頁巖油氣井預制裝配式U型構(gòu)件方井施工技術(shù)★

陳小兵 譚樹成 郭小燕 李思薇 徐 斌 鐘朝凱 馮建平 趙云川

(四川蜀渝石油建筑安裝工程有限責任公司，四川 成都 610000)

鉆前工程傳統(tǒng)工藝，即砌筑或混凝土傳統(tǒng)工藝澆筑方井，傳統(tǒng)施工工藝工序較多，多作業(yè)工作面交叉，工種及機具設備多，工期一般較長。加之，受到雨季環(huán)境、后期維護等因素影響，施工質(zhì)量較難控制。目前，裝配式預制構(gòu)件在房建和路橋中均有良好的應用和成熟的技術(shù)，我國預制裝配式鋼筋混凝土方井在頁巖油井場未見到實際使用，相關結(jié)構(gòu)體系還不夠健全[1-3]。考慮到當前傳統(tǒng)施工技術(shù)在頁巖油氣井鉆前工程中存在的諸多不足，需要推動鉆前工程向標準化，產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，通過工廠化預制井場的預制構(gòu)件，不僅可以提高工作效率，且有利于降低生產(chǎn)成本，體現(xiàn)工業(yè)化建設基本要求[4]。

本文依托實際工程項目，對預制裝配式方井從設計、制作、安裝進行研究，對比傳統(tǒng)施工方式與裝配式施工在工期、質(zhì)量、經(jīng)濟等方面優(yōu)劣，以達到提升施工質(zhì)量，縮短工期，為下步在油氣行業(yè)內(nèi)的使用提供依據(jù)。

1 工程概況

本次項目依托威202H23平臺鉆前工程，位于四川省威遠縣山王鎮(zhèn)長嶺村9組，該井為開發(fā)井，本次裝配對象為威202H23平臺鉆前工程方井，共計4個，其余4個采用現(xiàn)澆施工。

本項目單塊U型預制構(gòu)件的最大重量約為5 t，U型預制構(gòu)件分為ZSYPC1型號(如圖1所示)和ZSYPC2型號這兩種規(guī)格，其中ZSYPC1型號U型構(gòu)件的墻厚度為200 mm、寬為4 400 mm、側(cè)寬為2 500 mm，ZSYPC2型號U型構(gòu)件的墻厚度為200 mm、寬為5 000 mm、側(cè)寬為2 200 mm。

因考慮普通方井的高度為4 800 mm或者4 600 mm，故將兩種型號的U型構(gòu)件高度設置為1 200 mm；單個方井內(nèi)徑尺寸為4 600 mm×4 000 mm(如圖2所示)，由8塊U型預制構(gòu)件分4層拼接而成(如圖3所示)，其中ZSYPC1型號4塊，吊裝在奇數(shù)層，ZSYPC2型號4塊，吊裝在偶數(shù)層，故8塊U型預制構(gòu)件構(gòu)成一組拼裝模塊。墻體之間采用φ24的化學螺栓機械連接，墻板之間的縫隙用裝配式專用密封膠填充。

裝配式方井U型構(gòu)件設計原則是在綜合現(xiàn)有方井的外觀設計基礎上，改變現(xiàn)澆混凝土井為工業(yè)化生產(chǎn)，有以下特點:

1)裝配式方井的U型結(jié)構(gòu)板厚(200 mm)為原有現(xiàn)澆方井壁厚的1/2，方井內(nèi)部工作空間擴大(如圖3所示)。

2)裝配式方井設計增加雙層直徑為10的Ⅲ級鋼筋網(wǎng)片，在U型預制方井板拐角處增加了直徑為10的Ⅲ級鋼筋，大大提高其承載力。

3)安裝時吊裝方便，每塊U型方井板上設計了6個M24吊裝點，吊點可同時作為固定插銷和預埋構(gòu)件。通過預埋連接件，可達到快速拼裝連接的要求。

4)為方便防滲處理，裝配式U型構(gòu)件在制作時，先預留了8 mm倒角，方便涂抹結(jié)構(gòu)膠(如圖4所示)。

2 預制構(gòu)件安裝

2.1 施工準備

1)針對現(xiàn)場需要吊裝的設備、行駛路線，材料碼放及相應施工前所需要準備，現(xiàn)場施工人員應當提前熟悉掌握。2)由于吊裝期間人員配合要求較高，安裝工序較多，為避免指揮混亂造成安全風險，下達指令必明確優(yōu)先順序，明確各崗位分工。3)針對預制裝配式方井，在吊裝作業(yè)開始前，吊裝的所有預制構(gòu)件、連接件、防水材料、拉環(huán)的檢驗數(shù)量、檢驗方法、結(jié)構(gòu)性能都必須符合GB 50204—2015混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范中第9章：裝配式結(jié)構(gòu)分項工程的驗收規(guī)范的要求。

