2.6.1工艺概述
本施工工艺标准根据钻机的不同性能，可使用于黏土、亚粘土、砂土、亚砂土、风化岩、岩石等地质类型，在有地表水、地下水的地质也同样适用。回旋钻孔施工按泥浆循环类型可分为正循环回旋钻和反循环回旋钻。正循环回旋钻孔工艺特点：泥浆通过钻机的空心钻杆，从钻杆底部射出，底部的钻头在回旋时将土层搅成钻渣，钻渣被泥浆悬浮，随着泥浆上升而流到孔外，泥浆经过净化后，再循环使用。反循环回旋钻孔工艺特点：同正循环相反，泥浆由钻杆外流（注）入井孔，用泵吸（泵举）或气举将泥浆钻渣混合物从钻杆中吸出，泥浆经净化后再循环使用。若是护筒嵌入岩层中可采用清水钻孔。 2.6.2 作业内容
本工艺主要作业内容为：场地平整或钻孔平台搭设、设备安装、泥浆调制、钻进施工、泥浆循环处理及清孔、钢筋笼加工及安装、混凝土灌注。
2.6.3质量标准及检验方法
《铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10415-2003
《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424－2010
《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10753—2010
《铁路工程基桩检测技术规程》（TB10218－2008）
2.6.4 工艺流程图
图2.6.4-1回旋钻机成孔工艺流程图
2.6.5 工艺步骤及质量控制
一、施工准备
1、技术准备
①．熟悉和分析施工现场的地质、水文资料，编制钻孔灌注桩单项施工组织设计，针对不同的地质情况，对钻杆、钻具、斗齿、护筒、泥浆、清孔工具、检测等施工机械与设备进行选择和优化。
②．逐级向施工人员进行技术、操作、安全、环保交底，确保施工过程的工程质量、环境保护和人身安全。
③．熟悉施工现场环境，摸清邻近区域内的地下管线（管道、电缆）、地下构筑物、危险建筑、精密仪器车间等的分布情况。
④．开工前，对设计单位移交的导线点、永久的水准点进行复测；按施工现场的实际情况加密导线点和水准点，并与相邻标段联测。根据坐标控制点和水准控制点进行桩位和高程放样。
⑤．混凝土配合比设计及试验：按混凝土设计强度及耐久性要求，做水下混凝土配合比的试验室配合比、施工配合比，满足相应标准钻孔桩灌注混凝土的要求。
2、主要施工机具：
①钻孔设备：钻机、相应地质的钻头、钻杆、钢护筒等
②配套设备：挖掘机、装载机、吊车、泥浆泵、钻渣运输车等。
③安全设备：防水照明灯、安全帽、救生衣等。
④混凝土灌注设备：混凝土拌和站、供电设备、混凝土运输车、导管、下料斗等。
⑤钢筋加工、安装设备：钢筋笼成套加工设备、电焊机、吊车等。
3、材料准备
（1）造浆材料：钻孔泥浆选用不分散、低固相、高粘度的PHP优质膨润土化学泥浆。泥浆由优质膨润土、碱（Na2CO3）、羟甲基纤维素（CMC）和聚丙烯酰胺（PHP）等原料组成。泥浆的性能与指标：
①比重：钻孔泥浆比重以1.05～1.1为宜。
②粘度：一般地层以16～22S为宜，松散易坍地层以19～28S为宜。
③含砂率：新制泥浆含砂率应小于2%，循环泥浆不得超过4%。
④胶体率：新制泥浆胶体率应大于95%。
⑤PH值：大于6.5。
⑥泥皮厚：小于3mm。
泥浆配制应由试验人员反复试验，做出合理的配合比后，投入生产。在制浆或钻孔过程中试验人员要经常检测泥浆的各项指标，使之满足钻孔需要，不合格时应及时调整。
三维网页（2）原材料：钢筋、水泥、沙子、碎石、水等，由材料员和试验人员按规定的频次检验，确定原材料是否符合质量标准。
（3）外加剂：经过配合比试验确定的外加剂。
4. 作业条件
（1）混凝土配比已批准，拌和站已标定，各种材料已检验，钢筋笼已验收，各种机械设备均能正常使用。
