李順剛，湯同芳

（1.六安市重點(diǎn)工程建設(shè)管理處，安徽 六安 237100；2.六安職業(yè)技術(shù)學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院，安徽 六安 237158）

1 引言

地源熱泵技術(shù)作為一種新型能源技術(shù)，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保，但是要使得地源熱泵技術(shù)在工程中成功應(yīng)用，達(dá)到預(yù)期效果，除了前期的地質(zhì)勘探，正確確定巖土的地?zé)釁?shù)，巖體的熱平衡和埋地管換熱器的設(shè)計(jì)外，埋地管道系統(tǒng)的施工是確保地源熱泵系統(tǒng)有效運(yùn)行的具體實(shí)施過(guò)程，下面將以具體的工程案例論述地源熱泵空調(diào)地埋管系統(tǒng)施工方案。

2 工程概況

本工程位于六安市行政中心南面，工程地上五層，建筑面積是31797.92㎡，地下一層建筑面積是8206.90㎡，建筑高度為23.1m，工程總建筑面積近40004㎡。場(chǎng)地基巖由1層混合填料，2層粉質(zhì)粘土，3層粘土，4層強(qiáng)風(fēng)化砂巖和5層中度風(fēng)化砂巖組成?，F(xiàn)場(chǎng)地下水埋藏類(lèi)型可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是上層積水，分布在第一層混合填料中，水量與大氣降水密切相關(guān)，季節(jié)變化范圍為2.0m。另一種是承壓水，分布在4層強(qiáng)風(fēng)化砂巖和5層中等風(fēng)化砂巖中，承受弱壓力。

依據(jù)地質(zhì)情況、地下水位情況、建筑物全面動(dòng)態(tài)負(fù)荷、巖土體溫度變化等情況綜合考慮，本工程地埋管換熱器是U型管管徑為De25×2.3mm雙管，管道材料以及管道連接件選用高密度聚乙烯PE管（SD11PE100-1.6MPa），埋地方式是垂直鉆孔埋管，形成150mm的地埋換熱器垂直孔，如圖1所示。位于室外綠化地均勻布置垂直群井，回填材料根據(jù)土層不同利用原土、砂子、水泥混合成一定比例回填，對(duì)于粘土層可采用10%膨潤(rùn)土與含有Si0290%的砂混合物回填。

本工程總鉆井?dāng)?shù)量320口，井深為100m。圖書(shū)檔案館地塊總共分為4個(gè)區(qū)（A區(qū)80口、B區(qū)80口、C區(qū)80、D區(qū)80口），局部如圖2所示。井與井相距4.5m×4.5m。

圖1 鉆孔埋管大樣圖

圖2 A區(qū)地埋管鉆井定位施工圖局部

3 地埋管及管井施工準(zhǔn)備

審查核對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)資料，圖紙，明白設(shè)計(jì)意圖，將圖紙中的錯(cuò)誤，存在的不明白問(wèn)題加以解決，保證開(kāi)工之后能夠正確無(wú)誤的掌握施工工藝、施工要求，正確領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)思想。在工程開(kāi)工前夕必須保證工程原料、機(jī)械設(shè)備、施工機(jī)械、施工機(jī)具、產(chǎn)品構(gòu)配件等按照計(jì)劃需要量備足，以便連續(xù)施工。

4 地埋管系統(tǒng)施工方案

分析地質(zhì)數(shù)據(jù)以確定設(shè)計(jì)和施工方案。地埋管換熱器管井的鉆制，水壓試驗(yàn)、下?lián)Q熱管、回填管井等步驟是主要施工環(huán)節(jié)，其流程如圖3所示。

圖3 施工工藝流程

4.1 專(zhuān)用設(shè)備材料進(jìn)場(chǎng)

采用可以在制孔后將雙u型換熱管迅速下到孔內(nèi)的YGL-C150x型鉆機(jī)，它是一種地源熱泵系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)鉆機(jī)，其鉆孔深度可達(dá)150m，成孔質(zhì)量較好且設(shè)備使用簡(jiǎn)單。

