浙江浅层气富集区海上长大钻孔灌注桩施工技术

浅层气富集区海上长大钻孔桩

快速施工技术xx集团有限公司【摘要】xx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~F1081.工程概述1.2工程特点及难点风速大风速(≥8级)经常发生，7-9月是xx湾台风频发期。波浪高浪高可达3.9m(10%)潮差大桥址区平均高潮位2.52m，平均低潮位-2.12m，平均潮差4.65m，最大潮差7.57m。流向乱南岸滩涂区海水经常出现流向多变的紊流。1.工程概述1.2工程特点及难点水流流速大、冲刷力强水流流速大,将对钻孔平台钢管桩基础和钢护筒造成较大的冲刷。富含浅层沼气在桥址区浅层沼气气压大，气量充沛，在空间分布上不均匀，有强烈喷发的可能，浅层沼气的诸多不确定因素将对钻孔桩施工安全带来隐患。海水强腐蚀性xx湾水质富含氯盐，对钻孔桩基础具有很强的腐蚀和渗透性。特殊工程地质条件本区域软土层厚40m，起动流速低，易流动，工程地质较为特殊。1.工程概述1.3主要技术要求使用寿命100年混凝土海工耐久混凝土中心位置偏差不大于100mm孔径不小于设计孔径倾斜度不大于1%沉淀层厚度不大于200mm清孔后泥浆指标相对密度在1.03~1.10之间，粘度在17~20S之间，含砂率小于2%，胶体率大于98%。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4.2钢护筒施工4.3钻孔机械设备选型4.4钻进工艺4.5钢筋骨架制作安装4.6水下混凝土灌注4.7钻孔桩检测技术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.持钢护筒施蒸工方案比疾选直接锤穷击下沉虑技术Φ18列0，重灵24t盖，长3鞋0m，阿φ24胶0，重占36t竭，长3觉8m受起重规设备能卡力限制得，能否贪实现射水、取胖芯辅助下经沉技术先钻孔后派下沉技术4.2.旷钢护筒施箩工机械设杀备选型钢护筒振糕动设备选挪型遵循下寒面的原则艰：振动设萝备起振力腐大于桩土毅之间的摩对擦力并满测足最小振箱幅的要求具。满足起吊敬设备的吊薯重要求精确计算互相影响必要振幅A0（cm哈)的确锯定偏心力予矩K（kg·究cm）的钓确定起振力P0（kg）葱的确定4.2.谦钢护筒施葬工振动设徒备选择摩计算参长数表起重设备满足回转智半径6.美0m时起耕吊重量大北于桩锤重芝量的原则宇，选择Q呜UY80训履带式起质重机作为自起吊设备王。4.2.搏钢护筒施乌工钢护筒振殊沉采用Q们UY8固0履带太式起重米机配合邀DZ1旗80型积振动锤狭进行。钢护筒DZ18跑0振动锺叙`液压夹具定位器4.3码钻孔机械惭设备选型钻孔机械平设备选型扣遵循如下混原则：①具脚有足够弱大的转软盘扭矩絮；(200k辆N·m)②能哥够满足坡长大钻渴孔桩气充举反循黄环要求倘；(气压0.店7MPa裂)③可以吴实现泥浆壮分离功能帖。(含砂堵率2%础以下)4.3矩钻孔机械族设备选型钻孔机舌械主要环配套设毅备关系鱼图选配的钻锐机主要技术参炊数表钻机类型项目技术参数QJ250-1型工程钻机KPG-3000型工程钻机钻孔直径（m）2.53.0钻孔深度（m）100≤130转盘转速（r/min）0～260～24转盘扭矩（kN.m）120200排渣方式气举反循环气举反循环主机功率（kW）75105主机外形尺寸（m）5.9×4.8×95.9×4.8×9主机重量（t）3260QJ25劲0-1钻吓机序号设备名称规格型号主要技术参数1泥浆分离器ZX-250泥浆处理量：250m3/h。渣料筛分出的渣料含水率：＜30%。处理污浆最大比重：＜1.2；粘度：＜0s；含砂量：＜20%。净化除砂效率：最大可达90%以上（-0.074mm粒级）2泥浆泵4PNL流量：100m3/h；扬程：34m；转速：1480r/min；配电动机功率：55kW；效率：46%；叶轮直径：310mm3空压机MH110功率：110kW；转速：800r/min；压力：1.0MPa；排气量：17.5m3/min；重量:2640kg与钻机相厦配套设备石主要技术炎参数ZX2赖50泥窗浆分离粪器MH11怪0空压机4.4.快钻进工艺选择适啄宜的钻端机及配予套设备域，是快父速施工巡寿的关键深。采用正垄反循环们钻进工钩艺，合衣理确定懂正反循拴环界面伯。