海上基桩施工采用套管活联接的设计及应用

卢　飞　赵振峰　李　华　孙义军

[摘要]通过在大连中远30万吨浮船坞锚连桩及平台桩施工中，采用套管活联接的方法，加快了施工进度，创造了国内外套管活联接的先例。

[关键词]海上钻探船施工 套管活联接 加快施工进度

中图分类号：TB1文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0320066－01

大连中远30万吨浮船坞工程是目前全国最大的浮船坞工程。设计的30根锚链桩及平台桩（直径均为0.8m，进入基岩深5m），是我们辽宁省第八地质大队在2005年完成的。我们已在《西部探矿工程》2007年第一期发表了论文，题目为《大连中远海上基桩新技术新方法的应用》。本文仅把我们在活联接套管的设计及应用方面做以介绍，以供同行们参考。

一、问题的提出

我们是使用方驳船在海上施工。船是随着海水的涨落而起落的。如何选择井口管及其固定方法，选择套管及其下入及起拔方法，是一个关键的技术问题。由于施工区是处在黄海的北部，涌及浪的影响是很大的，必须要在短时间内的波浪平缓期完成一根桩的钻船定位、钻进、灌注、移船等工作，所以要求速度必须要快，否则风浪来了，1根桩还没有施工完，则将是前功尽弃。如按常规方法，套管下入时要用电焊焊接，起拔时要用气焊割开，那一是速度太慢，二是套管经反复割焊，套管也是不可能焊直，并且也是焊不牢固。所以要想完成此项任务，则必须解决套管的问题。带着这些问题，我们经过反复研究、最后设计了井口管与平台是活联接，井口管与下入海底的部分套管是伸缩联接，下入海底的部分的套管之间又是活联接。较好的解决了这一难题，使施工速度快、质量好。

二、平台井口固定套管的选择及固定

此次的井口管的设计是，外径为1170mm，长为8m（主要根据海水的深度，尽量长，这样可以使井口套管与井底的套管有较大的深缩余地）。上部2m长度内的壁厚为10mm（因为此位置是接触到钻船的平台，由于波浪冲撞易被挤扁），下部为8mm（薄一点能尽量能减轻重量）。井口管的最下部做成喇叭口，最大直径为1.5m，其目的是起里层套管时避免刮套管的接头。由于海浪及涌较大，为了保护好井口管，井口管与钻船平台的连接，我们设计成活动的，是挂在平台上的（四角用钢丝绳将套管绑在平台上，以防海浪大时将套管掉入海中，但是留有一定的活动余地），这一点是很重要的。如果是焊接固定的，即使是套管的壁再厚，也是无济于事。因为套管是抵抗不住海浪及涌的巨大的冲击，将会使套管挤扁或挤歪。而只有顺其自然才是上策。

三、中间联接套管的设计

本次是在海上施工，它与陆地不同，一般情况下，套管进入松散层小于8m，其它部分在海底面以上。上部有较大的空间，又因为是浅孔，经常起下套管。如果要是采用地表的常规下套管的方法，起下用焊接及气割，那样则费时、费材料、费力，起下一次套管需两个小班，计16小时之多。经采用了活联接的方法，只用2个小时就可以完成，提高工效8倍。

井底套管选择为直径1000mm，壁厚为6mm，长度分别为4m长1根，2m长2根，1m长1根。接头处外径为1040mm，壁厚为10mm，高为400mm。采用9个M22mm的螺丝，在接头环周上三等分，分3组联接。

井底套管下入的长度是：套管总长=钻进岩土孔深+海面至平台下底面+最低潮时海面到海底的高度。这样就能保证海水在最低潮时，井底套管也不能顶钻船的平台。

四、最下部一节长套管的设计

最下部一节长套管的设计原则是，根据海水的深度，尽量选择长一些，本次我们设计长为12m，直径为1000mm，壁厚为6mm。最下部用14mm铁板卷制的长度为0.5m的一段将其焊接在下部以加强套管的刚度，当套管下不到孔底时，可向下砸入，不致于打坏套管端部。

五、井底套管的下入及起拔

井口管是挂在平台上，从开始施工第1根桩直到最后1根桩，都不用移动（除非套管损坏需要修补时升上修理）。开孔时用1.2m直径的六翼反循环钻头钻进到基岩0.5m左右，开始下入活联接的套管。

用25吨吊车将套管下入到海中，采用活联接。一般情况下，都能下到孔底。如有的钻孔下不到底，则采用潜孔锤钻具，将套管砸下去。

换用直径为0.8m的潜孔锤钻具钻进基岩至设计孔深。

用空压机洗井，将孔底残渣全部清除后，灌注井下混凝土至设计标高。

起拔套管时，先用钻机的卷扬机将套管拉活，然后在用吊车拉起，为提高起下速度，在吊车的有效高度内，一次性尽量加长套管的起下长度。下套管时，先在船的甲板上把短套管联接成整体再下入。起套管时先把整体长度拉到甲板上在逐根拆卸。

六、使用效果

经过24根锚链桩、6根平台桩的实际使用，起下套管的效率提高8倍，加快了施工进度，保证了能在波浪及涌的平缓期内短时间内成桩，保证了整个工程项目的完成。为海上施工总结了经验，创造了国内外海上套管活联接的先例。