回旋钻施工作业指导书

郑州至徐州客运专线芒砀山特大桥（桥梁钻孔桩施工）作业指导书

回旋钻灌注桩作业指导书

一、目的

明确桥梁桩基回旋钻施工作业的工艺流程、操作要点和相应的工艺标准，指导、规范桩基作业施工，确保本桥钻孔桩施工质量达标，成本可控。 二、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质量验收补充标准》 《郑州至徐州客运专线高性能混凝土实施细则》 《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》 《郑州至徐州客运专线施工图设计文件》 三、适用范围

适用于郑徐客运专线桥梁一分部管段内回旋钻机施工。 四、施工方法及工艺要求

回旋钻机钻孔施工工艺流程见：附图。 1、施工准备

（1） 钻孔场地应清除杂物、平整压实、若原状土层较为松散无法保证钻机稳固，在对钻机工作平台进行换填处理：场地位于陡坡、水中或淤泥中时，用枕木或型钢等搭设工作平台，平台必须坚固稳定，能承受施工作业时所有静、活荷载，同时还应考虑施工设备能安全进、出场。钻孔场地在陡坡时，应挖成平坡。或用排架或枕木搭设工作平台。

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（2）检查钻机设备，核实钻孔及混凝土施工的全部物资，机具是否均已到场。 2、导管检测

（1）导管内壁应光滑、圆顺、内径一致，导管使用前必须进行试拼和试压检测待检测合格后方可使用，检测方法按自下而上顺序编号和标示尺度。导管组装后轴线偏差，不超过钻孔深的0.5%并不大于10cm;试压压力为孔底静水压力的1.3倍。 3、测量放样

（1）根据设计单位移交的测量控制点，布设施工测量控制网，依据施工测量控制网进行施工放样。首先放出墩位中心线，再放各桩位中心点。在桩位放样完毕后，将桩中心引致不受影响的位置设护桩，护桩设置要稳固。

4、护筒制作及埋置

（1）钻孔前在孔口设置坚固、不漏水的钢护筒。护筒材质应选用8-10mm的钢板。钢护筒内径大于钻头直径20-30cm，护筒顶面高出施工水位或地下水位2m，还必须满足孔内泥浆面的高度要求，在旱地或筑岛时必须高出施工地面20～30cm防止地面水与泥浆流入孔内。埋设护筒时，护筒四周回填黏土并分层夯实。

（2）护筒埋设完成后用护桩恢复桩位中心，复核护筒位置，护筒顶面中心与设计桩位中心偏差不得大于5cm，检查倾斜度不得大于

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1%。

5、泥浆的制备

（1）在两墩之间设置泥浆池，供临近两墩孔桩施工循环使用；弃渣外运于指定弃渣点，以减少对周围环境的污染。

（2）本桥施工中地质层大多为：砂类土、粉质黏土，推荐采用膨润土泥浆护壁；根据现场情况也可选其他材料造浆，但泥浆指标必须满足以下要求。

泥浆比重：正循环转钻机入孔泥浆为1.1～1.3。反循环转钻机入孔泥浆为1.05～1.15。胶体率：不小于95%。

粘度：一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s。 含砂率：新制泥浆不大于4%。 PH值：大于6.5。

（3）为提高泥浆黏度和胶体率，可在泥浆中掺入适量的碳酸钠、烧碱等，其掺量须经试验确定。造浆后试验全部性能指标，钻孔过程中随时检验泥浆比重和含砂率，并填写泥浆试验记录表。

6、钻孔

1、钻机就位后应符合下列要求

（1）钻机应安放稳固，底架应水平，不得产生位移和沉陷。 （2）钻杆应保持竖直，钻头中心与孔位中心的偏差不得大于2cm。

（3）检查机械水平度和钻杆直线度，钻机就位后应进行试运

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转，运转正常后方可进行钻进。

（4）临近既有线施工应采取可靠措施防止设备倾倒。 （5）开钻前应在护筒内存进适量泥浆：开钻时宜抵挡慢速钻进，钻至护筒下1m后再以正常速度钻进。

（6）使用反循环钻机时，应将钻头提离孔底约20cm，待泥浆循环畅通方可开始钻进。

2、回旋钻钻进过程中应符合下列要求

（1）开始钻进时，适当控制进尺速度，使初期成孔竖直、圆顺，防止孔位偏心、孔口坍塌。钻孔过程中，应经常检查土层变化，对不同的土层采用不同的钻速、钻压、泥浆比重和泥浆量：在砂土或软土等容易塌孔的图层中钻孔时，宜采用慢速轻压钻进，同时应提高孔内水头和加大泥浆比重。

