配管柱基础知识及方法
桥梁工程管柱式基础施工方法
桥梁工程管柱式基础施工方法1、概况管柱基础适用于深水，有潮汐影响，岩石起伏不平，无覆盖层或覆盖层很深的河床，（不适用于有严重地质缺陷的地区），水位的变化对管柱施工影响不大，如下沉管柱，钻岩及灌注水下砼可不受水位限制，全年均能施工。
管柱基础形式，基本上分为两类，一类是管柱下沉至坚硬的岩层，与岩层固接或铰接，成为柱式管柱：另一类管柱下沉至密实的土层，藉柱底承压力与柱周磨擦力共同受力，成为磨擦管柱。
管柱有钢筋砼管柱，预应力砼管柱，及钢管柱三种，前者适用于入土深度小于25M下沉振动力不大场所。
管柱系装配式构件，管节由上、下法兰盘通过螺栓连接，管柱的最底一节下边带有刃脚，刃脚的作用是使管柱穿越覆盖层切入基岩风化层。
其高度一般1.2-1.5m，管柱直径有1.55m，3.0m，3.6m，5.0m，5.8m几种，长度为3—10M不等。
钢管桩的管节其长度为12—16M。
管柱的现场存放用龙门吊机或现场用万能杆件拼装的龙门吊机起吊，轨道电动载运平车运输。
2、下沉管柱的导向和定位设备1）管柱下沉的导向设备一般分为两类，一为浅水中采用的导向框架，见图3-5-1，一为深水中采用的整体围笼，见图3-5-2。
围笼以圆形为主是管柱施工的主要施工设施。
围笼结构主要由桁架（包括起吊主桁架，辅助吊篮桁架，平衡重桁架和侧桁架）。
托架（包括起吊托架，辅助托架），内导环，外导环，吊篮（包括主吊篮，平衡重吊篮），锚柱，悬挂设备，导向架和导向木等组成。
围笼结构中几个关键部件的作用和制造要点如下：a.起吊托架：是起吊围笼及围笼下沉后将围笼支承在导向船厂上的支点，由角钢拼制而成。
托架布置在垂直水流方向围笼对称中线两侧，其大样见图3-5-3。
b.内，外导环：内导环承受内钢板桩传来的水压力，并与外导环共同控制钢板桩的位置。
图3-5-2围笼结构示意图中，围笼桁架外圈第I、IV、V层的内导环为箱形截面，受力较大的第II、III层为I字形截面，外导环分布在第I、III、V层内导环与外导环由槽钢或由角钢分后弯制。
钢管柱施工方法
采用精度为1/200000的自动安平投点仪、激光测距仪及前方交会法，确定梁、柱基础的中心位置和预埋件的精确定位。
4.8.2钢管柱施工钢管柱承重性能良好，在受力较大部位能有效减少混凝土柱体积，起到承载和传力作用。
钢管柱施工要求较为严格，由专业工厂加工制作，运至工地安装。
钢管混凝土柱主要由Ф950钢管，底法兰环形钢板、顶法兰环形钢板（钢管柱安装前预焊），Q235加劲钢板以柱内节点加强钢筋和C40混凝土组成，L=4350mm。
1)施工方法及施工顺序钢管柱分两段组装，施工时先在临时仰拱上开孔，首节由4#导洞吊装，第二节由3#导洞吊装，找正对口焊接，对口形式采用钢管内壁预埋φ22接茬钢筋，接茬筋长10cm，接口焊接工艺应满足表3-7要求。
钢管焊接完成后，由钢管柱的顶端安放柱的主筋及箍筋，扶正钢管，将钢管托起，连接钢管柱内主筋，钢管柱下落就位，与底部法兰固定连接，钢管柱顶端采用型钢井字固定，定位型钢与格栅钢筋焊接，绑扎钢管柱内箍筋，钢管柱的定位精度与直顺度应满足表3-8要求。
柱内混凝土采用导管输送，使用振捣棒振捣，当混凝土浇注至柱顶时，预埋柱顶补强筋。