孔內(nèi)換熱管（PE管），由廠(chǎng)家定尺生產(chǎn)，成品交貨到現(xiàn)場(chǎng)。對(duì)于水平管道中的接頭，可以使用特殊焊接機(jī)進(jìn)行焊接，以確保水平管道焊接的緊密性。為了使得回填層與土壤層的傳熱系數(shù)相近，達(dá)到環(huán)保要求且不影響地下?lián)Q熱器換熱效率，按照地質(zhì)特征將黃砂與原泥漿配比作為回填材料。

4.2 定位、放線(xiàn)

依據(jù)施工圖紙中換熱管孔位置，同時(shí)可以對(duì)照既有建筑物、現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)樁位置對(duì)換熱管孔位置適度調(diào)整，使用鋼筋和白灰堆在孔的位置標(biāo)記200×12mm的范圍作為打孔標(biāo)記，以確?？椎奈恢脺?zhǔn)確。

4.3 豎立鉆機(jī)

依據(jù)鉆孔點(diǎn)的位置確定鉆機(jī)塔架位置，運(yùn)用水平尺找平鉆機(jī)塔架底盤(pán)縱橫向，水平度不大于0.5mm/m，在定位底盤(pán)之后執(zhí)行塔的垂直桿的安裝，為了確保塔架豎桿的垂直度，可以使用直尺和鉛錘測(cè)量；最后，安裝諸如鉆機(jī)頭，鉆頭水（泥），鉆機(jī)提升裝置等附件等。豎立好鉆機(jī)之后確定每臺(tái)鉆機(jī)轉(zhuǎn)向。利用現(xiàn)場(chǎng)挖好的沉定池、泥水溝，將鉆機(jī)、附屬裝置接水管，接通電源，進(jìn)行點(diǎn)試。

4.4 鉆井

鉆井之前再一次核查豎桿的水平度、垂直度，校對(duì)塔架底盤(pán)位置，確保轉(zhuǎn)向正確。鉆孔速度要適宜，防止鉆桿拉斷、接頭絲扣斷裂，鉆頭跌落，施鉆時(shí)關(guān)注鉆機(jī)和附屬設(shè)備運(yùn)行情況并做好記錄，對(duì)鉆機(jī)和附屬設(shè)備做好保養(yǎng)、維護(hù)工作；鉆孔過(guò)程中要反復(fù)通孔，尤其是達(dá)到一定要求深度之后，以使后面的下管工序沒(méi)有阻礙。為了保證鉆孔安全，對(duì)于地下水位以下的砂層、軟粘性土層、粉土層可以采用泥漿護(hù)壁，對(duì)于破碎巖層可以利用優(yōu)質(zhì)泥漿、水泥漿、化學(xué)漿液護(hù)壁，對(duì)于淺部填土、其他松散土可以使用套筒護(hù)壁。當(dāng)進(jìn)行鉆孔時(shí)，防止孔的底部巖層負(fù)壓和管道干擾損壞。

4.5 下?lián)Q熱管

當(dāng)管孔鉆好，孔壁也已經(jīng)穩(wěn)定硬化之后，此時(shí)就可以安裝雙U型彎管豎直地埋管，在安裝過(guò)程中雙U型管內(nèi)應(yīng)充滿(mǎn)水，使兩支管處于分開(kāi)狀態(tài)。地埋管的連接方式采用熱熔連接，其材料、溫度和施工工藝要符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的CJJ101規(guī)定，在選擇時(shí)，應(yīng)注意的是，U形管組的長(zhǎng)度可以確保與孔中的環(huán)形頭完全連接，并且完成的雙U形管的開(kāi)口端是采用熱熔密封的，采用地?zé)釓椈煽刂乒芫蠵E管的間距。把豎直地埋管用直徑50mm的鉆具送入100m深度。使用下管專(zhuān)用機(jī)械進(jìn)行下管，下管過(guò)程中要保持均勻的速度，不可以蠻力下管，在下管過(guò)程中下管不順、有障礙，暫停下管等查明原因，解決障礙方可繼續(xù)下管，地面上要預(yù)留2m左右的管與水平地埋管連接，在下管過(guò)程中特別是下管后期要注意預(yù)留，預(yù)留后要及時(shí)固定和密封換熱管，以免換熱管下滑至管內(nèi)或者被異物堵塞。

