浅析油田井架混凝土桩基础的施工

　　摘要：井架作为钻机系统设备中的关键部分，其安全性能直接关系到整套钻机系统的安全生产。而做为井架的桩基础来说，它为钻机提供钻井全过程的安全作业，承受并向地基传递由上部钻井设施传递过来的载荷。因此，桩基础的施工十分重要，本文浅析混凝土桩基的施工。

　　关键词：井架,混凝土,桩基础

　　井架作为钻机系统设备中的关键部分，其安全性能直接关系到整套钻机系统的安全生产。而做为井架的桩基础来说，它为钻机提供钻井全过程的安全作业，承受并向地基传递由上部钻井设施传递过来的载荷。因此，桩基础的施工十分重要。油田井架的桩基础有混凝土结构和钢结构等多种，本文以石灰岩地区的钻井为例浅析混凝土桩基的施工。

　　针对石灰岩地区裂隙发育的不利情况，充分考虑钻进的工艺和钻机的型号配备，同时考虑工期安排和施工组织拟选用回旋钻机。同时配备大型冲击钻机，以发挥其在施工中的优势。

　　一、覆盖层钻进

　　在钢外护筒全部施打就位并通过监理验收合格后，吊装工字钢调平，吊放钻机轨道就位，吊装并调试钻机。采用钻机进行覆盖层的钻进。钻进使用Ф2700毫米刮刀钻头，用优质泥浆护壁，每墩利用没有施工的钢护筒设置泥浆池，配3～4台8PS泥浆泵，反循环钻进，钻机采用电缆供电，同时配2台200KW发电机备用。在钻进成孔过程中，应保持孔内泥浆液面始终高于孔外水面2米以上，并根据不同的地质情况调整泥浆的各项指标。在钻进过程中采用标高控制和查看岩渣两种手段进行严格控制。在钻进将达到地质钻探所显示的岩面标高以上一米时应减压慢速钻进，防止钻进到岩面破碎处，大量漏浆引起塌孔事故。岩面上有斜面岩时，钻进时应减压减慢进尺，并准备黄泥等堵漏材料。

　　刮刀钻头钻进到岩面后，应尽快组织钢内护筒的吊放。钢内护筒外径Ф2700毫米，壁厚14毫米，每节8～12米，用钢扁担吊放入孔内，焊接反向牛腿固定，吊放上一节后焊接接长，依次下放，焊接中严格控制垂直度。吊放到钻孔底，测量定位后焊接固定，沿周边等距吊放8根F35毫米黑铁管作为压浆管，然后填充细碎石至钢外护筒底(库床面下4～5米)。通过压浆管压送水泥浆固结，压浆中应保持压力0.5～0.7MPa约5分钟。吊放钢内护筒时如果阻力过大可以采用振动锤协助下放到位。桩所用的钢内护筒长度根据超前钻探资料确定,吊放时按实际尺寸下放。吊放钢内护筒可以和其它孔钻进同时作业。

　　二、钢筋笼的加工

　　钢筋笼采用分段加工，现场吊装焊接的方法，并预设三条外径Ф140毫米、壁厚4.5毫米的超声波检测管。下放钢筋笼时拟采用汽车吊，第一节下放之后，再焊接(或冷挤压连接)第二节钢筋笼，钢筋接头应严格按照规范要求进行焊接(或冷挤压连接)，钢筋笼吊入后应校正偏位、垂直度，并检查标高及保护层厚度，并采取防止钢筋笼上浮(焊在护筒上等)的固定措施，然后下导管(导管使用前必须做气密性试验)进行第二次清孔;准备浇注水下砼。

　　三、混凝土的灌注

　　桩身混凝土的灌注采用导管水下灌注，考虑桩径较大，应适当选取直径稍大的导管进行。本工程拟采用直径Ф30厘米的导管进行水下砼的灌注。严格控制砼的坍落度在18～22厘米之间，和易性良好。同时由于桩径较大，首罐量亦较大，必须合理组织并采取有效措施保证首罐混凝土的灌注质量。

　　在桩砼浇注的全过程中，为防止由于扩孔引起砼面下降造成导管埋管不足，故在桩孔水下砼浇注时，埋管深度不应少于四米，一般控制在六米之间，在浇注时应注意抽管反浆，且在水下砼浇注时应有专人定期测量砼浇注深度，以及时发现异常情况，及时处理，防止断桩事故的发生。由于单桩砼方量较大，混凝土拟采用搅拌站拌和，泵送砼施工，浇注过程中应经常检测砼面标高及埋管深度，始终保持导管下口埋入孔内砼4～8米深，考虑承台施工和保证桩头砼质量的需要，对桩径较大的工程，桩顶砼面要比设计承台底标高高出200cm左右;砼桩的质量检测采用图纸规定的超声波或抽芯法进行检测。

