立井钻井法施工及验收规范 GB 51227-2017
中华人民共和国国家标准
立井钻井法施工及验收规范
Code for construction and acceptance of vertical shaft drilling
GB 51227-2017
主编部门:中国煤炭建设协会
批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期:2017年11月1日
中华人民共和国住房和城乡建设部公告
第1453号
住房城乡建设部关于发布国家标准《立井钻井法施工及验收规范》的公告
现批准《立井钻井法施工及验收规范》为国家标准,编号为GB 51227-2017,自2017年11月1日起实施。其中.第6.1.4、7.1.1、8.5.3(3)条(款)为强制性条文,必须严格执行。
本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部
2017年3月3日
前言
本规范根据住房城乡建设部《关于印发<2013年工程建设标准规范制订修订计划>的通知》(建标[2013]6号)的要求,由中煤矿山建设集团有限责任公司会同有关单位共同编制。
本规范在制订过程中,编制组进行了广泛的调查研究,认真总结了近年来经实践证明有效和成熟的科技成果和技术工艺,以多种形式征求了全国煤炭行业有关方面专家和单位的意见,经反复研究、多次修改,最后经审查定稿。
本规范共分9章和5个附录,包括总则、术语、基本规定、钻进施工、钻井泥浆、预制井壁、井壁漂(悬)浮下沉、壁后充填固井、钻井井筒工程质量验收等。
本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。
本规范由住房城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释,由中国煤炭建设协会负责日常管理,由中煤矿山建设集团有限责任公司负责具体技术内容的解释。在本规范执行过程中,如有意见或建议,请寄送中煤矿山建设集团有限责任公司(地址:安徽省合肥市蜀山区习友路898号,邮政编码:230071),以供今后修订时参考。
本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人:
主编单位:中煤矿山建设集团有限责任公司
参编单位:淮北矿业(集团)有限责任公司
平煤神马建工集团有限公司
主要起草人:王继献 王厚良 丁明 魏红兵 史基盛 周真云 蔡鑫 郑翔鲲 付新鹏 王海波 王敏建 潘迎春 刘林林 张家勋 刘志强 长孙学亭 赵雄 徐亮 杨建民
主要审查人:安和人 张胜利 洪伯潜 张永成 陈远坤 李现春 廖卫勇 张传安 任东升 居宪博 汤江明 龙志阳 秦勇 谭杰 刘培年
1 总 则
1 总 则
1.0.1 为了加强立井钻井法施工及质量管理。统一施工及验收标准,确保施工安全和工程质量,制定本规范。
1.0.2 本规范适用于采用竖井钻机钻凿、泥浆洗井与护壁、地面预制井壁、井壁漂(悬)浮下沉和壁后充填固井工艺的立井钻井法施工及质量验收。
1.0.3 立井钻井法凿井工程划分应符合本规范附录A的规定。
1.0.4 立井钻井法工程施工合同和工程技术文件对施工及质量验收的要求不应低于本规范的规定。
1.0.5 立井钻井法施工应实行现代化科学管理,实施绿色施工。
1.0.6 立井钻井法施工及质量验收除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术 语
2 术 语
2.0.1 钻井法 shaft drilling method;sinking by shaft boring method
用竖井钻机钻凿立井井筒的凿井方法。
2.0.2 竖井钻机 shaft boring machine;shaft borer
从地面用钻头钻凿立井井筒的机械。
2.0.3 临时锁口 preliminary shaft
钻井之前在井口构筑的一段扩大的钢筋混凝土井壁。
2.0.4 分级扩孔钻进 stepping enlarging drill to full section
在钻井断面上,采用直径由小到大的钻头进行多级钻进的方法。
2.0.5 钻井直径 drilling diameter
根据设计成井直径、井壁设计厚度、壁后充填间隙以及钻井偏斜率所确定的最小直径。
