摘要：地源熱泵是利用地球表面淺層水源和土壤源中吸收的太陽能和地?zé)崮?，并采用熱泵原理，既可供熱又可制冷的高效?jié)能空調(diào)系統(tǒng)。通過輸入少量的高品位能源（如電能），實現(xiàn)由低品位熱能向高品位熱能轉(zhuǎn)移。

關(guān)鍵詞：地源熱泵、承壓水、孔內(nèi)壓漿

Abstract： ground source heat pump is the use of the earth's surface shallow water and the soil to absorb solar energy and geothermal energy source， and USES the principle of heat pump， as well as heating and cooling of high efficiency and energy saving air conditioning system. By entering a small amount of high-grade energy （e.g.， electricity）， implemented by low grade heat energy to the high grade heat transfer.

Key words： ground source heat pump， confined water， Hole grouting

1、工程概況

項目位于南京河西某地，地上建筑面積為34950㎡，地下2層，地上19層。該項目空調(diào)冷熱源采用豎直地埋管地源熱泵系統(tǒng)，工程設(shè)計地下埋管換熱器采用垂直埋管方式，并聯(lián)雙U型PE管，設(shè)計埋管有效深度為90m，鉆孔深度101.5m。

2、豎直埋管地源熱泵施工

2.1工藝流程

①定位放線——②開孔——③工程鉆孔——④U型PE管下埋（下埋前PE管進(jìn)行水壓實驗）——⑤灌漿回填——⑥PE管端頭臨時封堵

2.2施工節(jié)點控制

2.2.1 定位放線

1、參照甲方提供的基準(zhǔn)點和施工圖紙，采用專門的測量儀器全站儀進(jìn)行測量、放線、定位，測量每口井的井口標(biāo)高，并在定位處固定木樁，以保證打孔位置準(zhǔn)確。

2.2.2 開孔

1、以鉆孔點定位塔架底盤，采用水平尺對底盤橫向、縱向進(jìn)行找平；

2、底盤定位后，安裝塔架豎桿，利用鉛錘和直尺測量塔架的垂直度，保證塔架豎桿垂直；

3、安裝鉆機(jī)頭、鉆機(jī)提升裝置和鉆頭充水（泥漿）等附屬裝置，按要求挖好沉淀池及泥水溝，并使其暢通。

4、對鉆機(jī)及附屬裝置接電、接水管，對每臺設(shè)備進(jìn)行點試，確定轉(zhuǎn)向。

5、鉆機(jī)運(yùn)行前的準(zhǔn)備工作完成后，一般空載運(yùn)行不少于5分鐘，經(jīng)檢查，各運(yùn)動部件、顯示儀表正常后，才可以正常工作。

2.2.3 工程鉆孔

a）鉆孔操作

①開動鉆機(jī)行走到應(yīng)鉆孔位置，調(diào)整鉆機(jī)垂直度。

②操縱鉆臂起落及擺角動作，將滑架置于鉆孔位置。

③操縱鉆桿推進(jìn)到地面鉆井點，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速獲得適當(dāng)?shù)耐七M(jìn)力，開始可以慢速低轉(zhuǎn)推進(jìn)，到一定深度可以勻速鉆進(jìn)。

b）鉆桿接桿

鉆完一根桿后，需要進(jìn)行接桿操作，其過程如下：

①停止推進(jìn)，升起旋轉(zhuǎn)鉆桿至連接外，用鉆機(jī)專用扳手卡住鉆桿連接處；

②把旋轉(zhuǎn)鉆桿與連接鉆桿卸扣分開，移開滑架；

③用纜繩吊起新鉆桿，并與井內(nèi)連接鉆桿連接；

④取下專用板手，把鉆桿放入井內(nèi)至上端，在用專用扳手卡住連接處；

⑤移動滑架至井口，連接旋轉(zhuǎn)鉆桿和連接鉆桿，取下卡鉆桿的專用板手；

c）卸桿操作

①停止回轉(zhuǎn)，提起旋轉(zhuǎn)鉆桿；

②用鉆機(jī)專用板手卡住孔口第二根鉆桿公接頭卡扁處；

③卸開旋轉(zhuǎn)鉆桿與連接鉆桿，放下纜繩卸下連接鉆桿；

④用纜繩栓住井內(nèi)的連接鉆桿，取下扳手，提起鉆桿至連接處，重復(fù)○2、○3操作方法，取下第二根桿，直到全部取出。

2.2.4 U型PE管下埋

1、下管安裝要求及重點

下?lián)Q熱管之前按設(shè)計要求進(jìn)行水壓試驗。在試驗壓力下，穩(wěn)壓至少15min，穩(wěn)壓后壓力降不應(yīng)大于3%，且無泄漏現(xiàn)象。將其密封保持有壓狀態(tài)，準(zhǔn)備下管。

