浅析地源热泵埋管技术

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地源热泵专栏GROUNDSOURCEHEATPUMPCOLUMN浅析地源热泵埋管技术马泉生（重庆市辰易机电工程有限公司，重庆400050）摘要：本文分析了地源热泵埋管施工技术与相关专业的配合措施，希望能为同行作参考之用。关键词：钻机；地源热泵；管道安装；技术2.2钻孔设备选择1工程概况考虑场地土质情况及管道埋深，工程采用SH30-2A该工程空调系统设计采用地源热泵空调系统，地源热型钻机，动力形式为柴油机和电动机。SH30-2A型钻机泵土壤换热系统设置于地下室底板之下，热泵地源侧设置是一种体积小、重量轻的轻便型中浅孔钻机，具有较多的垂直钻井1682口，单口井有效深度100m。热泵地藕管转速和合理的转速范围，具有钻机功率大、适用性强、可埋深范围内土层原始温度为18.7℃，地藕管钻孔间距为拆卸性好、主轴通孔大等优点。4m×4m，孔内采用De32的PE管，单U形连接。该项目2.3钻机就位及安装事项场区地层107m内地质大多以松软黏土及沙土层为主，无（1）钻机安放前，应先将桩孔周边垫平，确保钻机安岩层。地下室底板标高为-6m。自然地坪-1.3m。地源放到位机身平稳。热泵土壤换热系统设分、集水器各11个，散布于地下室（2）以钻孔点定位塔架底盘，采用水平尺对底盘横向、的分、集水井中。地埋管穿过地下室底板与分集水器连接，纵向进行找平，水平度≤0.5mm/m；地藕管施工过程中需进行5次水压试验（图1）。（3）底盘定位后，安装塔架竖杆，利用铅锤和直尺测量塔架的垂直度，以保证塔架竖杆垂直。钻机就位时应确保机架的底盘、钻头中心及孔位中心在同一铅垂线上，其对中误差不得大于0.5%。（4）安装钻机头、钻机提升装置和钻头充水（泥浆）等附属装置；（5）按要求挖好沉淀池及泥水沟，并使其畅通；（6）对钻机及附属装置接电、接水管，对每台设备进行点试，确定转向。（7）钻机就位后，应以测量钻机平台标高来控制钻孔深度，避免超钻或少钻。经自检合格后，填写报验单并请图1土壤换热器系统示意监理工程师对钻机的对中、底盘水平、钻杆垂直度等进行检查。监理工程师检查验收合格后，方可开始钻孔。2施工方法（8）正式钻孔前，钻机要先进行运转实验，检查钻头2.1测量、放线及钻机定位的同心度和钻机的稳定性，确保后面成孔施工能连续进行。本工程井口数量较多，为防止施工过程中的遗漏和偏2.4钻孔差，依据设计图纸对每个孔位进行编号，然后根据现场情由于工程土质多为粉质黏土，为防止孔壁坍塌，经项况，采用全站仪进行测量定位及孔口标高，并用木桩做好目部技术人员讨论，采用泥浆护壁正循环方法成井，施工醒目标示。孔间距为4m×4m，如遇到塔吊基础或桩基等机械采用SH系列钻机用正循环回转钻井，配置BW-160应适当避让。型泥浆泵，选用外肋骨钻头，孔壁完整，孔径满足要求，128建筑建材装饰2013年第3期 地源热泵专栏GROUNDSOURCEHEATPUMPCOLUMN钻孔垂直。原浆+黄沙+膨润土的回填方式，在孔口处加入膨正循环回转钻井，即在钻机驱动钻具回转钻井的同润土用于封口，也可根据现场施工测试情况调整回填料的时，利用泥浆泵通过水龙头、钻杆内孔向孔底输送冲洗液材质及比例。（常用的是泥浆）冲洗孔底，携带岩屑的冲洗液沿钻杆与2.6.2回填方式孔壁之间的外环状空间上升，从孔口流向沉淀池，形成正采用反浆回填的方法灌回填料。