1、1漂浮法混凝土沉井施工技术应用摘要：本文介绍了进行超深混凝土沉井时，为了保持井体的完整和避免井内渗漏，分节预制混凝土井壁和井底，用大直径的工程钻机钻成孔，然后在吊车和提升卷扬的配合下逐节沉入充满泥浆的孔内，计算泥浆浮力的大小和井体自重的关系，通过在井体内注入泥浆调节平衡，在井口完成分节焊接，并在接缝处做防水处理。在井体沉设到位后，利用后压浆技术将井底和四周环空用水泥浆封固，利用漂浮法实现超深沉井安装。 关键词： 漂浮法 沉井重量计算下沉控制固井 中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号： 1 工程概况 某油田技术公司因石油设备仪器测试实验需要，需建设 5 眼深度 33米试验井。拟建场地为
2、一水塘，场地狭小,高差约为 2 米，大型机械作业困难。 2 工程设计 (1)沉井井身构造外径 1800mm,内径 1300mm 井壁厚 250mm, 井深33m。 2(2)井身为预制混凝土管, 每节 3m 长, 底节采用预制钢筋混凝土井底，厚度 700 mm。采用焊接预留井口钢板头连接形式，双层 SBS 改性沥青防水卷材防水。 (3)井壁管与井孔间隙的填充料为 PO42.5，水灰比为 0.5 的素水泥浆(加 UEA 微膨胀剂)填充，填充厚度 200mm。 3 地质条件 地质勘察最大揭露深度 50.0 米范围内地层除表层填土外，主要为第四系全新统河湖相沉积上更新统陆相沉积层，岩性以粉土、粉质粘土
3、、粉细砂、细砂为主，土层构成自上而卞依次为：杂填土厚 2.3m、砂质粉土 2m、细砂 2.2m、黏质粉土 1.8m、粉质黏土 3.7m、砂质粉土 2.1m, 以下为细砂。 4 施工方法 综合考虑沉井自重大，现有场地无法采用常规起重设备进行吊装及地质情况，沉井成孔采用回转钻机钻成孔，循环泥浆护壁。预制混凝土管采用漂浮悬吊法沉井，孔底压注水泥浆固井、井底压浆提高承载力。漂浮法是采用设计混凝土沉井封底，用吊车悬吊下入泥浆护壁的孔内。沉井像一个容器漂浮在泥浆上。当需要沉井下沉时，往沉井内注水，在水重荷载作用下，沉井下沉。 4.1 沉井井筒计算 井管重量计算 根据设计，井底的长度为 0.7m，重量 W1
4、=4.45t，井管长度 3m，厚度为 25cm，加上配筋，实际单节管重量 W2=10.33t。 3浮力计算 根据浮力相关公式，井管所受浮力为所排开水体的重力。泥浆比重为 1.15 计算。 井底所受的浮力为：F1=（1.8X1.8X3.14X0.7）X0.25 X1.1=1.96t 井管所受的浮力为：F2=（1.8X1.8X3.14X3.0）X0.25 X1.15=8.78t W1=4.45t F1=1.96t，W2=10.33t F2=8.78t 井底及井管的重力大于所受的浮力。 力差为井底：C1 = 2.50t，井管为：C2=1.55t。 在这种情况下，每安装一节井管，所需的向上的外力 T
5、增加量为： T= C1 + N X C2。 T= 2.50 + 10 X 1.55=18t。 即下至第十节时，需要向上的力 T 为 18t。 第十一节所受的浮力为 F2=（1.8X1.8X3.14X0.7）X0.25 X1.15=2.05t C3=10.33-2.05=8.28t T 总= 18+8.28=26.28t。 即：井管所受的浮力小于所受的重力，下至第十一节时需要的外力为 26.28 吨。 从以上数据可以看出，井壁管的自重大于泥浆对管的浮力，小于水泥浆对管的浮力，井壁管内注满水后的重量大于水泥浆对管的浮力，故下管过程中管内不需加水，依靠其自重就能正常下管，并能利用泥浆的浮力减少下管的
6、悬吊力。管下到设计深度并校正好位置在孔口稳固后，4在管外注水泥浆的同时应在管内注入 2 倍水泥浆体积的清水，并密切观察管的动静，防止上浮或下沉。 4.2 沉井施工 开工前沉井采用预制管厂的定型产品。施工场地首先浇筑 300 厚 C20混凝土进行施工场地硬化，以利于钻孔机械和起重机作业。沉井成孔方法以与灌注桩成孔方法相同。成孔后起重机就位，起重机选用 90 吨汽车起重机，以保证沉井过程安全。首先安装下管架：井架是正方形的钢架,直接吊装放置井口上。距井口约 20 米对称安放四台卷扬机，钢丝绳交叉兜住井底缓慢沉井。 4.3 沉井管对接施工 沉井底座与底节井管在下井前完成对接，卷扬托底，使沉入井内的混
7、凝土井管在卷扬拉力与泥浆浮力的作用下，漂浮在井内。吊车起吊下一节井管,进行对接,进行预埋钢板圈的焊接。完成井管对接后，进行防水施工，校正井管垂直度，重复工艺将全部井管沉入孔中后，向井中加水，进行注浆固井。 5 施工质量控制 5.1 沉井成孔的控制 沉井钻成孔首先要保证成孔垂直度与孔径，其次要保证泥浆比重，为沉井提供足够大的浮力。地面采取混凝土硬化以保证钻孔机械的水平度，泥浆选用膨润土造浆。 5.2 沉井管下沉控制 5.2.1 材料准备 5制作兜底钢绳，采用两根 26mm 的钢绳，两端编织套环，编织完成后长度为 3m，分别安装在井底十字沟槽内，两端与沉井底节吊环用卡扣连接，防止兜底钢绳滑出沟槽。
8、 每节井对接时同时在对接处沿井筒四周均布设置扶正器，扶正器采取松木板制做。 5.2.2 机具控制 沉井时严格控制卷扬下放速度，操作协调一致，通过调节卷扬保证井筒垂直度。 使用 90 吨吊车吊装井管，作为保证措施，防止钢绳无法拉住井管时，提供向上的拉力。在井筒下沉过程中，吊车应随卷扬下放操作一致，尤其是前几节井筒下沉过程中，不得使用吊车强行吊起井筒以避免对接处开焊。 在井体沉到指定的标高时，调整井体的平面位置和垂直度达到设计要求，然后利用井口四周的四个卷扬固定住混凝土井体，通过预先在井壁四周安放的注浆管，将高标号水泥浆利用高压泥浆泵压入注浆管内，将井体四周环空内的泥浆替换顶出，待水泥浆凝固后，沉井施工完成。 6 施工总结 利用漂浮法沉井施工技术，可以在地面将混凝土井壁连接成整体，并采取有效的防水措施，同时很好的利用了泥浆的浮力来平衡混凝土井体的自重，使沉井能够平稳的安放到位，保证了沉井施工质量，是一种经济高效的大直径超深混凝土沉井施工方法。 6参考文献 “混凝土沉井的设计与施工” 科技信息（科学教研） 2008 年第 18期作者 王红梅 武涛 付秋生
