李亞偉 郭 春 吳 量 吳 鵬 張學(xué)偉

(中國建筑第八工程局有限公司，上海 200143)

機(jī)場軟基承壓水環(huán)境下地源熱泵埋管施工技術(shù)

李亞偉 郭 春 吳 量 吳 鵬 張學(xué)偉

(中國建筑第八工程局有限公司，上海 200143)

結(jié)合工程實(shí)際，對地源熱泵地埋管施工過程的控制要點(diǎn)等進(jìn)行了分析總結(jié)，指出地源熱泵地埋管系統(tǒng)施工是工程重要環(huán)節(jié)之一，在軟弱基礎(chǔ)承壓水和機(jī)場不停航情況下施工，必須保證地源熱泵埋管零滲漏，確?；影踩?，為今后類似工程提供了參考和借鑒。

地源熱泵，軟弱基礎(chǔ)，承壓水，機(jī)場，垂直埋管

1 工程概況

鹽城南洋機(jī)場T2航站樓項(xiàng)目地址位于鹽城市亭湖區(qū)南洋鎮(zhèn)民航村。項(xiàng)目總投資12.4億元，新建T2航站樓3.02萬m2，5個(gè)登機(jī)廊橋，擴(kuò)建停機(jī)坪8.255萬m2，擴(kuò)建后機(jī)位數(shù)量達(dá)19個(gè)。同時(shí)新建特種車庫、公安安檢業(yè)務(wù)用房、旅客過夜用房和職工宿舍等鹽城南洋機(jī)場T2航站樓及配套設(shè)施工程，建筑面積約4.5萬m2(含地下面積)，建筑高度約27 m，跨度為9 m。

本項(xiàng)目可布置換熱孔區(qū)域?yàn)榈叵萝噹欤O(shè)計(jì)布置雙U32管孔數(shù)為674口，地埋井管材總有效長度為296 560 m。垂直地埋管采用高密度聚乙烯管材，共6組集分水器。

2 工程重難點(diǎn)分析

根據(jù)地質(zhì)水文資料，孔隙潛水主要賦存于第⑧層以上土層中，承壓水賦存于第⑨層～第層、第層、第層及第層土中，經(jīng)分析對本工程有影響的地下水類型主要為孔隙潛水以及第⑨層～第層土中承壓水，該部分承壓水頭標(biāo)高分別為0.89 m,0.87 m,0.87 m,根據(jù)水文觀測資料,該層承壓水近3年～5年內(nèi)歷史最高水頭標(biāo)高為0.90 m左右。基坑底部多層承壓水必須有效封堵，以避免豎管施工完成后出現(xiàn)管涌或流砂現(xiàn)象。保證基坑安全，確保臨近基坑的飛機(jī)跑道無沉降是本工程重中之重。第⑦層淤泥質(zhì)黏土呈流塑狀,含水率高,壓縮性大,抗剪強(qiáng)度及承載力均低,土質(zhì)較均勻。這層土與第①層、第③層土為本場地不良地質(zhì)層,場地普遍分布，土方開挖時(shí)保護(hù)軟弱基底，減少土層擾動(dòng)所造成的圍護(hù)變形。本工程專業(yè)較多，項(xiàng)目采用BIM施工技術(shù)整合樁基礎(chǔ)、混凝土結(jié)構(gòu)和水電管線安裝等專業(yè)的BIM模型以及圖紙，多次召開專題討論會(huì)，提前對地源熱泵埋管系統(tǒng)進(jìn)行深化并充分協(xié)調(diào)后施工，避免返工，如圖1，圖2所示。

