页岩油气井预制装配式U型构件方井施工技术★

陈小兵 谭树成 郭小燕 李思薇 徐 斌 钟朝凯 冯建平 赵云川

(四川蜀渝石油建筑安装工程有限责任公司，四川 成都 610000)

钻前工程传统工艺，即砌筑或混凝土传统工艺浇筑方井，传统施工工艺工序较多，多作业工作面交叉，工种及机具设备多，工期一般较长。加之，受到雨季环境、后期维护等因素影响，施工质量较难控制。目前，装配式预制构件在房建和路桥中均有良好的应用和成熟的技术，我国预制装配式钢筋混凝土方井在页岩油井场未见到实际使用，相关结构体系还不够健全[1-3]。考虑到当前传统施工技术在页岩油气井钻前工程中存在的诸多不足，需要推动钻前工程向标准化，产业化方向发展，通过工厂化预制井场的预制构件，不仅可以提高工作效率，且有利于降低生产成本，体现工业化建设基本要求[4]。

本文依托实际工程项目，对预制装配式方井从设计、制作、安装进行研究，对比传统施工方式与装配式施工在工期、质量、经济等方面优劣，以达到提升施工质量，缩短工期，为下步在油气行业内的使用提供依据。

1 工程概况

本次项目依托威202H23平台钻前工程，位于四川省威远县山王镇长岭村9组，该井为开发井，本次装配对象为威202H23平台钻前工程方井，共计4个，其余4个采用现浇施工。

本项目单块U型预制构件的最大重量约为5 t，U型预制构件分为ZSYPC1型号(如图1所示)和ZSYPC2型号这两种规格，其中ZSYPC1型号U型构件的墙厚度为200 mm、宽为4 400 mm、侧宽为2 500 mm，ZSYPC2型号U型构件的墙厚度为200 mm、宽为5 000 mm、侧宽为2 200 mm。

因考虑普通方井的高度为4 800 mm或者4 600 mm，故将两种型号的U型构件高度设置为1 200 mm；单个方井内径尺寸为4 600 mm×4 000 mm(如图2所示)，由8块U型预制构件分4层拼接而成(如图3所示)，其中ZSYPC1型号4块，吊装在奇数层，ZSYPC2型号4块，吊装在偶数层，故8块U型预制构件构成一组拼装模块。墙体之间采用φ24的化学螺栓机械连接，墙板之间的缝隙用装配式专用密封胶填充。

装配式方井U型构件设计原则是在综合现有方井的外观设计基础上，改变现浇混凝土井为工业化生产，有以下特点:

1)装配式方井的U型结构板厚(200 mm)为原有现浇方井壁厚的1/2，方井内部工作空间扩大(如图3所示)。

2)装配式方井设计增加双层直径为10的Ⅲ级钢筋网片，在U型预制方井板拐角处增加了直径为10的Ⅲ级钢筋，大大提高其承载力。

3)安装时吊装方便，每块U型方井板上设计了6个M24吊装点，吊点可同时作为固定插销和预埋构件。通过预埋连接件，可达到快速拼装连接的要求。

4)为方便防渗处理，装配式U型构件在制作时，先预留了8 mm倒角，方便涂抹结构胶(如图4所示)。

2 预制构件安装

2.1 施工准备

1)针对现场需要吊装的设备、行驶路线，材料码放及相应施工前所需要准备，现场施工人员应当提前熟悉掌握。2)由于吊装期间人员配合要求较高，安装工序较多，为避免指挥混乱造成安全风险，下达指令必明确优先顺序，明确各岗位分工。3)针对预制装配式方井，在吊装作业开始前，吊装的所有预制构件、连接件、防水材料、拉环的检验数量、检验方法、结构性能都必须符合GB 50204—2015混凝土结构工程施工质量验收规范中第9章：装配式结构分项工程的验收规范的要求。

2.2 抄平放线

装配式方井在安装前需进行抄平放线，根据坐标设置每个方井交叉于方井内部中心点的纵横方向各两条的标准轴线，再根据轴线依次放出预制构件的方井壁内边线、方井壁外边线以及标出构件位置，并确定装配式方井安装时所需的控制点，如图5所示圆圈标出位置为装配式方井安装时的控制点。

轴线放线偏差不得超过2 m，放线遇有连续偏差时，应考虑从方井中间一条轴线向两侧调整[5]。

2.3 预制构件吊装施工

预制构件生产完成后在生产厂家内进行试吊，此次吊装采用自行研发的吊装工装架，如图6所示。

工厂内试吊完成后，运输时需采用平运，运输车启动应慢，转弯错车时要减速，防止倾覆构件的堆放按预制构件的型号进行堆放[6]。

吊装施工时应注意以下几点：1)装配式方井的每一层安装顺序为先中间后两边；单个方井预制构件的安装顺序应充分考虑吊车司机的起吊位置，优先满足其视线需要。2)第1层在距离地面3 cm～5 cm处时，需利用水平检测仪进行水平校准，若未水平，利用吊链(手拉葫芦)进行调整使构件水平，其后方可缓慢降落就位；第2层、第3层以及第4层的U型预制构件安装在垂直距离10 cm左右处，需进行螺杆对孔。3)在吊装安装过程中有无法调平的情况时，需使用角钢与垫片进行调平，保证每一层构件安装能水平平整。4)螺栓应在下一块预制构件吊装前提前拧进已安装完成构件表面预埋吊装螺母上，使用吊车将下一块预制构件吊至安装位置附近，作业严禁强行穿入螺栓[7]；如不能穿入时，使用吊装的葫芦进行调平，确保螺杆能对入孔洞时方可进行对孔。

2.4 接缝及防渗处理

1)清扫施工面。不应当直接封胶处理，首先对装配式构件接缝处进行清扫，可使用鼓风机，刷子等工具对灰尘、沙砾和油污进行彻底的清扫。2)填充密封胶。将密封胶放入注射胶管中，管嘴对准接缝处缓慢挤出，注意密封胶不可溢出过多粘黏他处，同时保证接缝处都均匀涂抹密封胶，无气泡产生。3)孔洞封堵。在方井的预制构件安装完毕之后，需要用水泥混凝土对构件内的螺栓孔洞进行封堵，防止构件内螺栓被腐蚀。

3 装配式构件与现浇施工对比

1)施工进度。在同一井场修建相同4口井，预制装配式方井仅需2 d即可拼装完毕，而传统现浇施工则花费6 d时间，因此，在工作量大小、施工环境相同情况下，装配式施工能有效提前工期3 d～5 d。且装配式施工简单(主要为吊装)，有机械辅助，需要人工较少。2)施工质量。工厂批量化生产保证了工程质量，防止由于现场施工养护不足、施工粗糙而出现施工技术缺陷等问题。而传统施工方法易出现方井壁不平整，外凸变形，需人工进行凿平等问题。3)环保分析。构件工业化生产，施工现场的建筑垃圾减少，避免施工过程中尘土飞扬，噪声嗡鸣现象，实现绿色施工。4)经济效益。考虑到装配式施工，制作构件，运输成本较高，计算出装配式方井施工费用比传统施工费用高40%～50%。

4 结语

1)本课题依托威202H23平台钻前工程，完成钻前工程方井首次装配安装，系统分析了其所需设计理念、注意的施工技术事项、质量验收等重要经验，以达到提高施工效率保证施工质量等要求。2)预制装配式构件在环保、施工质量和施工效率上的良好表现，将为下一步在井场开发过程中提供良好的施工模板，但考虑到较高的施工费用，需进一步对装配式构件考察研究，以期达到良好的经济效益。