SYT 5972-2021 钻机基础技术规范-PDF解密

中华人民共和国石油天然气行业标准2021—11-16发布2022—02—16实施国家能源局发布I前言 Ⅱ 12规范性引用文件 13术语和定义 14钻机基础基本规定 25钻机基础型式 2 37钻机基础地基持力层要求与承载力计算 37.1钻机基础地基持力层要求 37.2地基承载力计算、钻机基础荷载与荷载组合、各型基础计算 38钻机基础持力层选用及软弱地基处理 4 49.1现浇基础的施工 49.2预制基础施工 59.3桩基础施工 69.4浅湖泊、低洼、沼泽、稻田地钻机基础施工 69.5冬季、高温和雨季钻机基础施工 610钻机基础保护 7 711.1水泥 7 7 7 8 8 8 8 8 8 8附录A(资料性)钻机基础计算 9Ⅱ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的与SY/T6199—2004和SY/T5972—2009相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：a)增加了规范性引用文件(见第2章);b)统一基础名称(见第3章);c)提高现浇基础强度等级(见4.6,SY/T6199—2004的10.6);d)增加基础平整度的要求(见9.2.2);e)增加东北地区施工要求(见9.5);f)明确钻井单位对特殊地质条件井位的钻机基础采取措施进行保护(见第10章);g)修订建筑材料的使用要求(见第11章，SY/T6199—2004的第9章)。本文件起草单位：中国石油集团川庆钻探工程有限公司川东钻探公司本文件主要起草人：杨昌平、唐馨、杨棚程、黎翔、左乐、游耀辉、代远、任安德、张林、本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：)1钻机基础技术规范本文件规定了石油和天然气钻井设施基础的分类与选型、使用范围和技术要求。本文件适用于陆上石油钻机的井架底座、机泵房及循环系统的基础设计和施工。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件。不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB8076混凝土外加剂GB50007建筑地基基础设计规范GB50202建筑地基基础工程施工质量验收标准GB50666混凝土结构工程施工规范JGJ63混凝土用水标准JGJ94建筑桩基技术规范SY/T5466钻前工程及井场布置技术要求3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。地基subsoil支承基础的土体或岩体。淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土。持力层supportinglayer直接承受基础载荷的土层或岩层。地基承载力特征值characteristicvalueofsubsoilbearingcapacity由荷载试验测定的地基土压力变形曲线线性段内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。地基处理groundtreatment2为提高地基的承载力，或改善其变形性质或渗透性质而采取的工程措施。钻机基础rigfounda承受钻井设备荷载并将该荷载传递至地基的构筑物。预制基础pre-productionfoundation预先制作好，能将上部荷载传递到地基上并能重复使用的结构组成部分。现浇基础foundationgroutedinsi在现场使用混凝土浇筑的将上部荷载传递到地基上的结构组成部分。由设置于岩土中的桩和连接于桩顶端的承台组成的基础。