2)钢管柱加工制作及运输（1）钢管柱的制作①钢管柱施工所采用的有关规范钢管柱的制作、安装所依据的主要规范为《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-2001）、《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-2002），《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS 28：90）。
②钢管柱的制作、安装精度根据有关规范，钢管柱的制作、安装精度见下列各表。
表4-6 钢管柱制作允许偏差（mm）钢管柱由专业工厂加工制作，加工制作时严格进行选材，3号碳素钢结构质量标准符合GB700《碳素结构钢》的要求，严格按《钢管结构工程施工及验收规范》进行加工。
钢管柱加工时，严格控制纵向弯曲度、椭圆度、管端平整度。
具体要求详见钢管柱制作及安装允许误差表。
钢管柱出厂前进行焊缝、长度、表面清洁度、防腐处理、超声探伤检查，按GBJ205-2001《钢结构工程施工及验收规范》质量标准进行验收。
井下工具与管柱组配
注水井偏心配水管柱计算
偏心活动式管柱自上到下由：封隔器、偏心配水 器、封隔器、偏心配水器、撞击筒、挡球短接及 底部球与球座组成。 偏心管柱相邻两级偏心配水器之间距离不下于八 米，最下面一级偏心配水器与撞击筒之间距离不 小于十米，撞击筒与尾管底部距离不小于五米。 笼统注水完井管柱应在油层射孔井段底界十米以 下；计算方法完井管柱深度＝油补距＋悬挂器长 度＋悬挂器变扣长度＋安全阀长度＋油管累计长 度＋其它工具长度＋喇叭口长度。
分层管柱组配
单级封隔器完井管柱深度计算＝油补距＋悬挂器长度 ＋悬挂器变扣长度＋卡点以上油管累计长度＋配产器 长度＋卡点一下油管累计长度＋丝堵长度。 多级封隔器中间卡距管柱计算＝上级封隔器胶筒中心 以下长度＋中间下井工具长度＋中间油管累计长度＋ 下封隔器胶筒中心以上的长度。 例如：配产器长度为0.95米，封隔器长度为1.15米， 上封隔器设计位臵1125米，下封隔器设计位臵为1146 米，求两级封隔器之间的油管长度？ 解：油管长度＝1146—1125—1.15—0.95=18.9 所以，两封隔器之间的油管长度为18.9米。
组配管柱
计算各井下工具深度注意事项： 封隔器下入深度以其密封胶筒中心为准计算。 配水器和配产器以其水嘴为准计算。 其它工具以上平面为准计算。 工具深度标注时全部标在上表面。 封隔器卡点要符合施工设计深度。 封隔器卡点要避开套管接箍和射孔炮眼及管外 窜槽井段，满足分层管柱的要求。
如何计算配管柱时油管长度
4、第三级封隔器至底部球座之间所需油管长 度＝底部球座设计深度－第三级封隔器设计深 度－第三级封隔器下部长度－配产器长度－底 部球座长度。
如何计算实配管柱深度
配管柱、画井下管柱示意图
三、操作步骤••Fra bibliotek• •
⑤在代表套管的两条线距下端点三角符号10mm 处，用横线连接，代表人工井底。 ⑥沿代表井壁左侧的垂线分别画出各射孔层位， 各层位置和层间距比例适当。每个层位用两平 行横线所夹面积表示，两条平行线分别表示油 层顶界和底界，标好层段数据。 ⑦在靠表示井身图形的上部适当位置，画上断 裂线。并在表示井壁和套管的垂线之间对称画 上连线表示水泥返低。 ⑧在表示井壁的右侧垂线上与表示水泥返低、 目前人工井底、套管深度、井身等平齐的位置 引出标注线，并标注名称及深度。
二、施工准备
• 1. 施工设计1份。 • 2. 工具的准备 • 钢卷尺1个（15m）、钢板尺1个（1m）、计算器 1个。 • 3. 管材及下井工具的准备 • ①标准下井油管若干根，整齐的排列在管桥上。 • ②合格的下井工具1套，整齐的排列在工具架上。 • ③油管短节若干根，整齐的排列在工具架上。