（2）开工前施工现场要完成“三通一平”，施工用的临时设施准备就绪，特别是施工便道要保持畅通、湿润，钻机、吊车、混凝土能够到孔口。
（3）准备好泥浆池、备好造浆黏土（如果需要造浆），布置好出渣道路。
（4）工段长或现场技术员对操作工人进行二级技术、安全、环保交底。
（5）必要时，在正式施工前应做成孔试验。
二、测量放样
根据复测的导线点、水准点成果对桩基础进行中桩和高程放样。
三、钻孔平台
陆上或浅滩钻孔可直接在地面或岛面进行钻孔。
水上施工可结合地质情况、承台基础综合考虑钻孔平台。钻孔平台可单独设置定位桩进行搭设，也可
以利用承台施工的围堰或吊箱顶作为钻孔施工平台。平台上设置钻孔泥浆及循环管路系统、泥浆沉渣箱、泥浆净化器等设备；平台外围设置安全走道，布设防护栏杆并挂设安全网。
四、埋设护筒
（1）在陆地上施工，可挖坑埋设护筒，使护筒平面位置中心与桩设计中心一致，护筒顶宜高出地下水位或潜水压力1～2m ，高出原地面 30～50cm 。护筒埋设深度：在粘性土中不宜小于 lm ，在砂
土中不宜小于1.5m ；在软土中护筒埋深应根据具体情况确定。
（2）桩基础位于水中，护筒可以用钢板卷制而成，护筒较深可以分节做，组拼就位。下沉护筒有压重、振动锤击并辅以筒内除土等方式，护筒底应埋入局部冲刷线以下不小于 1.0～1.5m ，埋入河床稳定土层深度一般为2～4m，地质情况复杂时应通过计算确定。当采用钢护筒受力作为钻孔平台时，钢护筒的深度应满足受力需要。
（3）钢护筒埋设完毕后，复核护筒的中心坐标位置和高程。
五、钻进成孔
（1）钻孔前应对钻孔的各项准备工作进行详细检查，钻孔时应按设计资料及实际地质情况绘制地质剖面图，并与钻探资料比较。钻机安装检查合格，泥浆制备达到要求后，方可开钻。
（2）开钻初期，应以手动给进方式慢慢下放钻头，低转速低转压，慢进尺钻进，以保证孔的垂直度，待钻至护筒以下1m后，再逐渐增加钻压、转速和进尺，进入正常钻进阶段，并根据地质强度和钻进、排渣情况，逐步调整转速和钻压值，使钻机进入“液控”恒压自动给进工作状态。
（3）在岩层中钻进时，钻压应由小逐渐加压，并经常捞取钻渣，观察钻渣颗粒情况，当钻渣颗粒大小均匀，且最大颗粒粒径接近3～5cm时（楔齿钻头），不宜再继续加压；钻进参数选择的一般原则：在岩层与岩层交界面处宜采用较小钻压较低速钻进；岩面倾斜、岩石破碎或岩层构造一边软一边硬宜采用较小钻压，较低转速钻进；岩面平整，岩石完整时宜采用大钻压，高转速钻进，岩层构造可参照地堪资料和邻孔钻孔情况叛断。
（4）正常钻进过程中，必须遵照减压钻进的原则进行，要求在孔底钻压值不超过钻具（钻头、钻杆及配重块重量之和）扣除浮力后的80%。
（5）钻进成孔过程中，护筒内水位要保持高于河水位以上，护筒内补水要及时，使孔内泥浆面始终超过外侧水面1～2.5m以上；也可采用循环水的方法省去补水设备，排渣中断时，应立即将钻头提起，待有钻渣排出时再慢慢下放钻头。
（6）反循环钻杆接长时，应先停止转盘转动，并使反循环系统延续工作至孔底，钻渣基本排净，再接长钻杆，然后将钻头下放至孔底以上20～30cm处，送风并启动反循环系统，待流动正常后，再慢慢下
放钻头，调整钻压及转速继续钻进。即开钻时，应先送风，后给进，停钻时，应先提钻头，后停风。钻杆连接螺杆应拧紧上牢，认真检查密封圈，以防钻杆接头部位漏水漏气，使反循环无法正常工作。
（7）正常钻进时，应参考地质资料掌握土层变化情况，及时捞取钻渣取样，判断土层，及时详细地填写钻孔施工记录表；并根据核对判定的土层及时调整钻进参数。值班人员要准确测量钻具、钻杆长度并做好标记，以此来测定钻孔深度。当经过测量换算，确认进尺已达设计标高时，应立即停止钻进，并将钻头提起钻约30cm，转速由高变低空转5～20min，将孔底钻渣排净。