4.6 回填

地埋管的換熱能力受回填材料導(dǎo)熱能力影響較大，選擇什么樣的回填料決定了其傳熱效果，另外因地質(zhì)構(gòu)造、擴(kuò)張能力不同對(duì)回填料產(chǎn)生的作用也有差別，要將回填料的凝固強(qiáng)度考慮上。運(yùn)用設(shè)備與人工相配合反漿回填的方式回填。灌漿管抽出的速度依據(jù)漿液泵的速度，保證鉆孔灌漿沒(méi)有空腔，灌漿液時(shí)從地下反漿封孔的，回填結(jié)束后把地面上的管道口做好封堵保護(hù)，做好標(biāo)記工作，以避免今后施工遭到損毀。

4.7 水壓試驗(yàn)

地下埋管道系統(tǒng)在施工階段應(yīng)進(jìn)行4次水壓試驗(yàn)，一定是水壓試壓不能用氣壓試驗(yàn)替代。在增壓過(guò)程中，使用手動(dòng)泵緩慢增壓，隨時(shí)觀(guān)察和記錄，并且看起來(lái)沒(méi)有泄漏。第一次水壓試驗(yàn)要在管孔鉆成之后，準(zhǔn)備放置豎直地埋管換熱器前進(jìn)行；豎直或水平地埋管換熱器與環(huán)路集管裝配完成后，回填前應(yīng)進(jìn)行第二次壓力試驗(yàn)；在完成機(jī)房分集水器與環(huán)路集管連接之后執(zhí)行第三試驗(yàn)；地埋管系統(tǒng)安裝結(jié)束之后，管道疏通，排氣，清洗，包括回填已經(jīng)完成后進(jìn)行最后一次水壓試驗(yàn)。第一次、第二次試壓時(shí)要保證在試壓壓力下，穩(wěn)壓時(shí)間不小于15min，穩(wěn)壓后的壓力降低應(yīng)小于3%，并且沒(méi)有泄漏；第三次試壓保證穩(wěn)壓時(shí)間不少于2h，且不出現(xiàn)泄漏；第四次水壓試壓，在規(guī)定水壓條件下穩(wěn)壓時(shí)間大于等于12h，壓力降小于等于3%。

5 地埋管系統(tǒng)施工中的保護(hù)措施

建筑物的不均勻沉降會(huì)造成地埋管系統(tǒng)不同程度的損傷與破壞，尤其是新建建筑物和新埋換熱器系統(tǒng)，為了減少不均勻沉降對(duì)埋地管系統(tǒng)的破壞與損傷，可以先在管溝槽內(nèi)敷設(shè)一層砂墊層，厚度可以為150mm～300mm,再埋水平管，然后在管頂覆蓋一層砂層其厚度大于300mm，最后分層回填土壤分層夯實(shí)。

當(dāng)供水回水水平地埋管進(jìn)入建筑機(jī)房地面時(shí)穿過(guò)地基或者穿過(guò)基礎(chǔ)墻體等部位，需要使用安裝套管?；靥钋?，墻體與管架之間的空腔應(yīng)采用冷作瀝青密封，確保其密封和防水，減少土壤沉降差的影響。

6 結(jié)語(yǔ)

地埋管系統(tǒng)施工存在的難點(diǎn)：①鉆孔階段，地質(zhì)問(wèn)題、挖斷原有管線(xiàn)、電纜等；②保壓下管階段，成孔后長(zhǎng)期不下管，下管深度達(dá)不到要求，管道變形等都會(huì)影響換熱；③回填封孔階段，密實(shí)度不夠、管道漏壓等問(wèn)題也會(huì)影響換熱。