三、操作步骤
五、相关知识 （一）下井管柱的组配方法
• 3．配管柱操作要求 • 1）配管柱前要认真阅读施工设计 • ①掌握下井管柱结构，下井工具名称、规范、用 途、先后顺序和间隔标准。 • ②掌握有几个卡点、卡点深度、卡距、夹层厚度， 卡点在夹层内允许活动的范围。 • ③掌握套管接箍位置、射孔井段、人工井底和油 补距。 • ④计算好下井工具之间所需油管长度。 • ⑤编出配管柱记录顺序号，准备好卡距所需短节。
四、技术要求
• 1. 油管桥上排放的油管顺序，必须与油管记录上的记录顺 序一致。 • 2. 管柱配备计算必须准确，计算顺序正确，必要时应考虑 管柱伸长量。 • 3. 现场配管柱时，工具与工具之间的油管根数及与工具连 接的油管要有明显标记。 • 3. 剩余的油管要与下井油管分开，避免下错油管导致发生 事故。 • 5. 画下井管柱结构示意图要图纸清洁，各部比例适当。 • 6. 图纸中下井工具的特征符号要正确。 • 7. 图纸中各下井工具次序、位置准确。
注水井常规生产管柱设计
一、组配生产管柱某井井深2190.67m，米联入3.30，油补距2.70m，砂面1801.23m，米采用悬吊井口，悬吊第一根油管底部距大四通阀兰平面8.50m。
油层套管：措施层段：要求进行地面分层配注，合理选择油管及井下工具组配分层注水管柱，写出管柱组配（保留计算过程），并画出管柱示意图。
完成管柱封隔器上端1689.0±0.5米m。
可选工具：Y221M-114封隔器1个，长1.35m，Y221M-80封隔器1个，长1.25m，73mm喇叭口1个，长0.1m，89mm喇叭口1个，长0.1m，23/8和27/8油管若干。
解：该井分层工具在4寸套内，选Y221M-80封隔器，73mm 喇叭口。
封隔器位置：预置封隔器上平面1689.00米；喇叭口位置：封下直接接73mm喇叭口，故喇叭口位置1689.00m+1.25m（封长）=1690.25m,喇叭口下平面位置：1690.25m + 0.1m = 1690.35m；封上共需下入油管长度（除上发兰所接1根油管）：1690.00m（封隔器位置）-2.70m（油补距）-8.50m（发兰接头及所带第一根油管长度）=1679.80m；由于该井4寸套开始于1140.35m，故设计下入23/8加大油管长度：1690.00m-1140.35m=549.65m，加上悬挂器以上23/8加大油管，共设计下入23/8加大油管600.00m；27/8加大油管长度约：1679.80m-600m=1079.80m校深后调整管柱深度选用27/8油管短节。
二、组配生产管柱上题井其他条件、可选工具不变，配注要求该为笼注，请设计组配管柱，画出管柱图，写出计算过程，要求设计管柱满足配注要求。
解：笼注井喇叭口下于油层顶界以上10m左右，或油层低界以下10m左右，该井由于砂面较高，故喇叭口设计在油层顶界以上，现预置喇叭口位置1670.00m；油管选用27/8加大油管和23/8平式油管。
所下油管总长（除上发兰所接1根油管）：1670.00m - 2.70m - 8.50m = 1659.80m；23/8平式油管长度：由于笼注井需要进行冲砂，探砂面，洗井等作业工序，故加深后喇叭口应该到达砂面。
配管柱基础知识及方法
二、找水管柱
? 计算方法同（一）。 ? 注：完成深度应在射孔井段底界以下 ? 5m-10m 。