3 垂直埋管安裝施工

3.1 施工流程

垂直埋管安裝施工流程如圖3所示。

3.2 施工準(zhǔn)備

1)場地測量、采樣、放線、定位、泥漿池及循環(huán)系統(tǒng)修整。在井口位置釘醒目編號標(biāo)識木樁，防止被破壞。2)預(yù)埋管道支管換熱器必須預(yù)制連接，雙U型換熱管亦須預(yù)制，且必須保證U型管每個(gè)支路的有效長度。3)按要求挖好沉淀池及泥水溝，并使其暢通。4)采用適用性強(qiáng)的XY1型鉆機(jī)，鉆機(jī)垂直度小于5‰，并于鉆井施工時(shí)定期檢查，在復(fù)雜地層鉆進(jìn)時(shí)，在鉆桿上加設(shè)扶整器。鉆機(jī)垂直度是成孔垂直度的保障條件。5)施工人員在垂直鉆孔定位時(shí)，每定位50個(gè)鉆孔位置時(shí)復(fù)查一次，誤差控制在50 mm以內(nèi)，大于50 mm時(shí)，進(jìn)行重新定位，保證嚴(yán)格按照BIM深化后的模型和圖紙施工。

3.3 鉆井施工

采用泥漿護(hù)壁正循環(huán)方法成井。正循環(huán)沖洗液充滿鉆桿與孔壁之間的外環(huán)狀空間，液柱本身重量對孔壁產(chǎn)生較高的側(cè)壓力，在液柱與地層之間的壓差作用下，泥漿向底層滲漏，其黏土顆粒在孔壁形成一層泥皮，液柱側(cè)壓力和泥皮有效加固孔壁，防治孔壁坍塌。沖洗液在較高壓力作用下從鉆頭小眼中呈射流狀態(tài)噴射孔底，有利于提高軟土地基的鉆井效率。開始之前，先啟動(dòng)泥漿泵和轉(zhuǎn)盤，使之空轉(zhuǎn)一段時(shí)間，待泥漿輸進(jìn)一定數(shù)量后開始鉆井。接、卸鉆桿的動(dòng)作要迅速、安全，爭取在最短時(shí)間內(nèi)完成，以免停鉆時(shí)間過長，增加孔底沉淀。剛開始鉆井時(shí)，應(yīng)低檔慢速鉆井，待形成有堅(jiān)固的泥皮護(hù)壁，鉆進(jìn)3 m之后按土質(zhì)以正常速度鉆井。鉆桿每下10 m之后進(jìn)行垂直度復(fù)核，誤差大于5‰時(shí)進(jìn)行調(diào)整。出現(xiàn)井壁坍塌時(shí)，立即停止鉆進(jìn)，向空中沖入黏稠泥漿進(jìn)行加固。出現(xiàn)涌泉、涌砂現(xiàn)象時(shí)，向井中倒入膨潤土或稠土，改變鉆井處局部土壤的松軟情況。出現(xiàn)涌氣現(xiàn)象時(shí)加設(shè)套管護(hù)臂。

3.4 垂直管下埋

垂直管下埋的方法：人工下管、機(jī)械下管和重物下管。較高的地下承壓水水頭和泥漿浮力會(huì)形成較大阻力，采用鉆機(jī)機(jī)械下管。鉆孔完成并驗(yàn)收合格后，立即下管。垂直地埋管下管全過程均要求在管內(nèi)注水并帶壓情況下完成。采用專用下管的線軸以保證勻速下管，下管過程中若管內(nèi)壓力明顯下降，停止下管并查明原因。如垂直管受傷及時(shí)拔出，檢查鉆孔內(nèi)情況，排除危險(xiǎn)后重新預(yù)制U型管下管。

3.5 灌漿回填

機(jī)場不停航施工，基坑安全必須保證，對多層地下承壓水的封堵工作成為重中之重。為此，項(xiàng)目在正式施工前做了多個(gè)試成孔試驗(yàn)，以進(jìn)一步明確施工工藝參數(shù)與相應(yīng)技術(shù)措施能滿足設(shè)計(jì)要求。確定最終配比為：灌漿材料在孔底部以上100 m到底板以下8 m范圍內(nèi)采用原漿回填，在底板以下8 m即第⑦層層底處采用加密注漿，先注入水泥漿(水灰比為0.5)，再注入5%的水玻璃，注漿高度為2 m?，F(xiàn)場施工時(shí)必須旁站以保證壓密注漿質(zhì)量?；靥罱Y(jié)束后每24 h復(fù)查一次，確保無出水現(xiàn)象，如圖4所示。