数字模型（8）钻杆拆除前应反复复核孔深，经确认已达设计标高时方能拆除钻杆，清孔后用校核后的测绳（用长钢尺对浸湿的测量绳进行校核，应经常校核）测出孔深，用测锤（按规范要求制作）测量孔底沉渣厚度。
变压器蝶阀
（9）每次钻机移位再对中时，要求对准第一次钻进时的钻孔中心，偏差不大于5mm。
（10）钻孔作业分班连续进行，如确因故须停止钻进时，将钻头提升放至护筒内或安全位置、以免发生埋钻事故，经常对钻孔泥浆抽检，不符合要求时要及时补充或调制泥浆。
六、成孔检查
钻孔完成后应用探孔器检测孔径，用测壁（斜）仪或钻杆垂线法检查倾斜度，用长度符合规定的探孔
器上下两次检查孔是否合格，合格后方可清孔。
七、清孔
用换浆、抽浆、掏渣、空压机冲气、泥浆置换等进行清孔，至孔底浆液符合要求，经一段时间间隔后，试验人员在现场用标准比重仪实测，达到要求且沉淀也满足要求后停止清孔，移动钻机。
清孔完毕后，首先值班技术人员和质检工程师进行首检，然后通知主管工程师检孔，最后通知组织监理共同对成孔进行验收检查，孔径及孔形检查用检孔器检查，孔深和孔底沉渣用标准测锤检测。
八、钢筋笼吊放与灌注混凝土
与一般钻孔桩相同详见2.9钻(挖)孔桩混凝土施工。
九、可能出现的情况以及处理措施
（1）卡埋钻的控制措施
卡埋钻是钻孔桩最易发生的施工事故，因此，施工过程中应采取积极主动的措施加以预防。当钻机施工时出现卡埋钻现象时，采取切实可行的措施及时进行处理施工事故。
处理卡埋钻的方法如下：
处理卡钻应先弄清情况，针对卡钻原因进行处理。宜待钻头有松动后方可用力上提，不可盲动，以免造成越卡越紧。在打捞过程中，要继续循环泥浆，防止沉淀埋钻。
①卡钻不宜强提以防坍孔、埋钻。宜用由下向上顶撞的办法，轻打卡点的石头，有时使钻头上下活动，也能脱离卡点或使掉入的石块落下。直接起吊法：采用吊车直接向上起吊即可。
②钻斗周围疏通法：即用水下切割或反循环等方法，清理钻筒周围沉渣，然后起吊即可。
③采用水下爆破提钻方法震松卡钻钻头，再用卷扬机和链滑车同时提拉。
（2）埋钻处理方法
发生掉钻事故后，要及时了解掉钻深度、钻头型式、地层情况、水位高低等情况，制定相应的处理方案。具体处理分以下几种方法：钻头上焊有打捞环的，可以下打捞钩将钻头捞出；如果是钢丝绳拉断引起的，钻杆外还有残留钢丝绳，则重新连接钢丝绳，若没有残留钢丝绳，则用两台吊机结合副卷扬交叉拔起钻杆和钻头；若钻头掉入孔中较深的位置且与孔壁卡紧，先采取措施扩孔，在下长护筒护壁进行打捞。
（3）坍孔的处理方法
钻孔过程中发生坍孔后，要查明原因进行分析处理，可采用加深埋护筒等措施后继续钻进。根据现场情况也可在泥浆中加入大量的干锯末，同时增大泥浆比重(控制在1.15～1.4之间)，改善其孔壁结构。钻头每次进入液面时，速度要非常缓慢，等钻头完全进入浆液后，再匀速下到孔底，每次提钻速度控制在0.3～0.5m/s。坍孔严重时，应回填重新钻孔。钻孔过程中若发现有塌孔现象时，应立即提取钻头，停止泥浆循环，拆除钻具，向孔内抛填粘土至塌孔部位以上2～3m，静置3～5天后安装钻机重新钻孔。
（4）斜孔、扩孔、缩孔预防及处理措施
①安装钻机时要使转盘、底座水平、起重滑轮缘，固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查校正。
②采用减压钻进施工，钻压小于钻具重量的80%（扣除水浮力），以中低速钻进，保证钻孔垂直度。
③钻进过程根据不同的地层控制钻压和钻进速度，尤其在变土层位置、护筒口位置更要采用低速钻进。化学泥浆
④选用优质泥浆护壁，加强泥浆指标的控制，随时注意孔内泥浆液面的变化情况，孔内泥浆应始终高于孔外1.5m～2m，需要时补充新制泥浆，保持孔壁的稳定。