三、机械采油井管柱 ? 泵挂深度 =油补距 +油管挂长度 +油管挂
短节长度 +油管累计长度 +泵筒吸入口以上 工具长度。 ? 注：按设计的泵挂深度和尾管完成深度 组配。
Y344-114 封隔器Ⅱ× 2055.15
m
偏心配水器Ⅲ 625-3 × 2134.88 m
循环凡尔 d44mm ×2144.84 m
喇叭口 d62mm ×2154.74
m
人工井底： 2163.74m
? 最后要核实数据，确保各工具深度准 确，符合施工要求
要 工具与工具之间的油管根数均需在 Nhomakorabea求
与工具连接的油管上打上明显的标 记。
4、把剩余不下井的油管，用麻绳捆 好，使其与下井油管隔开，以免多 下或少下油管。
三、组配管柱的计算方法
一、注水管柱
? 完成深度 =油补距 +油管挂长度 +油管挂短节长 度+油管累计长度 +工作筒长度 +喇叭口长度 +其 他工具长度
（5）封2与配3之间油管长：
? 中间油管长：
? h油=H配3-H封2- h封2下-h配3
?
=2135-2055.15-0.68-0.81
?
=78.36(m)
? 油管8根78.24m
? 配3深度上移0.12m，则配3深度：2134.88m
（6）配3与凡尔之间油管长：
? 中间油管长：
? h油=H凡尔-H配3-h凡尔
四、分层管柱
? 1、单级封隔器管柱 ? 完成深度 =油补距+油管挂长度 +油管挂短节长度
常用生产管柱(A类基础)
油层
a教类
14
电潜泵管柱
动力电缆 生产油管 卸油阀 单流阀 电潜泵总成 套管
电潜泵管柱
动力电缆 生产油管 套管 自平衡卸油阀 电潜泵总成 套管
a教类
15
电潜泵管柱
放 气 阀
控制管线
动力电缆 井下安全阀 电缆穿透器 电缆封隔器
电潜泵“Y”管 柱
控 制 管 线
放 气 阀
生产油管 动力电缆 井下安全阀 电缆穿透器 电缆封隔器
20
2、分注管柱
a教类
21
直接可取式 偏心分注管柱
插入可取式 偏心分注管柱
生产油管
套管
分层封隔器
（单卡瓦）
油
偏心工作筒
层
油层
油
油层
层
座落接头
NO-GO
油
导向器
层
油层
人工井a底教类
生产油管
定位密封接头 防砂封隔器 偏心工作筒 生产筛管 分层密封 隔离封隔器 套管
导向器
底部封隔器
22
3、同井抽注及卫星注水管柱
人工井底
插入可取式合采管柱
井下安全阀 安全阀控制管线
注入管线 化学注入阀 生产油管 套管 伸缩接头 锚定密封 固定封隔器 座落接头 负压阀 点火头 射孔枪 油层 人工井底
a教类
8
2、分采管柱
a教类
9
直接可取式分采管柱
安全阀控制管线 生产油管 井下安全阀
循环滑套 分层封隔器 （单卡瓦） 套管 油层
电缆穿透器 电缆封隔器
卸油阀 生产油管
卸流阀
单流阀
单流阀
电潜泵总成
毛细管 抽油杆 氮气筒
电潜泵总成 9-5/8“套管
配下井管柱步骤
配下井管柱
下井管柱的准确性是直接影响下步工序成功的关键，因此，应根据设计要求，准确计算出各工具间管柱的长度，油管根数及下井深度。
⒈施工准备
15m长钢卷尺1个，计算器1个，油管记录本，笔1支，下井工具1套，Ф73mm油管短节。
⒉操作步骤
⑴用钢卷尺或钢板尺测量出下井工具的长度，并记录在油管记录上。
⑵根据施工设计，确定下井管柱中各个下井工具的深度。
⑶根据油管记录数据和所测量的下井工具长度，计算出设计管柱下井油管的总根数。
⑷根据下井工具的设计深度，计算出各工具之间的油管根数和所配的油管短节长度。
