冲击钻安全专项施工方案

冲击钻安全施工方案

编制人

审核人

批准人

江西省路桥工程集团有限公司呼和浩特市东客站万通路

穿越机场高速立交新建工程项目经理部

二零一三年七月一日

一、编制依据

1、《建设工程安全生产管理条例》，人民交通出版社，2004.02;

2、《交通建设工程安全监理》，人民交通出版社，2007.05;

3、《交通建设安全生产培训教材》，人民交通出版社，2006.05;

4、《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000;

5、《公路工程质量检验评定标准》JTGF080／1-2004；

6、《施工现场十大员技术管理手册》，中国建筑工业出版社，2004.

二、工程概况

呼市万通路下穿机场高速地下通道位于呼和浩特市腾飞路东侧，本次围护工程用于桥梁基础施工开挖期间，对施工便道进行保护。本工程场地现状地面较平坦，地面标高一般在+1074.500m左右。地下水位稳定在地面下16.60-17.70m。本工程场地土属中硬土，场地类别为Ⅱ类，为抗震一般地段，抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.20g，设计地震分组为第一组。地基土自上而下依次为：1杂填土、2黄褐色细砂、2-1黄褐色粉土、3黄褐色砂砾、3-1灰褐色中粗砂、3-2黄色粉质粘土、3-3黄褐色细砂、4黄褐色细砂、4-1褐黄色粉土、4-2褐黄色砂砾、5灰蓝色粉质粘土、5-1灰蓝色细砂。围护结构采用单排φ800钻孔灌注桩，桩中心间距1200mm，钻孔桩共计80根。

根据设计图纸和地质勘察资料，本桥桩基施工优选择反循环钻机钻孔，桩基设计采用C30水下混凝土灌注。

三、施工技术方案

冲击钻施工

1、冲击钻施工工艺

（1）适用条件：地质范围较广土层、漂石孤石、强弱风化岩层等均可，需场地平整、水电通畅等。

（2）测量放样

放样前先进行场地平整，测量组根据桩基坐标放样图用全站仪放出桩基中心桩，设立护桩，校核无误且经监理工程师确认后方可开钻。在成桩过程中由测量组多次进行复测、监控，以保证成桩后桩基础的位臵满足施工规范及设计要求。

冲击钻钻孔桩施工工艺框图

（3）护筒制作与安放

护筒采用厚度为10mm的A3钢板卷制而成，内径比桩径大20cm，高度为2.5m一节，挖坑埋设，并在护筒周围对称、均匀地回填粘土，并分层夯实，埋臵深度不小于2m。严格控制护筒的位臵和垂直度，护筒顶面高出地面30cm或高出施工时的河水位1m以上，以防止杂物、地面水流入井孔内。（4）造浆

泥浆是粘土和水的拌和物，由于其比重大，净水压力大，作用在井孔壁形成一层泥皮，阻隔孔隙水渗流，保护孔壁免于坍塌，同时，泥浆还起悬浮钻渣的作用，使钻进正常进行。在适当位臵开挖沉淀池、泥浆池以及到各孔位的泥浆槽，钻碴在沉淀池沉淀后挖出并弃运，防止泥浆流入农田、水渠和河道。

在钻进过程中不断用试验仪器对泥浆的各项性能指标进行测试，根据泥浆性能和地层情况及时调整泥浆的浓度，必要时添加外加剂。泥浆的性能指标见下表。

(5)钻进成孔

①钻机就位：首先用石棉线通过护筒的直径方向交叉定出桩孔中心，利用护桩检查桩孔的中心位臵是否正确，然后调整钻架，使钻架上的起吊滑轮线、冲击锥中心和桩孔中心三者在同一铅垂线上，其偏差不得大于20mm。钻机精确就位后，固定好钻机，启动卷扬机吊起冲击锥，把冲击锥徐徐放进护筒中准备冲击钻进，冲孔之前，对主要机具及配套设备需进行检查、维修。

