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1、浅层气富集区海上长大钻孔桩快速施工相关技术 摘要 杭州湾海域具有复杂多变的海洋水文地质条件 浅层气富集区海上长大钻孔桩施工国内外尚无先例 是对钻孔桩施工的重大挑战 为保证钻孔质量 减少钻孔事故 需要连续快速作业 该技术可为类似工程提供借鉴 1 工程概述 1 1概况主体全长5 35km 共108个墩位钻孔桩布置及主要参数 F01 F17 深水区 F17 F108 1 工程概述 1 2工程特点及难点 1 工程概述 1 2工程特点及难点 1 工程概述 1 3主要技术要求 2 工艺流程 3 浅层气预排放 3 1浅层气分布及特点可燃性强 有强烈喷发的可能 分布在标高 50m以下的粉细砂层 不确定因素多气
2、井分布图 零星放气井 集中放气井 3 浅层气预排放 3 2 集中排放控制原则均衡放气原则 缓慢均衡放气 注重压力的动态平衡 筛管设置深度要准确安全性原则 放气作业早于钻孔作业一段时间 注重防火 防喷的措施 不影响主体结构施工经济性原则 针对本地区的气藏特点 借助油气开采通用设施和技术 采用简易放气法 3 浅层气预排放 3 2 集中排放操作要求集中排放在钻孔桩施工前6个月进行 用打桩船设置钻孔及操作平台 单井放气需要2个月 施工前仔细核对地质资料 对存在浅层沼气的地段应了解沼气的分布范围 埋置深度 压力及储量大小 在钻进进入含气层时 采取慢速减压钻进措施 并加大泥浆比重 加强泥浆护壁 防止因少量
3、气体逸出引起孔壁坍塌 3 浅层气预排放 3 3零星放气施工零星放气利用钻探船抛锚定位直接钻探放气 4 钻孔桩快速施工 4 1钻孔平台设计与施工 设计原则满足平台在风 浪 潮作用下的安全要求 基于标准 有利于平台的周转 结构标准化 模块化 能和栈桥有互换性 满足钻孔施工需要 4 1钻孔平台设计与施工 平台结构形式钻孔平台分为钻孔区 施工通道区和材料堆放区 基础采用打入式钢管桩 纵 横梁均采用标准的 321 贝雷桁架 上铺正交异性桥面板 钻孔平台分为2个区域设计 F01 F17号墩为深水区 F18 F108号墩为浅水区 深水区钻孔平台平面布置图 深水区钻孔平台侧面图 4 1钻孔平台设计与施工 平台
4、施工钻孔平台钢管桩基础采用导向架定位 履带吊配合振动锤进行振沉 纵横贝雷梁利用人工配合履带吊进行施工 桥面板进行模块设计加工后 运至现场利用人工配合履带吊进行拼装 定位架 钢桩定位 DZ60振动锤 液压夹具 钢管桩基础 钢桩振动下沉 321型贝雷梁 正交异性板 打桩定位架 纵横梁及桥面板铺设 4 2 钢护筒施工 方案比选直接锤击下沉技术 180 重24t 长30m 240 重36t 长38m受起重设备能力限制 能否实现射水 取芯辅助下沉技术先钻孔后下沉技术 4 2 钢护筒施工 机械设备选型钢护筒振动设备选型遵循下面的原则 振动设备起振力大于桩土之间的摩擦力并满足最小振幅的要求 满足起吊设备的吊
5、重要求 精确计算互相影响 必要振幅A0 cm 的确定 偏心力矩K kg cm 的确定 起振力P0 kg 的确定 4 2 钢护筒施工 振动设备选择计算参数表起重设备满足回转半径6 0m时起吊重量大于桩锤重量的原则 选择QUY80履带式起重机作为起吊设备 4 2 钢护筒施工 钢护筒振沉采用QUY80履带式起重机配合DZ180型振动锤进行 钢护筒 DZ180振动锺 液压夹具 定位器 4 3钻孔机械设备选型 钻孔机械设备选型遵循如下原则 具有足够大的转盘扭矩 200kN m 能够满足长大钻孔桩气举反循环要求 气压0 7MPa 可以实现泥浆分离功能 含砂率2 以下 4 3钻孔机械设备选型 钻孔机械主要配