（2）接换钻杆过程中钻头应均匀起落，不得碰撞孔壁：接换钻杆动作应快速：接好后的钻杆、接头逐个检查及时调整：每次接换完钻杆重新钻进前应将钻头提离孔底20-30cm，待泥浆循环正常后下落钻进。

（3）钻孔至设计高程时，应将钻头提离孔底5-10cm，转盘匀速旋转，泥浆继续保持循环，至泥浆分离器基本无钻渣时停机检孔。

3、钻孔中发生弯孔和缩孔时，可将回旋钻机的钻头提起到偏斜处进行反复扫孔，直到钻孔正直。严重时应采用小片石（卵石）与粘土混合物回填到偏斜处，待填料沉实后在重新修孔。

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4、钻孔作业应保持连续进行，不中断。 5、经常检查泥浆的各项指标。

6、 当钻孔深度达到设计要求时，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后方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。

7、终孔

（1）钻孔达到设计深度后，必须核实地质情况。通过钻渣，

与设计图纸对照，以验证地质情况是否满足设计要求。如与勘测设计资料不符，及时通知监理工程师及现场设计代表进行确认处理。如满足设计要求，立即对孔深、孔径、孔型进行检查。

（2）对于孔径、孔壁、垂直度等检测项目采用测孔仪进行检测。

（3）孔深及沉渣厚度检测：成孔后，根据钻杆长度和钻头长度得到L1，利用测绳测量孔深L2，两者对比，如果L2小于L1，更换清底钻头，进行清底，并重新测定孔深。

（4）正循环钻机钻孔桩终孔后，应稍提钻头距孔底10-20cm空转，以中速将比重1.03-1.10的纯净泥浆压入孔底，将钻孔内含悬浮钻渣的泥浆换出，持续进行净化循环。

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8、成孔检查

（1）钻孔灌筑桩在成孔过程中及终孔后以及浇筑混凝土前，对钻孔 进行阶段性的成孔质量检查。

（2）孔径和孔形检测

1孔径检测在桩孔成孔后，○下入钢筋笼前进行。采用笼式探孔器

检测，其外径等于钢筋笼直径加100毫米，但不大于钻孔的设计孔径，长度等于孔径4～6倍，检测时，将检孔器吊起，孔的中心与起吊钢绳保持一致，慢慢放入孔内，上下通畅表明孔径大于给定的笼径。 （3）孔深和孔底沉渣检测

1孔深采用标准测绳检测，○测绳采用钢尺进行校核。孔底沉碴用

两次测锤检测，一次测锤采用圆锥形平底测锤，底部直径13～15cm，锤高20～22cm，质量4～6kg。二次测锤在一次测锤相同位置进行测量，采用圆柱形测锤检测，直径13～15cm，锤高3～5cm，质量4～6kg，两次检测后进行测长对照，长度差控制在20cm之内，沉碴厚度满足要求。

（4）成孔竖直度检测

1孔深竖直度采用测锤法检测， ○将测锤缓缓吊入孔底，然后缓慢

移动测锤感觉测锤碰到孔壁，量取该位置时测绳到护筒的距离及测绳长度，根据测绳长度及测绳到护筒的距离算出垂直度；这样沿孔壁反复量测4～6个位置，然后将几个数值综合比较得出最终的孔身垂直度。

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9、第一次清孔

（1）对孔径、孔深、孔位及竖直度进行检查确认合格后，经监理工程师认可，即进行清孔。

（2）在抽渣或吸泥时要及时向孔内加注清水或新鲜泥浆，保持孔内水位。

（3）清孔应达到以下标准：孔内排出、抽出或捞出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17～20s。浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度柱桩不大于5cm，摩擦桩不大于20cm，严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。