②冲孔前，需经监理工程师同意后方可开钻。施工人员必须熟悉施工设计图纸所提供的地质、水文资料，以供对不同地层选用不同的钻头、冲程及适当的泥浆比重。钻进过程中，经常注意土层变化，在土层变化处均应捞取渣样，判断土层，记入施工记录表中，并与地质柱状图土层核对，是否满足承载力要求，作为终孔时的重要依据。

③钻进，钻机安装就位后，底座和顶端要平稳，不得产生位移和沉陷。初钻时进尺适当控制，采用小冲程，使最初成孔竖直、圆顺，防止孔位偏心、孔口坍塌。进入正常钻进后，采用4-5m中、大冲程，但最大冲程不超过6m。钻进过程中及时排渣，并保持泥浆的密度和粘度。同时经常注意地层的变化，在地层的变化处均应捞取渣样，判断地质的类型，填入记录表中，并与设计提供的地质剖面图相对照。如达不到设计要求的入岩深度，及时上报监理工程师，申请加长入岩深度，或者与地质报告不相符，及时上报监理工程师和设计单位，钻渣渣样均编号保存，以便分析备查。钻孔作业要连续进行，不得间断，

因故必须停钻时，孔口应加盖，并严禁把冲击锥留在孔内，以防埋钻。（6）冲击钻钻进注意事项:

①冲程要根据地层土质情况来定，一般在通过厚的土层时，用高冲程，通过松散、砂砾石土层时，用中冲程，在易坍塌或流砂地段用小冲程。冲程过高，对孔底扰动大，易引起塌孔，冲程过小，则钻进速度较慢。为正确提升冲击锥的冲程，须在钢丝绳上进行标志。

②通过漂石或岩层时，如孔底表面不平整，须先投入小片石将表面垫平，再用十字型冲击锥进行冲击钻进，防止产生斜孔、坍孔故障。

③要注意均匀放松钢丝绳的长度，否则松绳过少，形成“打空锤”，使钻机、钻架、钢丝绳受到较大意外冲击荷载，遭受损害。松绳过多，容易引起钢丝绳纠缠事故。

④经常检查泥浆的浓度及排渣情况。泥浆太浓，将吸收大量的冲击能，并妨碍冲击锥的转动，使冲击进尺明显下降，或形成梅花孔、偏孔。

⑤冲击锥起吊时要平稳，避免冲撞护筒和孔壁，进出孔口时，严禁孔口附近站人，防止发生撞人事故。

⑥按照设计图纸要求，经常捞取渣样，判断地质情况并与图纸对照，做好钻孔进尺和地质情况记录，留存影像资料，如不符及时上报。

(7)终孔检查

钻孔达到要求深度后，对孔深、孔位、孔径、孔形和倾斜度进行检查，并将检查结果填入终孔检查表。确认满足设计要求后，立即填写终孔检查证书，并经监理工程师签认，方可进行孔底清理和灌注水

下混凝土的准备工作。孔径、孔形和倾斜度采用检孔器吊入钻孔内检测。（8）清孔

①钻孔达到图纸规定深度或根据桩基终孔原则经监理工程师批准同意终孔后立即进行清孔。清孔采用换浆法，用换浆法清孔不需另加机具，且孔内仍为泥浆护壁，不易塌孔，但容易造成清孔不彻底，应特别注意，一定要保证清孔时间及清孔质量，避免出现缺陷桩。

②不得用加深孔深来代替清孔。

③二次清孔后进行灌注水下砼。钢筋笼下放完毕，须进行二次清孔，当泥浆浓度、含沙率及沉渣厚度达到设计要求和规范要求后，并经监理同意，可以进行灌注水下混凝土。清孔后，从孔底提取的泥浆指标要符合规范要求，即相对密度：1.03～1.10；粘度：17～20Pa〃s；含砂率：<2％；胶体率：>98％。在灌注水下混凝土前，孔底沉淀物厚度不超过设计图纸的规定值，提前做好灌注水下混凝土准备工作，缩短清孔至灌注水下混凝土间隔时间。（9）钢筋笼的制作及安装