⑤若出现斜孔，应扫孔至倾斜位置，慢速来回转动钻具，钻头下放时要严格控制钻头的下放速度，借钻头的重量来纠正孔斜。
⑥扩孔一般表现为局部的孔径过大。在土质松散地层处或钻头摆动过大，易出现扩孔，扩孔发生原因同坍孔相同，轻则为扩孔，重则坍孔。若只是孔内局部发生坍塌而扩孔，仍能钻到设计深度则不必处理。若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。
⑦缩孔一般表现为钻机钻进时发生卡钻，提不出钻头或提钻异常困难。缩孔原因主要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。为防止缩孔，要使用失水率小的优质泥浆护壁并须高转速少进尺，并复钻二、三次；或者使用卷扬机吊住钻头上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直到使缩孔部位达到设计孔径要求为止。
2.6.6 施工机械及工艺装备
施工机械及工艺设备主要有：回旋钻机、起重机、装载机、运渣车或船、电焊机、泥浆搅拌机、泥浆泵、泥浆检测仪器、测量仪器（如全站仪、水准仪）等机械设备须有出厂合格证及相关证件。
2.6.7 作业组织
本工艺根据工种按照一台回旋钻机作业进行人员配置，若多台回旋钻机作业时，除回旋钻机机手需另
配置外，其他工种人员可以共用，其人员相应进行调整。具体工作及人员配置见表2.6.7－1 回旋钻机作业人员配置表。
表2.6.7－1 回旋钻机作业人员配置表（单孔）序号工种人数主要职责
墙壁之间1 回旋钻机机手 4 操作、记录、保养、维修
2 拌浆工 2 泥浆配置、拌浆、保养设备
3 辅助工
4 拆装护筒、清孔、泥浆控制、下钢筋笼、灌注混凝土
4 电焊工 1 钻具修补、护筒修补、钻杆修补
5 机械设备员 1 设备管理
6 施工 1 技术管理
7 测量员 1 测量放线
8 质检员 1 质量检查控制
9 材料 1 材料管理
10 试验员 1 质量控制
2.6.8 生产效率
由于大直径和小直径钻孔速度有较大差异，同时相同地质情况水上钻孔速度较岸上低。当钻孔为水上大直径时取小值，岸上小直径时可取大值。其参考值见表2.6.9-1钻孔桩钻孔速度参考值。
2.6.9 安全生产及环境保护
一、安全生产措施
1. 应遵照执行《铁路桥涵工程施工安全技术规程》（TB10303-2009）和《桥路工程基本作业施工安全技术规程》（TB10301-2009）。
调节臂
2. 钻孔作业人员注意孔内地层变化情况及机器运转情况，出现异常，立即停钻。钻机停钻，必须将钻头提出孔外，不得滞留孔内，同时覆盖井口。
3. 确认施工现场无电缆、光缆、地下管道等掩埋物。各类钻具要设置保险绳，避免掉入孔中。
4.泥浆池的周围必须进行围护，防止人掉进泥浆池。
5.钻孔过程中注意操作人员不能靠井口太近，以防掉进孔内。
6.进人施工现场的人员必须严格遵守施工现场安全管理规定，戴安全帽，非施工人员不准进人施工现场，上级来人及参观人员进人施工现场须有安全员引导。
7.雨季应对现场做好排水工作，防止回旋钻机基础软化导致钻机倾斜或倒塌，确保道路通畅。孔口周围应有挡水措施，防止雨水流人孔内。
8.冬季施工时，防止回旋钻机基础冰冻融化后导致钻机倾斜或倒塌，同时确保混凝土灌注及灌注后满足冬季混凝土施工规范要求。
二、环境保护措施
1.施工中废油、废水、废渣按指定地点排放，以避免污染空气和水源。不任意损坏农田和水利建设及交通设施。
2.钻孔封孔时的泥浆，应通过泥浆循环净化系统进行回收和利用，必须废弃时经检查合格后才能排放，否则应清理指定的地点进行处理，并注意防止或减少环境污染。
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