2.2 抄平放線

裝配式方井在安裝前需進行抄平放線，根據(jù)坐標設置每個方井交叉于方井內(nèi)部中心點的縱橫方向各兩條的標準軸線，再根據(jù)軸線依次放出預制構(gòu)件的方井壁內(nèi)邊線、方井壁外邊線以及標出構(gòu)件位置，并確定裝配式方井安裝時所需的控制點，如圖5所示圓圈標出位置為裝配式方井安裝時的控制點。

軸線放線偏差不得超過2 m，放線遇有連續(xù)偏差時，應考慮從方井中間一條軸線向兩側(cè)調(diào)整[5]。

2.3 預制構(gòu)件吊裝施工

預制構(gòu)件生產(chǎn)完成后在生產(chǎn)廠家內(nèi)進行試吊，此次吊裝采用自行研發(fā)的吊裝工裝架，如圖6所示。

工廠內(nèi)試吊完成后，運輸時需采用平運，運輸車啟動應慢，轉(zhuǎn)彎錯車時要減速，防止傾覆構(gòu)件的堆放按預制構(gòu)件的型號進行堆放[6]。

吊裝施工時應注意以下幾點：1)裝配式方井的每一層安裝順序為先中間后兩邊；單個方井預制構(gòu)件的安裝順序應充分考慮吊車司機的起吊位置，優(yōu)先滿足其視線需要。2)第1層在距離地面3 cm～5 cm處時，需利用水平檢測儀進行水平校準，若未水平，利用吊鏈(手拉葫蘆)進行調(diào)整使構(gòu)件水平，其后方可緩慢降落就位；第2層、第3層以及第4層的U型預制構(gòu)件安裝在垂直距離10 cm左右處，需進行螺桿對孔。3)在吊裝安裝過程中有無法調(diào)平的情況時，需使用角鋼與墊片進行調(diào)平，保證每一層構(gòu)件安裝能水平平整。4)螺栓應在下一塊預制構(gòu)件吊裝前提前擰進已安裝完成構(gòu)件表面預埋吊裝螺母上，使用吊車將下一塊預制構(gòu)件吊至安裝位置附近，作業(yè)嚴禁強行穿入螺栓[7]；如不能穿入時，使用吊裝的葫蘆進行調(diào)平，確保螺桿能對入孔洞時方可進行對孔。

2.4 接縫及防滲處理

1)清掃施工面。不應當直接封膠處理，首先對裝配式構(gòu)件接縫處進行清掃，可使用鼓風機，刷子等工具對灰塵、沙礫和油污進行徹底的清掃。2)填充密封膠。將密封膠放入注射膠管中，管嘴對準接縫處緩慢擠出，注意密封膠不可溢出過多粘黏他處，同時保證接縫處都均勻涂抹密封膠，無氣泡產(chǎn)生。3)孔洞封堵。在方井的預制構(gòu)件安裝完畢之后，需要用水泥混凝土對構(gòu)件內(nèi)的螺栓孔洞進行封堵，防止構(gòu)件內(nèi)螺栓被腐蝕。

3 裝配式構(gòu)件與現(xiàn)澆施工對比

1)施工進度。在同一井場修建相同4口井，預制裝配式方井僅需2 d即可拼裝完畢，而傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工則花費6 d時間，因此，在工作量大小、施工環(huán)境相同情況下，裝配式施工能有效提前工期3 d～5 d。且裝配式施工簡單(主要為吊裝)，有機械輔助，需要人工較少。2)施工質(zhì)量。工廠批量化生產(chǎn)保證了工程質(zhì)量，防止由于現(xiàn)場施工養(yǎng)護不足、施工粗糙而出現(xiàn)施工技術(shù)缺陷等問題。而傳統(tǒng)施工方法易出現(xiàn)方井壁不平整，外凸變形，需人工進行鑿平等問題。3)環(huán)保分析。構(gòu)件工業(yè)化生產(chǎn)，施工現(xiàn)場的建筑垃圾減少，避免施工過程中塵土飛揚，噪聲嗡鳴現(xiàn)象，實現(xiàn)綠色施工。4)經(jīng)濟效益。考慮到裝配式施工，制作構(gòu)件，運輸成本較高，計算出裝配式方井施工費用比傳統(tǒng)施工費用高40%～50%。

4 結(jié)語

1)本課題依托威202H23平臺鉆前工程，完成鉆前工程方井首次裝配安裝，系統(tǒng)分析了其所需設計理念、注意的施工技術(shù)事項、質(zhì)量驗收等重要經(jīng)驗，以達到提高施工效率保證施工質(zhì)量等要求。2)預制裝配式構(gòu)件在環(huán)保、施工質(zhì)量和施工效率上的良好表現(xiàn)，將為下一步在井場開發(fā)過程中提供良好的施工模板，但考慮到較高的施工費用，需進一步對裝配式構(gòu)件考察研究，以期達到良好的經(jīng)濟效益。