2.0.6 钻压 drilling pressure
钻进时钻头刀具对工作面的总压力。
2.0.7 钻井泥浆 drilling mud
用水、黏土和添加剂按一定比例配制的悬浮液,用于钻井时洗井、护壁和冷却钻头。
2.0.8 洗井 flushing
使用循环流动泥浆将钻头破碎下来的岩土碎屑从井底工作面清除并携带至地面的作业。
2.0.9 反循环洗井 reverse circulation flushing
泥浆通过钻凿的井筒冲洗钻井工作面,并携带钻屑通过钻头吸收口和钻杆内腔上升返回地面的过程。
2.0.10 正循环洗井 normal circulation flushing
泥浆通过钻杆内腔和钻头的中心孔冲洗钻井工作面,并携带钻屑通过钻凿的井筒上升返回地面的过程。
2.0.11 钻进纠偏 rectify deviation in drilling
在钻进过程中进行的纠正偏斜工作。
2.0.12 泥浆护壁 mud stabilization
泥浆渗入围岩形成泥皮,泥浆的静压力作用在泥皮上平衡地压与水压,达到维护井帮稳定的方法。
2.0.13 泥浆净化 purification of drilling mud
将泥浆中岩土碎屑分离出来的作业。
2.0.14 泥浆沉淀池 mud-settling pit
钻井泥浆循环系统地面设施构筑物,贮存钻井泥浆及通过自然沉淀去除钻井泥浆钻屑。
2.0.15 塌帮 collapse
钻进过程中井帮局部坍塌的现象。
2.0.16 预制井壁 precast shaft wall;precast shaft lining
在地面预制的、作为井筒永久支护用的筒状钢筋混凝土或钢板-混凝土结构物。
2.0.17 井壁底 bottom of the wall
钻井井筒下端封底的支护结构井壁,由筒体和壳体构成。
2.0.18 漂(悬)浮下沉 sinking shaft lining by means of floatation
钻井结束后,在充满泥浆的井筒中将预制的井壁底和井壁筒连接,在井筒内加水克服泥浆的浮力,使其缓慢地下沉并相应地接长井壁筒,沉入到设计深度的作业。
2.0.19 大线 nylon rope for logging
在井壁底预埋中心点上拴结尼龙绳,作为井壁漂(悬)浮下沉时对接测量的中心线。
2.0.20 固井 well cementing
预制井壁筒下沉到设计深度并扶正后,向井壁筒外侧与井帮之间的环形空间分段交替充填胶凝材料与碎石,将泥浆自下而上地置换至地面,达到固结井壁筒的作业。
2.0.21 锚卡 anchor clip
焊接在钢板复合井壁内钢板筒外侧,预埋在井壁混凝土中用于锚固内钢板筒的构件。
2.0.22 可压缩井壁 compressible shaft wall
为释放井筒的部分竖向附加力,设置于井壁筒间的一种竖向可缩的特殊井壁。
3 基本规定
3 基本规定
3.0.1 钻井法可用于表土层、岩层。
3.0.2 钻井法施工应与后续工程转换协调。
3.0.3 立井钻井法施工应积极应用成熟的新工艺、新技术、新设备及新材料。
3.0.4 工程施工中应建立技术档案,并应做好各种测试记录、隐蔽工程记录、质量检查记录和竣工图纸等文件资料的收集和整理工作。竣工资料应真实、齐全、准确。
3.0.5 建设单位应组织设计单位、施工单位和监理单位会审设计图纸和技术交底。
3.0.6 施工单位应负责施工组织设计的编写并报监理单位和建设单位。
3.0.7 施工现场质量管理应具有有效的施工技术标准、健全的质量管理体系。
3.0.8 施工质量控制应符合下列规定:
1 工程的主要材料、半成品、成品、构件应进行现场验收,按有关规定复检,并应经监理工程师确认;
2 各工序质量控制应符合施工技术标准,每道工序完成后,应进行质量检查并形成验收记录。
3.0.9 施工质量验收应在施工单位自检基础上,按检验批、分项工程、分部(子分部)工程、单位(子单位)工程的顺序进行,并应符合下列规定:
1 施工质量应符合设计要求;
2 参加质量验收的各方人员应具备规定的资格;
3 施工质量的验收应在施工单位自检合格的基础上进行;
4 隐蔽工程在隐蔽前应由施工单位通知监理等单位验收,并形成验收文件;
5 试块、试件以及有关材料应按规定进行见证取样检测;
6 承担见证取样及安全检测的单位应具有相应的资质;
7 观感质量应由验收人员通过现场检查并共同确认;