扩展基础spreadfoundation为扩散上部结构传来的荷载，使作用在基底的压应力满足地基承载力的设计要求，且基础内部的应力满足材料强度的设计要求，通过向侧边扩展一定底面积的基础。井架基础derrickfoundation井架底座下部的基础。4钻机基础基本规定4.1井架、机泵房底部应设置基础，其他辅助设备应根据井场条件、钻井周期和钻井设施类型、功能要求来选择确定。4.2无底座的钻井设施应设置基础。4.3钻机基础设计前应进行岩土工程勘察，并应符合GB50007的规定。4.4钻机基础设计时，所采用的作用效应与相应的抗力限制应符合GB50007的规定。4.5井架基础水准高差为±2.5mm,其他设备基础没有刚性连接的可不在同一水平面上，同一组设备的基础水准高差±4mm。4.6现浇基础用混凝土强度不应低于C25,预制基础用混凝土强度不应低于C30。4.7对称布置井架基础，力求使设备扰力作用中心、设备和基础质量中心、基础底面几何形心位于同一铅直面上。4.8预制基础中预制构件长边应布置在与设备底座纵梁垂直方向上；整体运移的钻机基础可布置在与设备底座纵梁平行的方向上。4.9设备底座边缘至基础边缘距离不宜小于300mm。5钻机基础型式5.1预制基础包含以下几种：——钢筋混凝土基础；——钢管排基础；3——钢木基础；——条石基础；——片石(毛石)混凝土基础；——素混凝土基础； ——灌注桩基础；a)钻机类型、井别、井型、井深及建井周期；b)设备重量及设备安装工艺要求；c)地基承载能力；c)基础选型应遵循就地取材，在保证地基安全的前提下，综合成本最低的原则。在一般情况下a)基础的型式和构造；b)作用在地基上的载荷及其性质；c)工程地质和水文地质条件；c)对于预制基础，当表层地基承载力满足设计要求时，钻机基础应平置或浅埋摆放在持力层上。对于湖区、水网地区，地表有淤泥、植耕浮土较浅的，应对淤泥浮土清除或处理后将钻机基参见附录A。48钻机基础持力层选用及软弱地基处理8.1利用软弱土层作持力层时，满足下列情况：——淤泥和淤泥质土，宜利用其上覆较好土层作为持力层；当上覆土层较薄，应采取避免施工时对淤泥和淤泥质土扰动的措施。——回填土、建筑垃圾和性能稳定的工业废料，当均匀性和密实度较好时，均可利用作为持——对于有机含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土，未经处理不应作为持力层。8.2局部软弱土层及暗塘、暗沟等，可采用换填、桩基、基础梁或其他方法处理。8.3现浇基础在满足地基稳定和变形要求的前提下，基础宜浅埋；当上层地基土的承载力大于下层土时，经验算下卧软弱地基满足要求，宜利用上层土作持力层。8.4土特性均匀统一、未经扰动的稳定土层，且承载力特征值不小于150kPa时，可直接作为钻机基础的持力层。8.5若地基承载力或变形不能满足设计要求时，可选用机械压(夯)实、垫层换填、挤密桩等方法来进行地基加固处理，处理后的地基承载力应通过试验确定。8.6基础宜埋置在地下水位以上，若必须埋置在地下水位以下时，应采取地基土在施工时不受扰动8.7在冻胀、强冻胀地基上，按GB50007的规定采取防冻害措施。8.8钻机基础可根据实际情况选用不同持力层。当同一设备基础地基土在水平方向上不均匀时，应根据状态、性状等差异进行相应的地基处理。9.1现浇基础的施工9.1.1.1复核井位和井场大门方向，以井口申心为基础放线的基准点，井场大门方向的确定按SY/T5466的规定执行。9.1.1.2对基础布置场地进行平整。9.1.1.3过井口中心，沿井场大门方向确定基础纵向中心线，再过井口中心做一条与纵向中心线垂直的横向中心线，构成一个基准十字线。9.1.1.4根据基准十字线，按基础施工图的具体要求，确定基础各部定位中心线。9.1.1.5以各部定位中心线为基准，按基础施工图上的尺寸要求，分别做出各部的施工外框线。