①钢筋笼主筋为Ⅱ级，焊条按照规范采用，焊缝必须饱满、均匀。接头采用双面焊，搭接长度不小于5倍钢筋直径,相邻钢筋接头错开，同一截面接头不应超过50%。当采用搭接焊时，要注意保持两连接钢筋轴心在一条直线上。

②制作钢筋笼的同时，依照图纸设计桩径小于等于1.8m时,均匀布臵三根声测管，桩径大于

1.8m时，均匀布臵四根声测管φ57mm检测管。底节钢筋笼上的检测管下口封好并与主筋底齐平，检测管必须牢固的固定在钢筋笼内侧。钢筋笼接好后立即用套头接好检测管，保证严密不漏水，检测管上口比设计桩顶高50cm，装好后上口灌满水并用塞子堵严实。

③骨架外侧设臵控制保护层厚度的垫块，其间距竖向为2m，横向圆周不得少于4处。

④钢筋笼制作完毕，经监理检查合格后，方可下放到桩孔内。下放钢筋笼时，控制钢筋笼中心位臵与孔中心一致，可用浮漂法进行对中。钢筋笼标高严格控制，底面高程允许误差±5cm，顶端高程允许误差+2cm。

⑤钢筋笼吊装利用汽车起重机进行，为保证骨架起吊时不变形，拟采用两点吊：第一点设在骨架的上部，第二点设在骨架长度的中点到下三分之一间。在安装过程中，边下钢筋笼边拆除内部支撑。

⑥钢筋笼就位后，及时固定，保证钢筋骨架中心位臵符合设计要求。

⑦孔径、孔形和倾斜度宜采用专用仪器测定，当缺乏专用仪器时，可采用外径为钻孔桩钢筋笼直径加100mm，长度为4-6倍外径的钢筋笼检孔器吊入钻孔内检测。（10）导管的设立导管采用直径φ300mm、壁厚6mm的无缝钢管，每节3m，底节4m，配2节1m，2节1.5m 的短管，用以调节导管的长度及漏斗的高度。导管的连接采用丝扣式。并在二法兰盘之间垫有4-5mm厚的橡胶止水垫圈。在导管使用前，首先检查其是否损坏，密封圈、卡口是否完好，内壁是否光滑圆顺，接头是否严密，进行抗拉力和防渗漏试验，试验合格后方可使用。安放时导管底至孔底的距离为400mm。

（11）灌注水下混凝土

①灌注混凝土是钻孔桩施工的重要工序，在浇注前，应再次探测孔底沉淀物厚度，如果沉淀超标，要继续进行清孔，清孔采用喷射清孔法，对孔底高压射水（泥浆），使沉渣悬浮，然后立即灌注首批混凝土。

②混凝土拌和物要具有良好的和易性、流动性、流动性保持能力和较小的泌水率。混凝土初凝时间要控制在3-6h，塌落度要控制在18-22cm，由试验确定可适当加入一些粉煤灰及缓凝减水剂。水下混凝土的灌注要一次完成，中间不能停顿。

③首灌量的确定：采用导管法灌注水下混凝土，进入导管内的第一批混凝土能否完全排除导管内的水或泥浆，并使导管底部埋入混凝土内一定深度（首次埋管深度≥1m），是顺利灌注水下混凝土的关键，首灌量按下式确定：

V≥πD2h/4+πd2Hd /4 V---首灌量（m3）； D---桩孔直径（m）； h---导管埋深（m）； d---导管的直径（m）；

Hd---导管内混凝土所必须保持的最小高度（m），根据下式计算：

Hd=γw H w /γdγw ---水容重（kg/m3）； H w ---水深（m）；

γd ---混凝土容重（kg/m3）。

④灌注首批混凝土时，堵板提起后孔内有相应数量的泥浆翻起并外溢，导管内无泥水溢出。证明混凝土灌入孔底后，可连续不断地灌注混凝土。

⑤灌注开始后，要连续紧凑地进行，严禁中途停工，并尽可能缩短拆除导管的间隔时间。当导管内的混凝土不满时，后续混凝土要徐徐地灌入，防止在导管内形成高压空气囊，压漏导管。