　　四、桩基检测

　　在桩基水下砼浇注达到检测龄期后，进行桩基的检测验收工作。桩基施工的质量安全控制要点：

　　1.内外护筒就位均有测量班双向经纬仪交会定位，测定垂直度，双层导向架，限位施打(吊放)，焊接保证顺直，每两节之间轴线差不大于两厘米，总长度内不大于五厘米。

　　2.钢护筒到位后要焊接固定。

　　3.覆盖层钻进过程中要定时每台班检测泥浆指标，实验室每天至少抽检一次。

　　4.覆盖层钻进采用优质油田泥浆护壁，泥浆的各项技术指标严格按照规范要求进行控制。岩层钻进可采用黄泥泥浆护壁。

　　5.钻进过程中要有现场技术员24小时轮留值班。

　　6.在岩层钻进过程中，须准备50～100立方米的袋装粘土随时可以抛填，准备三至四台泥浆泵，在出现大量漏浆漏水时可及时补浆补水。

　　7.水下浇注砼时，要有机、电维修人员现场值班，保证砼拌和机和砼泵的正常工作，保证砼浇注的连续性。

　　五、桩上承台的施工

　　在桩基检测合格后，即可拆除钻桩施工平台的一部分作为承台施工时下放钢套箱用，另一部分不拆除，作为承台及以后施工时的工作平台，下面谈一下桩上承台的施工情况。

　　1.钢套箱设计加工。利用套箱作为后续施工的围堰，综合考虑现场施工条件和起重能力进行合理分块制作。在施工前进行专项设计并加工，分块的重量考虑吊机的起吊性能和安装跨度，装套箱时的水位资料等因素。

　　2.钢套箱拼装下沉及封底砼的浇注。钻孔桩经验收合格后，派潜水员拆除护筒之间的连接并利用水下电焊焊接16个倒牛腿(也可以提前焊好)，拆除套箱施工范围的钻桩平台，同时搭设墩轴线向供人行走的便道，在套箱施工当时水位以上的适当位置护筒上割孔，安装工字钢托梁，用汽车吊安装底模并焊接成整体，吊装侧模，安装井字支撑系及抗浮杆，在护筒顶安装挑梁及16个10吨葫芦，人工操作葫芦在测量配合下统一指挥缓慢沉放至设计要求的标高，将葫芦转换成抗浮杆吊住套箱，潜水组配合将护筒四周的空隙垫钢板或塞麻袋等堵漏，接着装导管分六个格仓浇注1.5m厚25#水下封底压重砼。

　　3.承台钢筋混凝土的施工。待封底砼达到一定强度后，在抽水的同时，进行套箱内的支撑、压顶和焊接抗浮拉杆，并检查套箱拼接缝的止水情况，发现问题及时处理。抽干水凿除桩头至设计标高，并割除设计标高以上的钢护筒(边割边进行力系转换即焊接工字钢、三角板等)，清除桩头松散砼并清洗干净，进行承台钢筋绑扎和冷却水管的安装，注意预埋墩身钢筋，绑扎和定位按规范和设计要求进行并加辅助定位筋支承;经监理工程师验收后，进行砼的浇注，按现场实际采用砼泵送施工，为解决浇注面大和厚度大的砼初凝及产生过大水化热问题，可分五层一次连续对称浇注完成，为防止承台施工砼产生温度裂缝，根据现场的实际情况，选取低热水泥，粒径适宜的骨料，掺适量粉煤灰和高效能减水剂等降低水泥用量来优选砼配合比,减少砼水化热;控制砼入模温度，采用冰水拌和、降低拌和料入槽温度等措施;砼养护采取内散外蓄综合养护法。即在承台内放循环冷却水管，在砼施工期间进行循环水冷却，以加快承台内部热量的散发，根据以往经验，冷却循环水进出水温差宜控制在25摄氏度以内，以避免因温差过大而影响混凝土内部质量。承台浇注完成后在表面覆盖草麻袋进行蓄热保温养护，并以承台内外实测温差来确定养护方法和持续时间。

　　4.套箱拆除。待承台砼达到规定强度后，即可进行钢套箱的拆除施工。油田井架的桩基础施工部分彻底完成。

　　六、结束语

　　桩基的施工对于油田井架的钻井安全来讲十分重要。本文结合混凝土桩基的施工实例来谈油田井架桩基的施工建设，希望能对此类工作的开展起到促进作用。

　　【参考文献】

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　　[2]张春平.论井架桩基的应用.[M]河南油田采油工艺研究出版社.2010.5

　　[3]朱智.临盘油区封隔器找漏的现场应用[J].硅谷.2010年15期

　　[4]尹风杰.井架桩基的现场应用[J].内江科技.2010年11期

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