8 检验批质量应按主控项目和一般项目验收,检查数量除本规范有明确规定外,应全数检查。
4 钻进施工
5 钻井泥浆
6 预制井壁
7 井壁漂(悬)浮下沉
8 壁后充填固井
9 钻井井筒工程质量验收
附录A 立井钻井法凿井工程划分
附录A 立井钻井法凿井工程划分
表A 立井钻井法凿井工程划分
附录B 检验批质量验收记录
附录B 检验批质量验收记录
表B 检验批质量验收记录表
附录C 分项工程质量验收记录
附录C 分项工程质量验收记录
表C 分项工程质量验收记录表
附录D 分部(子分部)工程质量验收记录
附录D 分部(子分部)工程质量验收记录
表D 分部(子分部)工程质量验收记录表
附录E 单位(子单位)工程质量竣工验收记录
附录E 单位(子单位)工程质量竣工验收记录
表E-1 井筒质量竣工验收汇总记录表
表E-2 单位(子单位)工程质量控制资料核查记录表
注:1 表中※代表主要单种质量保证资料,△代表一般单种质量保证资料;
2 表中的“检验项目”内有缺项时,该项不检验,不参加计分,可不填写。
表E-3 单位(子单位)工程观感质量检验评定表
注:1 表中的“检验项目”内有缺项(或工程无该项)时,该项不检验,不参加计分,可不填写;
2 各“检验项目”的评定分不宜低于基本分。
本规范用词说明
本规范用词说明
1 为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1)表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
引用标准名录
《混凝土结构设计规范》GB 50010
《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T 50081
《混凝土外加剂应用技术规范》GB 50119
《混凝土质量控制标准》GB 50164
《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205
《煤矿井巷工程质量验收规范》GB 50213
《通用硅酸盐水泥》GB 175
《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口》GB/T 985.1
《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596
《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》GB/T 3098.1
《混凝土外加剂》GB 8076
《涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的目视评定 第1部分:未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级》GB/T 8923.1
《色漆和清漆 漆膜的划格试验》GB/T 9286
《焊缝无损检测 超声检测 技术、检测等级和评定》GB/T 11345
《高强混凝土结构技术规程》CECS 104
《预制混凝土井壁》JC/T 2091
《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52
《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55
《混凝土用水标准》JGJ 63
《钻井井筒永久支护通用技术条件》MT/T 518
《煤矿井筒装备防腐蚀技术规范》MT/T 5017
条文说明
中华人民共和国国家标准
立井钻井法施工及验收规范
GB 51227-2017
条文说明
编制说明
《立井钻井法施工及验收规范》GB 51227-2017经住房城乡建设部2017年3月3日以第1453号公告批准发布。
为便于广大设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用本规范时能正确理解和执行条文规定,编制组按章、节、条顺序编制了本规范的条文说明,对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项进行了说明,并着重对强制性条文的强制性理由做了解释。但是,本条文说明不具备与规范正文同等的法律效力,仅供使用者作为理解和把握规范规定的参考。
1 总 则