泥浆分离软器净化泥鉴浆,提高根钻进效率浸。采用不同描钻速、钻耻压，适时岸调整泥浆剧性能。保薯持孔内液耐面高度，泉加强护壁灶。钻孔必共须连续或进行。采用超欣声波侧泊壁测定叨仪对孔版深、孔伪径和孔廊形进行雄快速检薪测。二次清孔垮，控制沉斯碴厚度。4.5绍.钢筋蓬骨架制研作安装关键工序妈:控制接授头数量及船质量：①通过递加大节执长，减料少分节右数，最付终减少维接头数要量；②提高梢接头连接痰质量，采畜用长线法织施工，提柴高对接精塑度；③加孝快接头迟连接速阶度，经丝式对比采初用钢套贱筒冷挤消压连接姑。④控制脾套筒挤爱压压痕机质量。加快螺欧旋筋卷登制速度栋:发明茄螺旋筋消卷制机竞技术接头型式单面搭接焊接头套筒冷挤压接头锥螺纹接头镦粗直螺纹接头优点施工方便，强度能满足要求，价格最便宜接头强度高，施工速度较快，连接方式适应性强施工方便，价格便宜强度高、速度快、应用范围广、适应性强、性能稳定、用钢量省缺点劳动强度高，施工速度最慢，钢材消耗量大挤压设备较重、钢材消耗量偏大、价格略高接头强度偏低，质量稳定性较差前期投入大，价格最高，对钢筋笼加工的精度要求高单个接头的作业时间9min3min2min3min每个钢筋笼现场作业的时间14h3h2h3h单个接头费用（元/个）7.5121516全部接头的费用（元）648300103728012966001383040备注全桥接头合计86440个各种钢美筋接头站的优缺闪点比较螺旋筋自枪动卷制机加工完烂成的一承节钢筋羡笼钢套筒现挤压接独头施工4.6.伞水下混凝膝土灌注导管:快返速卡口式椒接头混凝土狱灌注：搅拌设备缘瑞(HZS蛙120搅忍拌站2台派,8m3/h运山输车5狼台)控制首惭灌用量福及灌注备过程导绍管埋深海工混幅凝土在朱满足质状量前提笨下，保胜持工作吨性能(床坍落度勾)灌注总时始间控制：误5~8h桩头高度助控制：溢宽浆口合理皮埋设高度首灌混凝土灌抬注4.7.漆钻孔桩检骨测技术超声波昆侧壁检傅测仪:采用K亚E-4际00超展声波侧京壁测定振仪测试臭钻孔的蓝垂直度摸、坍落阴状况、仇直径等废侧壁状测态。将姓探测器盏放入孔戒内的泥掉浆中，姜即可同胡时测出怨四个方刊向的侧滩壁状态钻孔桩袍超声波帖检测技去术:采用RS踪蝶-ST0渠1D(P元)跨孔自拐动超声波献检测仪检饿测桩沿深际度方向的后连续性，呀缺陷，离子析，夹泥凝等情况，蹲评估混凝制土的质量后，并确定觉缺陷的位倍置。自平衡插静载试顽验技术仅:把荷载箱埋埋入桩内制，将荷载峰箱的高压陆油管和位朽移棒引到初地面，由察高压油泵斥向荷载箱旁充油，荷隙载箱将力持传递到桩抗身，其上晚部桩身的田摩擦力与欲下部桩身罗的摩擦力温及端阻力眨相平衡—且—自平衡润来维持加盛载。4.7娃.钻孔出桩检测疼技术超声波喜侧壁检现测仪跨孔自动闭超声波检谋测仪荷载箱5.实刚际应用妈情况5.实课际应用侧情况序号工作内容工序时间2钻孔桩施工钻孔45h一次清孔2.5h拆除钻杆及钻头6.5h成孔质量检测1h钢筋笼下放8.5h导管下放2h二次清孔1.5h水下砼灌注7.2h桩基超声波检测1.2h孔底压浆1.6h切割施工钢护筒2.4h凿除桩头5.2h纯钻孔时间67h纯成桩时间74.2h5.实际部应用情况序号砼柱高度(m)灌注方量(m3)每米灌注量(m3/m)扩孔系数备注111.6242.071.17

28.3161.931.0938.8161.821.03411.5242.091.18512.6241.901.0868.0162.01.1379.4242.551.0进入钢护筒89.5242.531.098.6222.551.0平均值2.161.08合计88.5190///混凝土灌堵注记录6.结束多语/结论①本文委论述了海宏上长大钻筐孔桩快速宽施工的整董套技术，年具有一定头的特点，好可为类似欺工程提供末借鉴。②我国程幅员辽校阔，随哗着国民根经济的遣发展，辈类似跨愁海大桥肢基础施砍工将越库来越多逼，大力帆推广与渔应用海厨上长大旷钻孔桩勉快速施昂工技术察前景广鸦阔。③浅凳层气富们集区海军上长大歉钻孔桩卖施工国砍内外尚泄无先例楚，集中猫排放与凉零星排没放相结复合，采族用石油竹系统采魄集天然角气设备冬进行可椅控制放班气，填春补了该设项技术禽的空白款。④采用扣了一系列垃新的检测概技术和设胖备、新的凉钻孔泥浆迅分离器、被新的导管析卡口技术罪，可在钻科孔桩施工卧中推广使馋用。6.结束酷语/建议①