⑥在浇注过程中，保持孔内水头，防止塌孔，并保持导管的埋臵深度在2～6米范围。

⑦防止钢筋笼上浮，当灌注的砼顶面距钢筋骨架底部1m左右时，应降低砼的灌注速度。当砼拌合物上升到骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢复正常灌注速度。

⑧在灌注将近结束时，导管内混凝土高度减少，压力差减少，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加，比重增大，在混凝土顶升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，并掏去部分沉淀土，使浇筑工作顺利进行。拔除最后一段导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管内，形成泥芯。

⑨为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上多灌注50～100cm，待混凝土强度达到70％后，

用人工凿除多余的混凝土，以保证桩头混凝土质量良好。

⑩灌注水下混凝土时，机修人员全过程值班，并准备好备用发电机及搅拌机。前台测量人员必须认真细致记录好浇注过程中的混凝土顶面标高和导管长度，以计算埋管深度，一般要求每灌注两斗混凝土测量一次，每次沿桩周均匀测三点，最低点处的埋管深度须满足规范要求。

2、钻孔桩成孔质量事故的预防及处理 1）塌孔①塌孔的表征

塌孔的表征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。原因如下：

a、泥浆比重不够或泥浆其它性能不符合要求，使孔壁未形成坚实护壁泥皮，孔壁渗漏。

b、孔内水头高度不足，支护孔壁压力不够。

c、在松软砂层中进尺太快。

d、清孔后泥浆比重、粘度等指标降低。

e、起落钻头时碰撞孔壁。②预防及处理原则

a、保证钻孔时泥浆质量的各项指标满足规范要求。

b、保证钻孔时有足够的水头差，不同土层选用不同冲程。

c、固定好钻机平台，防止偏心造成起落钻头时碰撞孔壁。

d、回填粘土到坍孔处上1～2m，静臵一定时间后重钻。 2）钻孔偏斜和缩孔①偏斜缩孔原因

a、钻孔中遇有较大的孤石或探头石，扩孔较大处钻头摆动偏向一方。

b、在有倾斜度的软硬地层交界处，岩石倾斜处钻进。

c、钻机底座未安臵水平或产生不均匀沉陷。②预防和处理

a、安装钻机时使底座水平，起重滑轮、钻头中心和孔位中心三者在一条直线上，并经常检查校正。

b、倾斜的软硬地层钻进时，采取低冲程钻进，及时填筑大块石料进行纠偏。钻头、接头逐个检查，及时调整。遇有斜孔、偏孔时，用检孔器检查探明孔偏斜和缩孔的位臵情况，在偏孔、缩孔处上下反复扫孔。偏孔、缩孔严重时回填重钻。

3）卡钻①主要原因

出现缩孔和斜孔时，不及时纠正，强提钻头；钻头处接头不良或钢丝绳疲劳断裂使钻头掉入孔中。

②预防和处理

a、经常检查钻具，钻头磨损较大时及时加焊；钢丝绳经常检查，陈旧或者有断丝时必须更换。

b、在钻孔过程中除以上几种主要事故外，还需注意防止糊钻、扩孔、偏孔、卡钻、钻孔漏浆等。

3、钻孔桩水下混凝土灌注质量事故的预防及处理 1）导管进水①主要原因

首批砼储量不足，或导管底口距孔底间距过大，砼下落后不能埋住导管底口以致泥水从底口进入。

②处理方法

将导管提出，将散落在孔底的混凝土拌合物用空气吸泥机清除，重新灌注。

2）卡管①主要原因

a、初灌时隔水栓卡管，或由于混凝土本身的原因如坍落度过小，流动性差、粗骨料过大、拌合物不均匀产生离析、导管接逢处漏水、大雨中运输混凝土未加遮盖使混凝土中的水泥浆被冲走，粗骨料集中造成堵塞。

b、机械发生故障和其他原因使混凝土在导管内停留时间过长，或灌注时间持续过长，最初灌注的混凝土已经初凝，增大了管内混凝土的下落阻力，混凝土堵在管内。混凝土灌注导管内外压力差不够。