（4）地质为砂层时宜在泥浆循环过程中增设滤砂器，降低泥浆的含砂率，加快清孔速度。 五、钢筋笼制作及安装 1、钢筋笼的制作

（1）主筋采用搭接焊时，同一断面内的钢筋接头不得超过主筋总数的50%，两个接头的间距不小于35d（d 为主筋直径）且不小于500mm。主筋的焊接长度，双面焊不小于5d（d为主筋直径）且不小于10cm。

（2）加强筋与主筋的连接采用点焊。

（3）钢筋笼主筋与加强箍筋全部焊牢并清除焊渣，主筋与箍筋联接采用点焊，在桩身配筋范围内每隔2米设置一道加强箍筋（加强箍筋直径同主筋）增加钢筋笼整体刚度，在加强筋四周对称设置

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4个φ16的定位钢筋，确保钢筋笼与孔壁的保护层厚度，定位钢筋尺寸见下图。

（4）钢筋笼的制作在专用台架上进行，下料前，必须先进行检查拉直，然后对号加工下料，并分类标示排放。钢筋的间距必须至少采用两个间距定性固定架来进行固定，禁止人工手扶固定间距，保证主筋和箍筋的轴线、平顺度和间距符合设计和规范要求。 2、钢筋笼的安装

（1）钢筋笼制作根据长度采用分节制作吊装入孔。分节制作的节数及长度视钢筋笼总长而定。节段钢筋笼主筋预先计算及配筋以确保同一截面的主筋接头率满足设计及规范要求，节段钢筋笼成型并经检查合格后，由吊车吊起第一节钢筋笼，下至最后一根加强筋断面时，用两根钢管平等对穿其中，压在孔口两侧枕木上，再将第二节钢筋笼吊起使其中心与第一节钢筋笼中心及桩孔中心重合，两主筋接头对正，接头采用双面搭接焊连接。

（2）声测管采用无缝钢管，内孔径50mm，壁厚3mm，按设计及建设指挥部通知要求布置，声测管与钢筋笼一起分段连接（采用套管丝扣连接），管口高出设计桩顶30cm，每个声测管高度保持一致。为确保砼灌注时不进浆，声测管砼灌注前全部进行灌水，待声测管内水位不下降并灌满后密封。

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（3）清孔达标后抓紧安装钢筋笼；吊装时，严防孔壁坍塌。钢筋笼入孔后保证准确、牢固定位，骨架中心平面位置允许偏差50mm，钢筋笼顶面高程允许偏差100mm。

（4）吊装钢筋笼入孔时对准钻孔，保持垂直，慢放入孔。入孔后不得左右旋转，徐徐下放并严防孔口坍塌。如遇阻碍时停止下放，查明原因进行处理，严禁猛提猛放和强制下放。

（5）在孔口接长钢筋笼时，上下主筋位置对正，保证钢筋笼接长后上下段的轴线在同一直线上，不得出现转折。无论是接长钢筋笼还是钢筋笼全部节段安装到位，在孔口应有可靠的支撑和固定。

（6）钢筋笼吊放入孔后的容许偏差如下：

1钢筋笼中心与桩孔中心偏差不大于50mm； ○

2钢筋笼底面高程偏差不大于± ○100mm。 3 钻孔桩钢筋骨架允许偏差如下表： ○

钻孔桩钢筋骨架允许偏差

序号 项 目 1 2 3 4 5 6 钢筋骨架在承台底以下长度 钢筋骨架直径 主钢筋间距 加强筋间距 螺旋筋间距 钢筋骨架垂直度 允许偏差（mm） ±100 ±10 ±5d ±20 ±20 骨架长度1%

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3、钢筋的具体要求

（1） 钢筋的表面应洁净，使用前将表面油渍、麟锈等清除干净； （2）钢筋应平直，无局部弯折，成盘的钢筋和弯曲钢筋均应调直。 4、钢筋焊接

（1）钢筋接头采用搭接焊时，采用双面焊缝，双面焊缝困难时，才采用单面焊缝。

（2） 钢筋接头采用搭接焊时，两钢筋搭接端部应预弯，使两结合钢筋轴线一致。接头双面焊缝的长度不应小于5d（d为钢筋直径）且不小于10cm，单面焊缝的长度不应小于10d（d为钢筋直径）。