1 总 则
1.0.1 本条明确制定立井钻井法施工及验收规范的目的。本规范是国内首部立井井筒钻井施工的专业技术规范。
1.0.3 钻井法凿井是一种专业性很强的特殊凿井方法,由专业化单位组织施工,具备独立施工条件,能形成独立使用的功能单元,故划分为单位工程,但由于钻凿井筒施工时间一般较长,可按施工年度划分为子单位工程,工程按附录A的划分组织验收。
1.0.4 本条规定了立井钻井法工程施工质量的基本要求,承包合同(如质量要求等)和工程技术文件(如设计文件、企业标准、施工技术方案等)对工程质量的要求不得低于本规范的规定。
1.0.6 凡本规范有规定的,应遵照执行,凡本规范无规定的或未包括的工程项目,应按照国家现行有关标准执行或由建设单位组织设计、施工等有关单位,按照本规范修订的原则补充临时标准,并报上级主管部门批准后执行。
2 术 语
2 术 语
本章给出的22个术语均为本规范有关章节中所引用的,同时,还分别给出了相应的推荐性英文术语,该英文术语不一定是国际通用的标准术语,仅供参考。
3 基本规定
3 基本规定
3.0.3 本条要求在施工中积极推广使用成熟的“四新”成果,既要求施工的安全可靠性,也要求经济技术的合理性。
3.0.4 本条强调在施工中加强文件资料管理。施工中应有完整的原始记录,施工结束应有总结,整个工程竣工后应有真实、齐全和完整的技术档案,实现工程的可追溯性,以便积累经验,不断进步。
3.0.6 施工组织设计等指导立井钻井法施工的纲领性文件,是确保施工质量的基本条件,这些技术文件在使用、实施前应根据建设程序的要求经过审查批准。
3.0.7 技术标准、规范、规程等是立井钻井法工程的施工依据,施工现场应具备这些文件并建立档案妥善管理,质量管理体系应保证切实有效。
3.0.9 本条是根据现行国家标准《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300制订的,应严格执行。
4 钻进施工
4 钻进施工
4.1 一般规定
4.1.2 井筒检查钻孔若设于钻井范围内,当检查孔施工发生事故,有钻具遗落在孔内,将严重影响钻井施工。
4.2 施工准备
4.2.1 本条对临时锁口施工做出规定。
1 当锁口下面为流砂或风积砂等不稳定地层时,应采取措施加固地层,使其稳定并满足承载力要求。
4.2.2 本条对泥浆沉淀池及泥浆沟槽做出规定。
1 重力式沉淀净化泥浆要求泥浆流过沉淀池的时间大于颗粒沉淀时间,一般沉淀池的宽度为8m~10m,深度为1.5m~2.0m,因此沉淀池至少30m长。
4.2.3 本条对龙门道施工做出规定。
2 随着钻井技术的发展,龙门吊的提升能力已达400t,对龙门道提出更高要求,本条参照有关规范制定。
4.2.7 龙门吊安装应由有资质的单位施工,检验应由地方政府质量技术监督部门执行。
4.3 钻 进
4.3.5 螺栓是最容易疲劳破坏的,钻具上的连接螺栓在交变应力的作用下产生疲劳裂纹很难发现,一旦螺栓断裂,就有可能发生掉钻事故,因此要求根据螺栓使用时间和磨损情况定期更换。
4.3.7 随着钻井法凿井工艺和竖井钻机设计制造技术的进步,在减压钻进时提高钻压成为可能。
5 钻井泥浆
5 钻井泥浆
5.1 一般规定
5.1.1 我国地域广阔,东西部地区地层差异较大,对钻井泥浆的要求也不尽相同,应根据试验确定泥浆参数和配合比。
5.1.5 钻井泥浆固液分离是环保的处理泥浆方法,该方法已研制成功并已投入工业应用,可以做到实时处理产生的废弃泥浆,应为首选。
5.3 泥浆的配制
5.3.3 根据经验,每配制1m3泥浆需水800kg~900kg、普通黏土300kg~360kg。
6 预制井壁
6 预制井壁
6.1 一般规定
6.1.4 本条为强制性条文,必须严格执行。为了防止井壁吊环在井壁起吊过程中发生脆断,导致井壁脱落,吊环必须采用热轧碳素圆钢制作,并严禁采用冷弯方式加工,同时对吊环伸出井壁长度及固定方式做了强制性规定。
6.1.6 最初几节井壁下沉时,由于井壁自重大于浮力,需要在井壁上预埋托梁,依靠托梁支撑于锁口之上,使其保持静态与下一节井壁安全对接。
6.1.10 预制后的井壁除井壁底外,在下沉前集中分层堆放于龙门道内预先设定的位置,以节约土地,地基要预先处理防止堆放的井壁不均匀下沉,发生安全事故。
6.2 法兰盘制作安装
6.2.6 法兰盘加工好后,上节井壁的下法兰盘与下节井壁的上法兰盘要固定在一起,成对配钻连接螺栓孔,以便于井壁下沉时与相邻井壁连接。