⑸根据施工管柱结构，画出结构示意图，并将下井工具名称及下井工具之间的油管根数以及各工具的完成深度，标注在管柱结构示意图上。
⑹将各下井工具之间的油管根数，在油管上做好标记，配完下井管柱后，把多余油管与下井油管分开。
⑺按配好的管柱顺序依次下井即可。
⒊技术要求
⑴必须准确计算管柱深度。
⑵油管桥座上排放的油管顺序必须与油管记录上的顺序一致。
⑶把剩下不下井的油管做好标记，使其与下井油管隔开，以免多下或少下油管。
⑷下井油管及工具必须清洁干净，丝扣完好。
⑸下井油管及工具必须涂好密封脂，按规定扭矩上紧。
⒋注意事项
⑴操作人员必须穿戴好劳保用品。
⑵现场配下井管柱时，每数出一段工具与工具之间的油管根数均需在与工具连接的油管上做上明显的标记。
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• 配2上移0.20m，配2深度：2042.8m
（4）配2与封2之间油管长：
• 中间油管长：
• h油=H封2-H配2- h封2上
•
=2055-2042.8-0.46
•
=11.74(m)
• 油管1根9.35m+1.01短节1根+ 1.53短节1根 =11.89m
• 11.89-11.74=0.15(m)
技 术
2、油管桥上排放的油管顺序，必须 与油管记录上的记录顺序一致。
3、现场配下井管柱时，每数出一段
要 工具与工具之间的油管根数均需在
求
与工具连接的油管上打上明显的标 记。
4、把剩余不下井的油管，用麻绳捆 好，使其与下井油管隔开，以免多 下或少下油管。
三、组配管柱的计算方法
一、注水管柱
• 完成深度=油补距+油管挂长度+油管挂短节长 度+油管累计长度+工作筒长度+喇叭口长度+其 他工具长度
准
选好工具、用具和设备：油管及
备
其油管短节若干，15m长钢卷尺1把， 1m长钢板尺1把，笔1支，简易功能
工 计算器1个，油管记录（数据）1份，
作 密封脂或铅油少许,下井工具1套。
1、用钢卷尺或钢板尺测量出下井工 具的长度，并记录在原有的油管记 录上。
操 2、根据施工设计，确定油补距长度
作
ห้องสมุดไป่ตู้
及下入管柱中各个下井工具的深度 （计算方法附后）。
4、上面一级配水器与油管工作筒的距 离大于8m以上。
四、画井下管柱结构示意图
• 技术要求: • 1.图幅清洁,整齐,各部比例适当. • 2.选择下井工具的特征符号要准确. • 3.图中各工具次序,位置准确. • 4.封隔器误差:±0.5m,配水器误差±1.0m,
撞击筒误差±1.0m
五、实例分析
画 草 图
组配管柱知识及方法
2011年8月
提纲
一. 井下工艺管柱工具图例 二.组配管柱方法 三.组配管柱计算方法 四.画下井管柱结构示意图 五. 实例分析
一、井下工艺管柱工具图例
适 用 标 准
图 例
新 图 例
其 它 常 用 图 例
一般工具外径是a， 油管是a/2，套管是 5a/4
二、配管柱的方法
• 封2深度：2055+0.15=2055.15(m)
（5）封2与配3之间油管长：
• 中间油管长：
• h油=H配3-H封2- h封2下-h配3
•
=2135-2055.15-0.68-0.81
•
=78.36(m)
• 油管8根78.24m
• 配3深度上移0.12m，则配3深度：2134.88m
（6）配3与凡尔之间油管长：
• 中间油管长：
• h油=H凡尔-H配3-h凡尔
• 注：注水管柱完成深度应在油层射孔井段底 界10m以下。
二、找水管柱
• 计算方法同（一）。 • 注：完成深度应在射孔井段底界以下 • 5m-10m。