（3）受力钢筋焊接或绑扎接头应设置在内力较小处，并错开布置，同一断面内的钢筋焊接接头不得超过总数的50%。对于绑扎接头，两接头间距离不小于1.3倍搭接长度。

（4）在同一根钢筋上应尽量减少接头。

（5）电弧焊接和绑扎接头与钢筋弯曲处的距离不应小于10倍钢筋直径，也不得位于构件的最大弯矩处。

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5、第二次清孔

安放钢筋笼与导管灌注水下混凝土间隔时间较长，孔底易产生沉渣，待安放钢筋笼及导管就序后，采用高压射风法再次清孔，以达到置换沉渣的目的。待孔底泥浆各项技术指标均达到设计要求，且复测孔底沉渣厚度在设计范围以内后，清孔完成，立即进行水下混凝土灌注。

6、混凝土灌注

（1）导管及集料斗

导管采用无缝钢管制成，快速螺纹接头，导管接头处设2道密封圈，保证接头的密封性。

根据首批封底混凝土方量的要求，选用5m3大集料斗和小料斗灌注，能够满足混凝土浇注的需要。

混凝土的坍落度控制在18～22cm； 混凝土具有良好的和易性、流动性。

（2）首批混凝土数量

按《桥规》JTJ041-2000规定，首盘砼的方量应满足导管首次埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部的需要，设导管下口离孔底40cm，则参照规范JTJ041-2000 中的6.5.4式进行计算:

初灌量计算如下：

V=πD2/4*（H1+H2）+πd2/4*h1

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V：灌注首批砼所需数量（m3） D：桩孔设计直径（m）； d：导管直径（0.30m）；

H1：孔底至导管底端间距，取0.3m； H2：导管初次埋置深度，一般取1.0m；

h1：孔内砼达到埋置深度H2时，导管内砼柱平衡导管外压力所需的高度（m）；h1=Hw*rw/rc

rw：孔内泥浆的重度(12KN/m3)； Hw：孔内泥浆的深度（m）； rc：砼拌合物的重度(24KN/m3)。

计算得首批混凝土灌注量为v=m3 取大集料斗容量m3,小集料斗1m3 。

（3）水下混凝土灌注

灌注混凝土前需对混凝土输送管路及容器洒水润湿，然后在填充导管内安装隔水设施，待储料斗储满混凝土后，开始灌注水下混凝土。首批灌注混凝土的数量要能满足导管首次埋置深度不得小于1m和填充导管底部高度的需要,封底时导管埋入混凝土中的深度不得小于1m，首批混凝土方量是根据桩径和导管埋深及导管内混凝土的方量而定，拌制好的混凝土用砼运输车运至桩基口处，注入钻机提升的料斗内，车内砼方量约8m3,由一人统一指挥，双方都准备好后将隔水栓和阀门同时打开进行封底，隔离栓采用钢板，钢板用细钢丝绳牵引，由钻机起吊。

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① 首批混凝土下落后，混凝土应连续灌注。在灌注过程中，导管埋置深度宜控制在2-6m。

② 灌注混凝土过程中要采用重量不小于4kg测锤经常量测孔内混凝土面的上升高度，导管到达一定埋深后，逐级快速拆卸导管，并在每次起升导管前，探测一次孔内混凝土面高度。测量用的测绳在每根桩灌注前后用钢尺校核各一次，避免发生错误。

③ 控制灌注的桩顶标高比设计标高高出0.5m左右，以保证混凝土强度，多余部分桩头必须凿除，确保桩头无松散层。

④ 灌注完混凝土后，应及时将导管、漏斗等进行清理和检查，以备下一孔使用。

⑤ 在灌注水下混凝土前，应填写检查钻孔桩和钢筋笼情况的“相关检测表格”，在浇注水下混凝土的过程中，应填写“水下混凝土浇筑记录”。

（4）桩基砼灌注应注意的问题

①混凝土运抵灌注地点时，应检查其和易性、坍落度等情况。坍落度应控制在18-22cm。灌注首批混凝土时，导管下口至孔底的距离为0.25-0.4m，储料斗首批混凝土储量保证灌注后导管埋入混凝土中的深度不小于1.0m。混凝土初凝时间必须大于整桩灌注时间。

