施工准备

钻机就位

测量放样、埋设护桩

埋设护筒

中心桩恢复

补浆、泥浆测试

下入钻头、旋挖钻进

起钻、钻斗卸土、汽车运土

钻至设计标高提钻

清孔、测量孔深

4、施工作业工序方法和标准

4.1

施工准备

4.1.1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。

4.1.2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，通过地质报告选择合适的钻头类型。

4.1.3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。

4.1.4场地平整

一般宜用砂土或砂粘土填筑平整桩基施工平台，采用压路机至少碾压三遍，保证钻机施工过程中不发生倾斜、位移等。

4.1.5泥浆池开挖以及泥浆制备

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墩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。

开挖以前先挖探沟，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高的钢管栏杆，同时用绿网四周围护并在醒目位置悬挂标识牌、警示牌等。泥浆池造浆前其底部及四周使用厚塑料布进行衬护。

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泥浆护壁。

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粘土或水化快、造浆能力强、粘度大的膨润土来制备。

现场泥浆制备完成后应立即报现场工程师验收，泥浆各项指标合格后方可使用。

4.1.6施工核对

对照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。

4.2

钻机就位

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，将钻头的尖端正对桩位标注点。再用垂球及钻机仪表控制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。

钻机停位回转中心距孔位在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。检查在回转半径范围内是否有障碍物影响回转。

4.3

护筒埋设

旋挖钻机施工使用钢护筒，钢护筒内径应比桩径大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的几何尺寸、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，并在护筒上做好标识。

埋设钢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。钻头贯压护筒时要分别在护筒各个方向均匀贯压、同时贯压，防止护筒贯压过程中出现倾斜。

护筒贯压到位后使用水平尺、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。

4.4

钻机钻孔

钻孔前在护筒顶面依照护筒壁上的护筒顶面中心标识的挂设十字线，然后对中钻头中心。钻头中心与护筒中心偏差不得大于5cm。

成孔前必须检查钻头保径装置,钻头直径、钻头磨损情况,施工过程中磨损超标的钻头及时更换。

旋挖钻机配备电子控制系统显示并调整钻进时的垂直度,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。

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脚处，按正常速度钻进。在粘质土中钻进时，由于泥浆粘性大，易糊钻，采用中等转速、大泵量、稀泥浆钻进；在砂类土或软土层钻进时，易坍孔，宜控制进尺、轻压、低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进。

以钻头自重加液压力作为钻进压力，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，将钻头提出孔外移至机侧，继续缓慢上提钻斗，利用动力头下的挡板将钻头上的顶压杆下压，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。

起、落钻头速度要均匀，不得过猛或骤然变速。孔内出土，应立即清走，不得堆积在钻孔周围。

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碴情况与地质报告对照，并准确取样报现场工程师确认地质情况。当桩尖持力层地质与设计不符时，立即通知监理工程师及有关部门确认是否进行变更设计。钻孔过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。且交接班时要做好交接记录。

钻进过程中产生的泥浆、钻碴经沉淀池净化处理后方可排放沉淀水。在排放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弃淤场堆放处理。

钻至桩孔设计标高后，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又可避免超钻。

4.5

成孔检查

在钻机显示器显示孔底达到设计桩底标高后，停止钻进，在现场工程师在场的情况下，对孔位中心偏差、孔径、孔深、钻孔垂直度、孔底沉碴厚度等采用测量仪器、测绳、验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。

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，切具有一定刚度。

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好从垂球系点开始的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：毫米）。此时检孔器所处位置桩孔的倾斜度就为i=E×100%/1000（详见桩孔倾斜度测量示意图）。

桩孔倾斜度测量示意图

4.6

换浆清孔

成孔检查合格后立即采用换浆法进行清孔。旋挖钻机清孔一般用泥浆泵导管向孔底注入指标合格的泥浆，利用泥浆的粘度及对孔底的冲击把孔内砂、石等杂物清理至沉淀池，达到清孔的目的。

清孔安装导管时注意导管从桩孔中心垂直缓慢放入孔中，防止导管磕碰孔壁造成坍孔。清空过程中要注意保持孔内水头高度，防止塌孔，并随时测试泥浆指标，在泥浆指标合格后报现场工程师验收。