三、机械采油井管柱 • 泵挂深度=油补距+油管挂长度+油管挂
短节长度+油管累计长度+泵筒吸入口以上 工具长度。 • 注：按设计的泵挂深度和尾管完成深度 组配。
步 3、根据油管记录数据和所测量的下
骤
井工具长度，计算出设计管柱下井 油管的总根数。
4、根据下井工具的设计深度，计算 出各工具之间的油管根数和所配的 油管短节长度。
5、根据施工管柱结构，画出结构示意 图，并将下井工具名称及下井工具之
间的油管根数以及各工具的完成深度，
操
标注在管柱结构图上。 6、根据下井油管的先后顺序，分别清
循环凡尔D44mm×
m
喇叭口D62mm×
m
人工井底：2163.74m
627.14m
• (1)上配至油管挂之间的油管长. • h上配- h上配上-h油补-h油挂=1991-0.81-4.45-
0.23=1985.51(m)
• 减已给长度(142根）1361.20=624.31 • 771.04-195.66=575.36（60）+5根
=19.6(m）
两根油管长度19.56m,上移0.04m， 封1深度：2010.96m
（3）配2与封1之间油管长：
• 中间油管长：
• h油=H配2-H封1- h配2- h封1下
•
=2043-2010.96-0.81-0.68
•
=30.55(m)
• 油管3根29.34m+1.01短节=30.35，差0.20m
48.89=624.25
(65根624.25m 。 上配上移+0.06m，深度： 1990.94m)油管总根数207根，尽量挑出最长和 最短油管，备用调换。
• 最长：9.79m，最短9.35m
• (2) 上封隔器至配水器长度： H上= h上封-(h上封上+ H偏1配水器) =2011-(0.46+1990.94)
作 步
楚地将各下井工具之间的油管根数， 在油管桥上数出来。然后，分别在需 连接工具的那根油管上用铅油或麻绳
骤
等物，打上清晰明显的标记（一般长 度短的工具应接在油管尾端）。并在
配完下井管柱后，把多余的油管与下
井油管分开。
7、按配好的管柱顺序依次下井即可。
1、管柱配备计算必须准确，计算顺 序正确。必要时应要考虑管柱伸长 量．
四、分层管柱
• 1、单级封隔器管柱 • 完成深度=油补距+油管挂长度+油管挂短节长度
+卡点以上油管累计长度+配产（水）器长度+封 隔器长度+配产（水）器长度+卡点以下油管累 计长度+丝堵长度
• 2、多级封隔器卡距间管柱 • 卡距长度=上封隔器密封件上端面以下长度+中
间下井工具长度+中间油管累计长度+下封隔器 密封件上端面以上长度
五、偏心配水管柱 1、偏心活动式管柱自上到下由：封隔
器、偏心配水器、封隔器、偏心配水 器、封隔器、偏心配水器、撞击筒、 挡球短节及底部球与球座组成。 2、底部球座（挡球）深度必须安装在 射孔井段底界10m以下，对使用撞击 筒的偏心管柱，撞击筒深度应在射孔 井段底界5m以下。
3、偏心管柱相邻两级偏心配水器之间 距离不小于8m，下面一级偏心配水器 与撞击筒之间距离不小于10m，撞击 筒与尾管底部距离不小于5m。
如果时间紧张可直接画图 但工具深度不标注
1985.4m 1995.2m
2035.2m 2048.2m
2132.2m 2147.4m
油补距：4.45m
暂时不标 注深度
偏心配水器Ⅰ625-3×
m
Y344-114封隔器Ⅰ×
m
偏心配水器Ⅱ625-3×
m
Y344-114封隔器Ⅱ×
m
偏心配水器Ⅲ625-3×
m