9.1.2.1设置基础标高控制桩，并加以保护。9.1.2.2基础开挖时，应对井口中心桩标记加以保护。9.1.2.3按各部的外框线和基础施工图上各部深度要求开挖基坑，基坑尺寸应符合施工要求。9.1.2.4基坑的开挖应严格控制开挖深度，不应超挖。9.1.2.5采用机械开挖时，不应直接挖至设计标高，应留50mm～80mm的深度进行人工开挖和坑底平整。59.1.3.2基坑开挖不易成型或易坍塌的地基，应使用模板(不含地模)。支模前应在坑底打80mm~100mm厚的垫层，垫层的厚度不应计入基础的设计高度。垫层的宽度应大于模板的外形尺寸，以保——基坑开挖宽度应比原设计适当增加，增加值每边不宜少于20cm。 ——基坑顶部应另行支模，以保证基础的施工质量；模板的高度可根据实际情况确定，但不宜低9.1.4.2基础的每个独立单元应进行连续浇筑。当浇筑的混凝土体积较大，且难以实施连续浇筑时，可采用斜面分层法分层浇筑。每层厚度不应超过震动棒的作用范围，间歇时间不应超过混凝土的凝结9.1.4.3毛石(片石)混凝土基础顶部应有50mm～100mm的水泥砂浆层，毛石(片石)用量不宜超过混凝土总体积的25%。一般采用覆盖浇水的自然养护法，养护期在7d以上。用地面铺设的方法。对于井场地表地质条件不良或因施工工艺的需要，预制6桩基础的施工按JGJ94执行。9.4.2.3宜采用快速打桩支撑模板工艺，防止坑壁失稳坍塌。遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开9.4.2.4基坑围护排桩应有一定强度和刚度，不得变形、折断。排桩打入地下深度不宜小于地上深9.4.3.1当地下水位高于基坑开挖面时，采取降低地下水位9.4.3.2基坑开挖深度不小于3m时，一般要求用井点降水；开挖深度不大于3m时，可采用边开挖9.4.3.3基坑四角设置集水井，基坑边每隔20mm最少设置一个集水井；集水井滤水垫层厚度不少于100mm。9.4.3.5集水坑底面应比基坑底部低500mm以上，并随基坑挖深而加深，滤水垫层保证滤出的水质9.5.1.1冬季钻机基础施工一般规定：室外日平均气温连续5天低于5℃,或最低气温低于0℃时，a)基础周围采取供暖措施；b)基础周围供暖空间要求密封，并且保证留有足够宽度的空间，保证供暖空间通畅；c)混凝土搅拌前，应对搅拌机械提前预热，或采用蒸汽进行加热，基础用水提前连接好供暖管7线，基础用料，拌合水充分预热后，方可进行混凝土搅拌；d)天气极度寒冷，(最低气温-10℃以下),必要时加入速凝剂、防冻剂等外加剂；e)平均气温低于零下5℃,基坑、基础料、搅拌机应在大型保温棚内施工。b)水泥采取密封保护措施，避免受潮失效；水c)拌合水加热温度宜50℃~60℃,不应超过60℃;骨料加热温度宜30℃~40℃,不应超过d)水泥宜采用普通硅酸盐早强水泥，宜采用42.5R标号a)混凝土浇筑前，应提前清除地基、模板、钢筋上的冰雪，预热后方可进行混凝土浇筑，并进b)严格控制混凝土的水灰比及坍塌度，水灰比控制在0.45以下。c)浇筑时，搅拌机出口温度应保证在10℃以上，入模温度不应低于5℃。预拌混凝土或需远距离运送的混凝土，出机温度可根据距离经热工计算确定，但不宜d)混凝土搅拌时，应先投入骨料与拌合水，预拌后再投入水泥和外加剂，水泥和外加剂不得与业过程中应考虑打导管、冲鼠洞、钻表层等作业对10.2预制基础表层宜采用防水材料进行封闭，设置良好的排水系统，避免雨水渗入、浸泡基础底钻井设施基础用砂应使用中砂或粗砂，其中所含杂质不应超过5%,含泥量不应超过3%。水质应符合JGJ63的规定。811.4.1毛石(片石)钻井设施基础用毛石(片石)中部厚度不小于150mm,长度300mm～400mm,其强度不应低钻井设施基础用卵石粒径宜为20mm~60mm,其强度不应低于基础设计强度要求。