②灌注开始后，应连续有节奏地灌注混凝土，并尽可能缩短拆除导管的间隔时间。当导管内混凝土不满时，徐徐地灌注，防止在导管内造成高压空气囊，造成堵管。及时测定孔内混凝土面的高度，及时调整导管埋深。

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③灌注过程中若发生堵管现象时，可上下活动导管，严禁使用振捣设备振动导管，如处理无效时，应及时地将导管及钢筋笼拔出，然后重新清孔，吊装钢筋骨架和灌注混凝土。

④混凝土灌注是一个完整、连续、不可间断的工作。灌注工作开始前，机械管理人员和负责司机应对混凝土灌注所使用的全部机械进行维修、保养，保证机械在施工过程中正常运转。

⑤灌注过程中应记录混凝土灌注量及相对的混凝土面标高，用以分析扩孔率，发现异常情况应及时报告主管工程师,并进行处理。

⑥在灌注混凝土将近结束时，应核对混凝土的灌入数量，以确保所测混凝土的灌注高度是否正确。在灌注过程中，应将孔内溢出地水或泥浆运往适当地点处理，不得随意排放，污染环境及河流。

⑦灌注时桩顶部标高较设计预加0.5m，在孔内混凝土面测3个点，根据现场实施情况适当调整。最后拔管时应缓慢进行，保证桩芯混凝土密实度。

⑧水下混凝土灌注过程中，若发生导管漏水、将导管拔出混凝土面、机械故障或其它原因，造成断桩事故，应予以重钻或与有关单位研究补救措施。

(5)超声波检测

桩基质量检测应按设计和规范规定达到7天强度以后进行。每根桩均按设计要求进行超声波进行无损检测。桩基检测前，先用水进行冲水检查，若有淤塞，进行不断冲洗，直至孔底。

钻孔桩质量检测方法如下：

（1）混凝土强度试件每根桩至少制取1组。

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（2） 每根桩均进行超声波无破损法检测，检测桩的完整性，超声波检测应在桩身混凝土浇注完成后7～30天内进行。

六、安全生产与环境保护

1、钻机安装牢固，防止倾覆。钻机就位后，机身用方木垫平，塞牢。 2、注意用电安全，电线不能直接敷设在地面上，采取架空措施。配电箱加锁。

3、钻孔中，注意观察有无漏浆现象，发现漏浆现象及时处理，随时补充泥浆，保证孔内水位。

4、钻孔孔位及泥浆池附近设置醒目标志和围栏。

5、泥浆沉淀处理后排放，不得随意排放，必须及时清运渣土到指定排放点后排放。

6、现场施工人员必须佩戴好安全帽，合理利用安全保证措施。

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、附“回旋钻钻孔施工作业流程图”。

测孔深、孔径 中间检查 终 孔 清 孔 测孔深、泥浆比重、钻进速度 测孔深、孔径、孔斜度 注清水、换泥浆、测比重 填表格、监理工程师签字认可 填表、监理工程师签字认可 制作护筒 加工钻头 测定孔位 挖埋护筒 钻机就位 钻 进 挖泥浆池、沉淀池 泥 浆 制 备 泥浆循环、滤碴、补浆、测指标 平整场地 测 孔 安放钢筋笼 安放导管 二次清孔 灌注混凝土 凿桩头 桩基检测 钢筋笼制作 清理、检查 检查泥浆比重及沉渣厚度 制作混凝土试件，测量混凝土面高度和导管埋深深度 - 16 -中铁三局郑徐客运专线桥梁一分部

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、附“回旋钻钻孔施工作业流程图”。

测孔深、孔径 中间检查 终 孔 清 孔 测孔深、泥浆比重、钻进速度 测孔深、孔径、孔斜度 注清水、换泥浆、测比重 填表格、监理工程师签字认可 填表、监理工程师签字认可 制作护筒 加工钻头 测定孔位 挖埋护筒 钻机就位 钻 进 挖泥浆池、沉淀池 泥 浆 制 备 泥浆循环、滤碴、补浆、测指标 平整场地 测 孔 安放钢筋笼 安放导管 二次清孔 灌注混凝土 凿桩头 桩基检测 钢筋笼制作 清理、检查 检查泥浆比重及沉渣厚度 制作混凝土试件，测量混凝土面高度和导管埋深深度 - 16 -中铁三局郑徐客运专线桥梁一分部

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