6.3 钢板筒制作安装
6.3.7 钢板筒体间焊缝属于二级焊缝,宜按需要进行超声波检验。钢板筒与法兰盘间焊缝属于三级焊缝,不需要进行超声波检验。
6.3.13 防腐涂料用于钢板混凝土复合井壁内钢板筒内侧表面防腐,其质量要求参照《煤矿井筒装备防腐蚀技术规范》MT/T 5017。
6.4 钢筋工程
6.4.5 竖向钢筋不宜设置连接接头,当设置接头时,应采用机械直螺纹连接,不得采用对焊接头、绑扎接头。
6.4.7 井壁底受结构形式的限制,内、外层竖向钢筋仅设置两个圆盘状焊筋板,分上、下两层竖向同心布置,两层焊筋板中均宜预留不少于4个圆孔作为浇筑井壁底混凝土时的流动通道。
6.5 模板工程
6.5.1 因木模板易变形,造成井壁结构尺寸不易控制,除井壁底外,钢筋混凝土井壁宜采用钢模板。
6.5.12 模板拆除时间应根据混凝土强度等级、气温、养护条件等确定,过早会造成井壁混凝土受损,影响其质量,过晚则难以拆除模板,不利于施工。
6.6 混凝土工程
6.6.4 井壁混凝土宜采用泵送运输,为了保证混凝土质量和满足工艺要求,本条对混凝土工艺参数做了规定。
6.6.8 混凝土分配器是布置于吊帽中心上可旋转的混凝土布料装置,通过人工操作,将泵送管内的混凝土均匀分配到各浇灌口。
7 井壁漂(悬)浮下沉
7 井壁漂(悬)浮下沉
7.1 一般规定
7.1.1 本条为强制性条文,必须严格执行。目的是确保井壁顺利下沉,防止井筒被卡住而不能下沉到设计位置。井筒深度小于500m,取K=0.3m;井筒深度大于500m,取K=0.3m~0.6m。
7.2 井壁吊运
7.2.2 井壁吊运的自平衡装置采用液压油缸油路并联实现。
7.3 井壁连接与焊缝防腐
7.3.2 当井壁对接的上下法兰盘合拢时,井壁有可能触碰焊接在上法兰盘内缘的临时吊环造成焊缝断裂、临时吊盘坠落的安全事故。井壁对接是下沉井壁过程中最危险的环节,应严格按照施工组织设计施工,确保安全。
7.3.9 坠落物体漂浮在井筒内的水面上会对中心线产生干扰,造成井壁对接无法测量找正或测量找正出错。
7.4 节间充填注浆
7.4.2 节间注浆是井壁连接的重要工序,通过节间注浆可以检验焊缝和法兰盘锚固质量,堵塞混凝土与法兰盘间的微小孔隙,防止渗漏。
8 壁后充填固井
8 壁后充填固井
8.1 一般规定
8.1.1 壁后充填固井工程应自下而上分段进行,第一段高即在井筒的最深部,它是钻井工程关键的一道工序,关系到固井、封水质量及井巷开拓工程的施工安全,影响充填质量的主要因素有:
(1)井壁下沉到底后充填工作没有及时进行,以致泥浆沉淀影响充填质量;
(2)外管充填时,充填管未下到规定深度和位置;
(3)水泥浆的水灰比失控,水泥浆密度不符合规定,水泥浆未能完全置换泥浆;
(4)充填管间距过大,充填物不闭合;
(5)充填未采取一管一泵原则,充填工作间断或时间过长。
8.1.2 水泥浆的密度越大充填质量越好,保证水泥浆密度关系到成井质量。采用水泥砂浆充填是壁后充填新工艺,已进行过工业性试验并获得成功,水泥砂浆的性能应满足和易性和泵送要求,应重点防范堵管,其产量应满足充填速度要求。
8.1.8 壁后第一段高充填施工时,因水泥浆密度大于泥浆,充填过程浮力会增加,井内配重水不够,井筒可能会上浮。当井筒较深时,配重水加多了亦可能造成整个井筒产生竖向失稳,故需验算,当达到失稳临界条件时应采用分时分段加配重水措施,保证井筒不会产生竖向失稳。
8.1.9 本条规定的目的是为了确保壁后胶结性材料充填固结后能有效切断地层间的水力联系。
8.2 充填段高划分原则
8.2.2 本条第5款的目的是为了采用胶结性材料保护钢板井壁的外钢板,使外钢板不易被腐蚀。
8.3 壁后水泥浆充填
8.3.4 充填前冲洗井底是为了让井底的沉淀物漂起来,从而达到比较彻底置换泥浆的目的。
8.5 壁后充填质量检查
8.5.1 除直接用于壁后充填质量检查的材料、设备和人工外,其他施工条件由后续施工单位无偿提供。
8.5.3 本条第3款为强制性条文,必须严格执行。其目的是为了彻底封堵切断壁后地层间的水力联系,确保井筒安全。
8.6 成井检测
8.6.1 超声波测井的井筒中心坐标为井架安装提供定位依据。
8.7 中间质量验收
8.7.5 成井有效圆直径是指井筒垂直投影的最大内切圆直径,预制井壁内直径应比井筒设计有效圆直径大,确保井筒满足使用要求。