由孔底部位注入填料循环排碴系统。初钻时，先启动泥浆泵和转盘，使之空转向上反填，逐步排除空气，确保无回填空隙，保证了传热一段时间，待泥浆输进一定数量后，方可开始钻井。接、效果。当上返泥浆密度与灌注材料的密度相等时，灌浆过卸钻杆的动作要迅速、安全，争取在最快时间内完成，以程结束。灌浆时，要保证灌浆的连续性，根据机械灌浆的免停钻时间过长，增加孔底沉淀。速度将钻杆逐渐抽出，使灌浆液自下而上灌注封孔。回填2.5管道预制及安装过程必须缓慢进行，确保回灌密实、无空腔，减少传热热阻。2.5.1管道预制2.7土方开挖配合应严格控制PE管的长度，保证U形管每根支管的长总包按照施工方案进行基坑土方开挖，即使用大挖机度均不少于106.5m。采用专用成品U形PE管件与垂直地面挖土，小挖机在基坑内配合清理承台及集水坑。土方PE管相熔接并进行压力试验，以确保U形管的完好、无开挖过程中，安装专业应安排人员现场密切配合，具体分渗漏。充水并封帽，以免下管和存放过程中的沙土等污为如下步骤：物进入U形管内。采用绷带绑捆U形管的前部，使U形（1）地源热泵配合人员首先根据露出地面的管道确定管头部的1~2m是直的，以便于下管。垂直管采用D32管井位置，并指示给挖掘机司机，挖掘机行驶时尽量避免（PE100）HDPE管承压1.6MPa的塑料管材和管件。碾压地藕管。挖机根据管道埋设位置先将地藕管一侧的土2.5.2下管方挖走，然后地源热泵配合人员及时找出管道位置并自基下管是地源热泵工程中的一个关键，因为下管的深度坑底部将管道截断。管道截断后临时进行封堵，防止杂物决定采取热量的多少，所以必须保证下管的深度。下管可掉入，最后再用挖机将管井另一侧的土方挖走。采用人工下管、机械下管和重物下管的方法，针对该项目（2）施工人员随挖机进度将挖出的地藕管根部的泥土施工特点，下管时可能会遇到很大的阻力，故直接用钻机人工清除，并将管道用临时堵头将管口封闭，以防止杂物下管。在钻孔完毕后，立即进行下管施工。掉入（图2）。竖直埋地管换热器插入钻孔前，应做第1次水压试验。在试验压力下，稳压至少15min，稳压后压力下降不应大于3%，且无泄漏现象，将其密封后，在有压状态下插入钻孔。当下管过程中管内压力明显下降，应立刻停止下管并查明原因，如垂直管受伤，应及时拔出垂直管，检查钻孔内情况，待排除危险后重新选择新预置U形管下管。下管时采用2~4m设置1个弹簧夹的方式使U形管两分支管处于分开状态。钻孔完毕后若孔洞内有大量泥浆，将对下管造成一定的困难，而且由于泥浆中含有大量的泥沙，泥沙在静止时沉积会减少孔洞的有效深度，为此每钻完一个孔，待下管完成并检查垂直管完好后应立即开始垂直管回填，固定管道的安装位置，防止垂直管在井内移动和沉浮。我们制作专门用于下管的线轴，避免了人工拖管时由于人数不够，管道与地面摩擦而划伤管道，使管子的耐压图2土方开挖步骤等性能下降问题。2.8水平沟槽放样2.6管井回填当室外换热器施工开始后，将各水平汇总管道的位置2.6.1回填材料及走向用石灰线标示出来，并在放线后对管沟进行开挖。2013年第3期建筑建材装饰129 地源热泵专栏GROUNDSOURCEHEATPUMPCOLUMN2.9水平管沟开挖2.13垫层浇筑地下室基坑开挖后，水平管沟开挖采用全人工开挖形垫层浇筑时，应调整好管道水平度，并采取措施将管式。土方可存放在沟槽上方，但堆土高度不得超过1.5m，道出基坑位置夯实，防止垫层浇筑后管道不水平，影响套距离槽边不得小于0.8m，同时保持施工场地整洁。