4 水平埋管安裝施工

4.1 施工流程

水平埋管安裝施工流程見圖5。

4.2 管溝開挖和水平管連接

為減少基坑暴露時(shí)間，將挖土順序結(jié)合地源熱泵單元進(jìn)行分倉開挖。結(jié)合BIM模型和圖紙，提前考慮水平管溝避開樁基礎(chǔ)、承臺和集水井?？刂坪霉軠蠘?biāo)高，嚴(yán)格按照圖紙放線定位，每個(gè)倉區(qū)之間形成流水施工，確保每個(gè)倉區(qū)管溝開挖不影響水平管連接施工。單個(gè)環(huán)路所有水平管連接完成，并通過試壓驗(yàn)收完畢后，開始回填?；靥顣r(shí)保證回填均勻密實(shí)且要注意對管道的成品保護(hù)。每個(gè)倉區(qū)從管溝開挖至管溝回填，并澆筑混凝土底板墊層時(shí)間控制在2 d之內(nèi)，如遇特殊天氣情況，則按單個(gè)環(huán)路進(jìn)行驗(yàn)收回填，減少基坑曝露時(shí)間確?；影踩?。

5 管道不滲漏措施

5.1 PE管連接

PE管采用熱熔承插連接，清潔管材連接面和熱熔承插連接工具的加熱面，加熱完畢，連接件迅速脫離加熱器，并用均勻外力將管材插口插入管件承口內(nèi)至管材插入長度的標(biāo)記位置，且應(yīng)使管件承口端部形成均勻凸緣。管道連接前對管材、管件及附屬設(shè)備、閥門、儀表按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行核對，并在施工現(xiàn)場進(jìn)行外觀檢查，符合要求方準(zhǔn)使用。PE管熱熔連接技術(shù)要求見表1。

表1 PE管熱熔連接技術(shù)要求

5.2 試壓試驗(yàn)

對每道焊接工序進(jìn)行壓力試驗(yàn)，整個(gè)室外地埋換熱器施工中須進(jìn)行五次壓力試驗(yàn)，保證每次焊接的質(zhì)量，保證系統(tǒng)不滲漏，如表2所示。

表2 試壓技術(shù)要求

6 結(jié)語

鹽城南洋機(jī)場航站樓及配套工程屬于基礎(chǔ)設(shè)施重點(diǎn)項(xiàng)目，本工程在同時(shí)存在地下潛水和多層承壓水的情況下進(jìn)行軟弱基礎(chǔ)上地源熱泵施工。項(xiàng)目部結(jié)合地質(zhì)水文條件，全面分析了施工存在的影響，采取切實(shí)可行的封堵地下潛水和承壓水的相關(guān)措施，滿足了基坑的安全和機(jī)場不停航施工的要求，并為地源熱泵后期可持續(xù)施工和使用提供了可靠的技術(shù)保障。

[1] 朱金輝.地源熱泵地埋管道施工技術(shù)[J].工業(yè)建筑，2016(4)：26-28.

[2] 曹 楊.大型地源熱泵埋管系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2013(6):176-179.

[3] DGJ 32/TJ89—2009,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[S].

[4] GB 50366—2005,地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范[S].

ConstructiontechnologyofGSHPburiedpipeundertheconditionofairportsoftgroundandconfinedwater

LiYaweiGuoChunWuLiangWuPengZhangXuewei

(ChinaConstructionEighthEngineeringDivisionCo.,Ltd,Shanghai200143,China)

Combining with the engineering fact, analyzes controlling points for the construction of GSHP, indicates GSHP system construction is one of the essential the key parts of the project, ensures the leakage zero of GSHP, guarantees the safety of the foundation pit, in the construction of the weak foundation’s confined ground water and non-suspension air construction, so as to provide some reference for similar projects in future.

ground source heat pump, soft foundation, confined ground water, airport, vertical buried pipe

TU995.3

：A

1009-6825(2017)24-0108-02

2017-06-17

李亞偉(1989- )，男，助理工程師