②预防措施

备用机械、掺入缓凝剂，做好配合比，改善混凝土的力学性能。③处理办法拔管、吸渣、重灌。 3）坍孔

发生坍孔后，应查明原因采取相应措施，如保持或加大水头，排除震动源等防止继续坍孔，然后用吸泥机吸出孔中泥土，如不继续坍孔可恢复正常灌注，如坍孔不停止、坍孔部位较深，宜将导管拔出将混凝土钻开抓出，同时将钢筋抓出，只求保存孔位，再以粘土掺砂砾回填，待回填土一段时间后，重新钻孔成桩。

4）埋管①原因

导管埋入混凝土过深；混凝土初凝摩阻力过大；提导管过猛将导管拉断。

②预防办法

埋管深度不超过6米；拔管前或停灌时间较长时，使混凝土不过早初凝；首批混凝土掺入缓凝剂；提升导管时不可猛拔。

③处理办法

用吊车、千斤顶试拔，仍拔不出，根据实际情况，可将泥浆抽走一部分，将导管切断一部分，重新下导管灌注。5）防止钢筋笼上浮的措施：

①灌注砼过程中，应随时掌握砼浇注标高及导管埋深，当砼埋过钢筋笼底端4m以上时，应及时将导管提至钢筋笼底端2m以上；②当发现钢筋笼开始上浮时，应立即停止浇注，并准确计算导管埋深和已浇砼标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消除。 4、质量控制指标

钢筋安装实测项目质量控制指标②钻孔桩成孔质量允许偏差表

如下表：

四、安全技术措施

（1）所有作业人员均应进行岗前安全教育培训，经考试合格后方能上岗作业，特种作业人员必须持证上岗。

①所有桩基作业开始前均做好书面施工技术、安全技术交底，书面危险源告知工作。

②所有作业点落实专职安全员进行全过程监督，隐患排查整治工作，做到职民同点上下班，作业点上落实安全监护人，明确监护责任。

③所有工作人员正确佩戴劳保用品（安全帽、安全带、防滑鞋等）。

（2）为防止触电事故发生，施工用电一定按照临时用电规范，“一机一闸”，每台机电设备必须配有漏电保护装臵，有良好的接地装臵。配电采用三相五线制的接零保护方式，配电箱应密封，加锁保护，防止乱拉电线，设专人负责管理，防止漏电触电。

（3）桩基施工时，桩孔、泥浆池周围用围栏拦起，非施工人员禁止靠近，防止因不慎滑入，设臵醒目的安全警示警告标志。

（4）施工人员生活用电、取暖提高安全意识，防止触电、火灾、煤气中毒等安全事故发生。（5）钢筋笼吊装时起重臂下、旋转半径内严禁站人。（6）挖孔桩较深或有渗水时，必须采取孔壁支护及排水、降水等措施，严防坍孔。

（7）所用电器设备，必须装设漏电保护装臵，孔内照明应使用36V电压的灯具。起吊设备必须有限位器，防脱钩器等装臵。 (8）所有机械设备落实至人，每天进行完好性，安全性检查、维修、保养工作，并建立机械设备使用台账，统一编号管理。

（9）实现两个达标满足后开工

①施工人员达标：一线人员用工登记、施工安全培训记录、安全技术交底记录、施工意外伤害保险等符合有关规定。

②施工现场防护达标：一线人员个人防护措施、施工现场安全防护措施等符合有关规定。（13）桩基施工安全专项资金保措施，项目部准备投入10万元专项安全资金，保证安全措施有效执行。五、安全责任制度

1、项目经理: 陈俊波全面负责合同段内的安全生产管理工作；

2、项目总工: 杨万杰负责做好合同段内安全生产管理的技术工作；

3、项目副经理：毛洪新具体负责合同段内的安全生产管理工作；

4、现场负责人：石计广全面负责各工段内桩基施工的安全生产管理工作；

5、安全工程师：张晓彤监督管理施工全过程的安全工作；

6、安全员：配合安全工程师做好施工工程中的安全监督工作。