豎直地埋管換熱器U型管安裝應(yīng)在鉆孔鉆好且孔壁固化后立即進(jìn)行。當(dāng)鉆孔孔壁不牢固或者存在孔洞、洞穴等導(dǎo)致成孔困難時，應(yīng)設(shè)護(hù)壁套管。鉆孔完畢后孔洞內(nèi)有大量積水，由于水的浮力影響，將對放管造成一定的困難；而且由于水中含有大量的泥沙，泥沙沉積會減少孔洞的有效深度。因此下管過程中，U型管下井操作時管內(nèi)必須充滿水，保持規(guī)定的壓力，杜絕U型管無壓力下井。下管前將U型換熱管與灌漿管捆綁在一起，并采取防止U形管上浮的措施。

埋管深度及孔內(nèi)地下水（或泥漿）水位較淺時，宜采用人工下管。當(dāng)下管較困難時，可采用機(jī)械下管。U形管底部用軟質(zhì)塑料帶等進(jìn)行綁扎，使下井的機(jī)械叉不直接與U型PE管接觸，防止碰壞U形管，機(jī)械下管時宜在孔口設(shè)置軟布或橡塑襯墊，將PE管順著井口緩慢下井，機(jī)械操作人員要控制鉆桿自重下管，速度不能過快，不可施加外力強(qiáng)制下管。

如果鉆孔深度已經(jīng)達(dá)到設(shè)計要求，但是U型管下井時碰到卵石層不能下到孔的底部時，不要把剩余部分剪掉，可通過往鉆孔內(nèi)灌水或經(jīng)過下大雨及回填后可能自然下沉達(dá)到理想深度，防止預(yù)留管沉下去后造成廢井。

地源井有效深度的計算可根據(jù)井口標(biāo)高，筏板標(biāo)高和下管深度差確定下管的有效深度，確保達(dá)到圖紙設(shè)計有效深度90米。

2、下管注意事項

1）在下管過程中，應(yīng)注意保持套管的內(nèi)外管同軸度和U型管進(jìn)出水管的距離。對于U型管換熱器，可采用專用的彈簧把U型管的兩個支管撐開，以減小兩支管間的熱量回流。；

2）地源管下管要及時，鉆孔完畢驗收后立即進(jìn)行下管。

2.2.5 灌漿回填

1、地質(zhì)水文

該項目位于南京河西地區(qū)，開挖深度為9.6m依據(jù)工程勘察報告相關(guān)數(shù)據(jù)，潛水層位于粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土層，該層層頂埋深11.0-15.8m，層厚在6.5-13.7m；承壓水層由下部的粉細(xì)砂和細(xì)砂層組成，層頂埋深20.8-27.4m，層厚2.7-10.2m。

2、孔內(nèi)壓漿回填

雙U型PE管安裝完畢后應(yīng)立即用回填材料封孔，回填采用專用的砂漿泵機(jī)來進(jìn)行，圖紙設(shè)計回填材料采用水泥加膨潤土、粗砂制作的復(fù)合回填料，鉆孔深度101.5m，底板下有效深度90m。鉆孔底部以上70m回填料（60%原漿、30%水泥砂漿和10%膨潤土），底板下20m采用水玻璃混合砂漿（50%原漿、30%水泥砂漿、15%膨潤土、5%水玻璃）回填，上部11.5m采用黃砂回填至地面。

3、孔內(nèi)壓漿的控制措施

根據(jù)地質(zhì)水文資料，底板下20m回填段基本位于潛水層和承壓水層，因此該段灌漿回填采用何種材料尤為關(guān)鍵，回填的效果直接關(guān)系到基坑開挖的安全，同時也關(guān)系到地源熱泵后續(xù)利用地下熱能的效果。依據(jù)實驗報告相關(guān)數(shù)據(jù)，底板下20m采用水玻璃混合砂漿（50%原漿、30%水泥砂漿、15%膨潤土、5%水玻璃）完全能夠防止基坑開挖造成承壓水和潛水噴涌現(xiàn)象。灌漿回填過程嚴(yán)格按照設(shè)計配比，現(xiàn)場稱重攪拌均勻；砂漿機(jī)帶壓（2.5mpa）壓漿，充分利用膨潤土吸水后高度膨脹的作用和水玻璃粘結(jié)性強(qiáng)的特點，從而保證孔內(nèi)壓漿的密實度，灌漿的深度通過灌漿量及灌漿拔導(dǎo)管的長度進(jìn)行雙控制。

2.2.6 PE管封堵

當(dāng)U型管垂直下到井底達(dá)到設(shè)計要求深度，且下井后15分鐘以上保持0.5MPa的壓力，即下管成功。完成后即可剪表泄壓。剪標(biāo)泄壓須做好井口標(biāo)記標(biāo)識，為基坑開挖做好成品保護(hù)。

3、結(jié)語

綜上所述，在同時存在地下潛水和承壓水的地區(qū)進(jìn)行地源熱泵施工，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)水文條件，全面分析施工存在的影響，采取切實可行的封堵地下潛水和承壓水的相關(guān)措施，不但能保證基坑的安全，而且同時能為地源熱泵后期可持續(xù)施工和使用提供了技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

1、地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范GB50366-2005

2、《江蘇省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)-地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》（DGJ32/TJ89-2009）