6、套设备关系图 选配的钻机主要技术参数表 QJ250 1钻机 与钻机相配套设备主要技术参数 ZX250泥浆分离器 MH110空压机 4 4 钻进工艺 选择适宜的钻机及配套设备 是快速施工的关键 采用正反循环钻进工艺 合理确定正反循环界面 泥浆分离器净化泥浆 提高钻进效率 采用不同钻速 钻压 适时调整泥浆性能 保持孔内液面高度 加强护壁 钻孔必须连续进行 采用超声波侧壁测定仪对孔深 孔径和孔形进行快速检测 二次清孔 控制沉碴厚度 4 5 钢筋骨架制作安装 关键工序 控制接头数量及质量 通过加大节长 减少分节数 最终减少接头数量 提高接头连接质量 采用长线法施工 提高对接精度 加快接头连接速度 经对
7、比采用钢套筒冷挤压连接 控制套筒挤压压痕质量 加快螺旋筋卷制速度 发明螺旋筋卷制机技术 各种钢筋接头的优缺点比较 螺旋筋自动卷制机 加工完成的一节钢筋笼 钢套筒挤压接头施工 4 6 水下混凝土灌注 导管 快速卡口式接头混凝土灌注 搅拌设备 HZS120搅拌站2台 8m3 h运输车5台 控制首灌用量及灌注过程导管埋深海工混凝土在满足质量前提下 保持工作性能 坍落度 灌注总时间控制 5 8h桩头高度控制 溢浆口合理埋设高度 首灌 混凝土灌注 4 7 钻孔桩检测技术 超声波侧壁检测仪 采用KE 400超声波侧壁测定仪测试钻孔的垂直度 坍落状况 直径等侧壁状态 将探测器放入孔内的泥浆中 即可同时测出四
8、个方向的侧壁状态钻孔桩超声波检测技术 采用RS ST01D P 跨孔自动超声波检测仪检测桩沿深度方向的连续性 缺陷 离析 夹泥等情况 评估混凝土的质量 并确定缺陷的位置 自平衡静载试验技术 把荷载箱埋入桩内 将荷载箱的高压油管和位移棒引到地面 由高压油泵向荷载箱充油 荷载箱将力传递到桩身 其上部桩身的摩擦力与下部桩身的摩擦力及端阻力相平衡 自平衡来维持加载 4 7 钻孔桩检测技术 超声波侧壁检测仪 跨孔自动超声波检测仪 荷载箱 5 实际应用情况 5 实际应用情况 5 实际应用情况 混凝土灌注记录 6 结束语 结论 本文论述了海上长大钻孔桩快速施工的整套技术 具有一定的特点 可为类似工程提供借鉴
9、 我国幅员辽阔 随着国民经济的发展 类似跨海大桥基础施工将越来越多 大力推广与应用海上长大钻孔桩快速施工技术前景广阔 浅层气富集区海上长大钻孔桩施工国内外尚无先例 集中排放与零星排放相结合 采用石油系统采集天然气设备进行可控制放气 填补了该项技术的空白 采用了一系列新的检测技术和设备 新的钻孔泥浆分离器 新的导管卡口技术 可在钻孔桩施工中推广使用 6 结束语 建议 国内缺乏振动设备选型计算的相应理论 主要以经验为准 实践也证明与国外理论计算数据存在一定的偏差 建议专家开展此类研究 制定规范标准 双根钢筋挤压操作较困难 速度较慢 对接质量难控制 建议有关厂家开发双根钢筋挤压接头技术 钻机选型完全以经验为基础 建议深入研究 建立以扭矩等主要技术参数的计算公式 使选型有理论依据 汇报完毕 谢谢大家 祝各位领导身体健康