管安装。垫层管道穿越集水井侧壁时，由于侧壁外侧为斜在含水地层或软土、不稳定地层内开槽时，要进行施面，内侧为垂直面，防水套管施工难度大，为此池壁有套工排水、设置沟槽支撑或采取地基处理等措施。开挖沟槽管的位置处均作局部加厚处理。时要严格控制槽底标高和防止扰动槽底原状土，槽底超挖待地下室垫层浇筑完成后，按施工流程依次进行防部分要用细沙回填密实。槽底有弧石等坚硬物体时，要在水卷材铺设、防水保护层施工、钢筋绑扎工作。防水层施清除后用细沙回填进行处理。工时注意采用防水附加层包裹水平集管，包裹长度不小于2.10水平管敷设连接100mm。在竖直地埋管施工完成后，我们就进行水平管连接，2.14套管预埋采用塑料管热熔器通过管件将各个竖直地埋管连接起来形为保证防水效果，地下室所有水平集管穿集水井侧壁成供回水环路。具体热熔连接步骤为：热熔器接通电源，均采用柔性防水套管。套管预埋具体步骤为：将热熔温度调节至300℃，将管材及对应管件清洗擦干，（1）先将套管按照穿管管径预制加工好，注意翼环与待温度升至300℃，同时将管件和管材与热熔模具紧密接套管连接处必须双面满焊；触，加热完毕将管材管件承插连接即可。（2）穿垫层的管道防水层包裹处理同穿地下室外墙管2.11地埋管系统试压道防水包裹处理方法；（1）地埋管预制完成后，插入垂直孔前做1次水压试（3）将水平集管管道出垫层位置处涂抹防水油膏，然验。在试验压力下，稳压至少15min，稳压后压力降不应后用玻璃丝布绑扎包裹油膏，包裹半径应稍大于套管内径，大于3%，且无渗漏现象。油膏末端再另扎一道玻璃丝布；（2）垂直钻孔完成后，地埋管安装在带压状态下完成，（4）将预制好的套管自管端套入，用力压至管道根部，完成灌浆之后保压2d，压力表无大幅下降则地埋管安装紧贴防水层使防水油膏填满迎水面一侧的管道和套管之间符合系统要求。间隙（图3）；（3）各支路竖直与水平集管装配完成后，回填前进行水压试验。在试验压力下，稳压至少30min，稳压后压力降不应大于3%，且无渗漏现象。（4）每个系统环路集管与地下室二级集分水器连接完成后，进行第4次试压。在试验压力下，稳压至少2h，且无渗漏现象。试验合格后，回填管沟。（5）地埋管换热系统全部安装完毕，且冲洗、排气及回填完成后，进行第5次水压试验。在试验压力下，稳压至少12h，稳压后压力降不应大于3%，且全程保压。2.12回填图3套管套入、压实示意首先调整水平管的间距、平整度。施工时应按照土（5）套管就位后应及时与底板钢筋焊接固定，焊接应层情况采取不同的应对方法：如水平管沟开挖平整后沟牢固可靠，防止套管移位。面有较多坚硬石块或硬物的，水平管安装前下垫沙层150mm；如水平管沟土层较好，在水平管沟平整后直接安装参考文献：水平集管。水平管安装并试压验收后，管道周边人工回填[1]中华人民共和国建设部.GB50366—2005地源热泵厚200mm的细土保护层，淋湿夯实，管道两侧采用人工系统工程技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2009打夯，在上部用原土回填并进行夯实。每步回填不得超过[2]北京中环工程设计监理有限责任公司.CJJ101—30cm，分层振捣密实后再填下一层，最后整体回填到地2004/J362—2004埋地聚乙烯给水管道工程技术规程[S].下室垫层浇筑面。北京：中国建筑工业出版社，2004130建筑建材装饰2013年第3期