浅层气富集区、海上长大钻孔桩快速施工技术新.doc

PAGE PAGE 1 浅层气富集区海上长大钻孔桩快速施工技术 伍军 李上寿 孟庆斌 【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。 【关键词】 浅层气 杭州湾 钻孔桩 1 工程概述 1.1 工程概况 杭州湾跨海大桥起于嘉兴市乍浦工业园区，终于慈溪市庵东镇，全长35.7km。IX-A合同工程位于南引桥滩涂区，起讫里程K71+735~K77+085，全长5.35km，共108个墩位。 表1 单根桩主要参数表 墩号 F01~F17 F18~F30 F31~F46 F73~F100 F47~F72、F101~F108 桩径(m) 2.0 1.5 1.5 1.5 1.5 桩长(m) 100 90 87 82 81 挤压接头数(个) 135 108 82 66 66 钢筋骨架重量(t) 26.84 19.23 19.00 14.94 14.78 钢护筒重量(t) 31.72 16.34 16.34 15.11 15.11 混凝土数量(m3) 352.2 177.9 172.6 164.2 160.6 表2 钻孔桩主要数量统计表 钻孔桩根数 桩长(m) 钢筋总重(t) 挤压接头个数 钢护筒重量(t) 混凝土数量(m3) 1046 89720 18398 86440 18421 199222 1.2 工程特点及难点 = 1 \* GB3 ① 杭州湾海域具有复杂多变的风、浪、潮、流特殊海洋施工环境，给钻孔桩施工带来巨大困难。 = 2 \* GB3 ② 杭州湾海域水流流速大，对钻孔平台钢管桩基础和钢护筒造成较大的冲刷。 = 3 \* GB3 ③ 在桥址区主要存在两层浅层气，对钻孔桩施工安全带来隐患。 = 4 \* GB3 ④ 杭州湾水域水质富含氯盐，对混凝土具有很强的腐蚀和渗透性，必须配制海工耐久混凝土。 = 5 \* GB3 ⑤ 特殊的工程地质条件下长大钻孔桩成桩、长钢护筒下沉问题。 1.3 主要技术要求 钻孔桩施工主要技术要求是：沉淀层厚度不大于200mm；清孔后泥浆含砂率小于2%。砼使用寿命100年，桩倾斜度1％。 2 施工工艺流程 杭州湾南引桥滩涂浅层气富集区海上长大钻孔桩施工工艺流程如图1所示。 图1 海上长大钻孔桩施工工艺流程图 3 浅层气预排放 3.1 浅层气分布及特点 南引桥滩涂区在勘察时遇有压力较大的浅层气，其甲烷含量在95%以上。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。浅层气的诸多不确定因素将对钻孔桩施工安全带来隐患。 IX-A合同段负责F、G区段3个放气井集中排放和主桥区域零星排放。集中排放采用石油系统采集天然气的设备进行可控制放气，零星排放利用勘探孔无控制直接放气。 F、G段气藏面积大、含气量大，气层连续性好、孔隙发育，流离的浅层气补给充分。对此类气藏需要将排放时间适当延长，以保证桩基施工之前浅层气充分排放。 图2 零星放气井平面位置示意图 图3 集中放气井平面位置示意图 3.2 集中排放 3.2.1 集中排放控制原则 集中排放施工要遵循以下控制原则： = 1 \* GB3 ① 均衡放气原则：浅层气释放的速率应不产生放气孔周围地层显著扰动，缓慢均衡放气，以不带出泥砂为控制标准，释放过程注重压力的动态平衡。筛管设置深度要准确，高于含气层放不出气，过低则造成气托水、泥水上涌的现象； = 2 \* GB3 ② 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； = 3 \* GB3 ③ 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。 3.2.2 集中排放操作要求 = 1 \* GB3 ① 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。 = 2 \* GB3 ② 施工前仔细核对前期浅层气物探报告和相关地质资料，对存在浅层气的地段应了解其分布范围、埋置深度、压力及储量大小。 = 3 \* GB3 ③ 在钻进含气层时，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。 3.3 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。钻探采用优质泥浆护壁，回转钻进。遇6级以上大风停止作业。 4 钻孔桩快速施工 4.1 钻孔平台设计与施工 设置钻孔平台可将海上繁重的作业转移到平台上，从而加快钻孔桩施工的进度。 4.1.1 海上钻孔平台设计遵循以下原则： ① 满足平台在风、浪、潮作用下的安全要求； ② 有利于平台的周转； ③ 结构标准化、模块化，能和栈桥有互换性； ④ 满足钻孔施工需要。 4.1.