清孔后，孔底沉碴厚度、泥浆质量指标要满足规范要求（见钻孔桩灌注混凝土前泥浆指标）。

在钢筋笼安装完成后再次检测泥浆指标和孔深，若相关指标不合格时需要进行二次清孔，清孔方法同上。

5、质量标准

5.1验收标准

钻孔桩施工泥浆指标标准见表5-1。

表5-1优质泥浆性能指标

钻进方法

地层情况

相对密度

粘度（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

钢护筒埋设质量控制指标见表5-２。

表5-2钢护筒检测项目及指标

序号

检测项目

规定值或允许偏差值

检测方法和频率

长度（m）

满足设计值

尺量

外径（mm）

桩径+（20～40cm）

倾斜度

1%

护筒顶面中心偏差（mm）

相邻管节管径差（mm）

下沉最后贯入度

〉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

灌注混凝土前泥浆及沉渣质量指标见表5-3。

表5-3　钻孔桩灌注混凝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%

粘度

17～20S

沉渣厚度

≤20㎝

测绳测量

钻孔桩钻孔质量控制指标见表5-４。

表5-4　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

孔位中心

50mm

倾斜度

1%

5.２工序中需控制的质量标准

5.2.1护筒埋设

5.2.1.1护筒内径比设计桩径大20-40cm。

5.2.1.2护筒安装顶面高度要比地下水位高1.5～2m。旱地或浅水处，对于粘质土护筒埋设深度不小于1～1.5m，对于砂类土应将护筒周围0.5～1.5m范围内土挖除，夯填粘质土至护筒底0.5m以下。旱地护筒顶面标高须比施工地面高0.3m。深水及河床软土、淤泥层较厚处，尽可能深入到不透水层粘质土内1～1.5m，河床下无粘质土层时，应沉入到大砾石、卵石层内0.5～1.0m。

5.2.1.3

保护桩：护筒埋设完成后，以钻孔桩中心向外引的十字护桩，其十字线中心偏差≦5mm。

5.2.2钻孔

钻进过程钻杆速度控制指标见表5.2.2。

5.2.2钻头下降及钻杆提升速度控制指标

土层

钻杆提升速度（m/s）

钻头下降速度（m/s）

亚粘土

0.60～0.70

0.80～0.90

亚砂土

0.50～0.60

0.70～0.80

亚粘土夹粉细砂

0.55～0.65

0.75～0.856、质量控制要点

6.1

严格控制泥浆质量,泥浆对护壁及钻碴的悬浮起着重要的作用。优质的泥浆指标见表4-1，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，其次要用搅浆机按比例均匀搅拌，泥浆池要循环利用，从孔位返回时设置沉淀池，6.2

钻孔的平台，钻机及钻架稳定牢固，不产生位移及沉降。

钻架垂直及机身水平，钻架上的起吊滑轮组与转盘中心在同一铅垂线上。

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。

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，不得过猛或骤然变速，孔内出土不得长时间堆积在钻孔周围。特别是钻头提至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径。

6.3

钻孔过程中随时认真对地质情况复查，并调整泥浆指标，防止出现坍孔现象。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:由硬地层钻到软地层时,可适当加快钻进速度;当软地层变为硬地层时,要减速慢进;在易缩径的地层中,应适当增加扫孔次数,防止缩径;对硬塑层采用快转速钻进,以提高钻进效率;砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度。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下表给出的范围内。

7、安全环保措施

7.1

安全保证措施

⑴建立安全保障体系，明确各自岗位职责。

⑵钻机各岗位工作人员，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规程。不符合条件者不得上岗。

⑶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。

⑷钻机就位前，墩位的钻孔范围内要碾压密实，在软弱地基段钻机履带下要垫10mm厚钢板，避免钻机倾斜发生意外。

⑸钻机作业时设指挥一名，在作业过程中，钻机工作人员必须严格执行指挥的调度指令。

⑹所有电器设备必须有可靠的接地装置和防漏电保护装置。

⑺按钻机维修保养制度，定期进行保养及维修，并做好保养维修记录。

⑻泥浆池四周要设安全防护栏，挂醒目的警示标语。

⑼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坍孔，影响机械设备及人员的安全。

⑽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。

7.2

环保措施

⑴各种机械设备及人员不得随意进入田地，严禁侵入征地界限外。

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钻碴要及时清运，在弃碴场做好防护工作，避免水土流失污染环境。

⑸泥浆要做好循环利用，不能利用的沉碴要用密封车清运出现场，不能污染河流及水域。

成都地铁6号线一、二期工程土建14标

旋挖钻作业指导书

编制

审核

审批

中铁二十四局集团有限公司

成都地铁6号线一、二期工程土建14标项目经理部

二〇一七年二月