钻井设施基础用碎石粒径宜为10mm~40mm,质地坚硬，有棱角，表面干净。宜选用直径不小于100mm、壁厚不小于5mm的管材。宜选用厚度为8mm～10mm的普通热轧钢板。宜选用直径8mm～30mm的HPB300、HRB400热轧钢筋。9f=+hny(b-3)+paY₀(d-0.5)………(A.1)土的类别o000最大干密度>2.1t/m³的级配砂石00粉砂、细砂(不包括很湿与饱和时的稍密状态)中砂、粗砂、砾砂和碎石土A.2.3动力机房和钻井泵基础强度计算时，可不考虑传动活载，只计恒载，即设备和基础自重。A.3现浇基础计算A.3.1基础构造按A.3.1.1～A.3.1.5执行。A.3.1.1基础垫层厚度不宜小于70mm,垫层混凝土强度等级宜为C15。A.3.1.2基础受力钢筋最小直径不宜小于10mm;间距应为100mm～200mm;箍筋直径不小于8mm,间距不大于300mm。A.3.1.3基础钢筋保护层厚度不小于40mm。A.3.1.4混凝土强度等级不应低于C20;当基础为钢筋混凝土时，采用强度等级400MPa及以上的钢A.3.2.1基础埋置深度、基础高度应符合第7章的规定。A.3.2.2按照A.1确定作用于基础顶面的竖向力设计值。A.3.2.3轴心载荷作用下，基础底面的压力可按公式A——相应于载荷效应标准组合时，基础底面处的平均压力值，单位为千帕(kPa);N——作用于基础顶面上的竖向力设计值，单位为千牛(kN);G——基础自重和基础上的土重，单位为千牛(A——基础底面面积，单位为平方米(m²)。式中：A.3.4对于一般稳定性地基或当钻机建井周期较短时，可不进行地基变形和稳定性验算；对于特殊地基(软弱地层、湿陷性黄土地基等)按GB50007进行验算。A.3.5当地基受力层范围内有软弱下卧层时，按GB50007进行承载力验算，满足A.3.3的要求，否A.4.1.1基础厚度不应小于100mm,当厚度大于700mm时，宜用变厚度截面基础。A.4.1.2基础端部应向外伸出设备外缘，其长度不宜小于200mm。A.4.1.3钢筋混凝土基础顶部和底部的纵向受力钢筋宜通长配筋，间距不宜大于300mm。其最小直径不宜小于10mm,最小配筋百分率宜为0.20%;基础截面的四角须设有纵向受力钢筋，并沿截面周边对称布置。受力钢筋接头位置应互相错开，接头搭接长度为钢筋直径的40～50倍。通常采用双面置箍筋，其直径不宜小于8mm,间距宜为200mm~300mm,且箍筋形式为封闭式。箍筋末端应做A.4.1.7受力钢筋的混凝土保护层最小厚度(从钢筋外缘算起)为45mm;箍筋和构造钢筋的保护层A.4.1.8钢筋混凝土强度等级不应低于C25于1.2m,长度不宜大于6m。A.4.2.2按照第8章规定，初选基础高度，其高度宜为300mm～500mm。A.4.2.7预制基础本身强度应满足基础的承载力设计要求。轴心受压时基础本身强度应符合公式Q≤Af……(A.6) A.5桩基础计算当扩底直径大于2m时，桩端净距不宜小于1m。在确定桩距时尚应考虑施工工艺中挤土等效应对邻A.5.1.2扩底灌注桩的扩底直径，不应大于桩身直径的3倍。A.5.1.3桩底进入持力层的深度，根据地质条件、荷载及施工工艺确定，宜为桩身直径的1～3倍。在确定桩底进入持力层深度时，尚应考虑特殊土、岩溶及震陷液化等影响。嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的未风化、微风化、中风化硬质岩体的最小深度，不宜小于0.5m。A.5.1.4布置桩位时宜使桩基承载力A.5.1.5预制桩的混凝土强度等级不应低于C30,灌注桩不应低于C25,预应力桩不应低于C40。A.5.1.6桩的主筋应经计算确定。打入式预制桩的最小配筋率不宜小于0.8%,静压预制桩的最小配筋率不宜小于0.6%,灌注桩最小配筋率不宜小于0.2%～0.65%(小直径桩取大值)。A.5.2.1