地源热泵地埋管系统施工与方案.docx

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地源热泵地埋管系统施工与方案

一、编制依据

1、现有建筑、空调图纸及地源热泵深化图纸

2、我国颁布的与建筑有关的各种法律、法规

3、我公司同类型工程施工管理经验

4、本工程现场技术答疑会及答疑文件

5、我国现行的各种规程、规、标准图集及等同的国际标准

GB50243－2002《通风与空调工程施工质量验收规》

GB50231－98《机械设备安装工程施工及验收规通用规》

GB50275－98《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规》

GBJ236－82《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规》

GB50242—2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规》

91SB6《建筑设备施工安装通用图集通风与空调工程》

GB50300—2001《建筑工程施工质量验收统一标准》

GB50366—2005〈地源热泵系统工程技术规〉

建筑大学地源热泵研究所提供的土壤导热系数测试报告

二、工程概况

市任城科技中心工程分档案馆、展览馆、行政审批中心三个部分，基础采用桩基承台﹢基础梁﹢底板形式，上部为混凝土框架结构；基坑平面呈矩形，整个建筑南北长约259.3m、东西宽约为66.35m，建筑总面积为26695.9㎡，三部分地上均为4层；展览馆、行政审批中心局部地下一层，建筑面积为3373.8㎡；建筑物总高度为23.98m。

结合现场条件利用绿化、道路和景观水池等场区，采用垂直地埋管的地源热泵技术为本工程各场馆提供冬季供暖、夏季制冷。

三、地埋管系统施工工艺

3.1地埋管系统施工程序

3.1.1工艺流程

施工准备-----场地开挖、场地平整----管定位及编号-----机械钻，垂直管连接，填料试块配比-----下管----垂直埋管第二次试验----垂直埋管灌浆-----垂直埋管成品保护------水平沟槽开挖------沟槽砂垫层及支架-----水平埋管敷设及与垂直埋管电熔连接-----水平与垂直埋管试验-----水平沟槽回填及夯实----各环路集管与分集水器连接及试验-----地埋管系统试验及运行

3.1.2地埋管系统施工工序

地埋管系统施工工序包括以下主要容：

（1）场地开挖、平整、测量划线、管定位、木桩标记及编号；

（2）钻机进场落位安装、水源电源连接、挖泥浆沟、泥浆池、试钻与调整；

（3）开钻、钻测斜、钻记录、泥浆清运及场地清扫；

（4）PE管进场检验、冲洗与水压试验、检验与实验记录、垂直PE管管组编号与标识；

（5）泥浆泵进场、灌浆填料进场、确定灌浆填料试块的配比或用原泥砂浆回填，及时回填到位，不得有空穴。

（6）垂直PE管设置管卡，间距2.5～3m，人工配合机械下管、PE管保压至灌浆后1h。

（7）从钻底部开始由下至上注浆、封、管组做同、异程标识、管口可靠封堵。

（8）全部（或分区域）钻完毕后场地平整、水平管沟测量划线、沟槽机械或人工开挖，沟槽底部敷设砂垫层。

3.2地埋管系统施工特点

3.2.1整个地埋管系统属于永久性的隐蔽工程，每个环节，每道工序都必须把质量关。

地埋管的施工应做到每道工序必须完成到位，每个钻必须建立完整和真实的（包括钻、垂直PE管试验、下管、回灌等工序）施工记录档案。

3.2.2工序作业的紧密性

地埋管系统施工程序主要由钻、垂直PE管连接与实验、下管、灌浆、水平沟槽开挖、水平PE管敷设以及与垂直PE管连接及试验、沟槽回填、地埋管系统试验、地源热泵系统试运行等工序组成。

上一道工序完成后，才能进行下一道工序。

3.2.3地埋管材采用聚乙烯（PE）管，不得在下暴晒。

搬运和运输时应轻拿轻放，应采用柔韧性好的吊带进行装卸，不应抛摔和沿地拖拽。

同时，聚乙烯（PE）管与钢管材料不同，管材本身具有受压发生蠕变和应力松弛的特性。

3.3地埋管系统主要施工参数

（1）地埋管换热器采用垂直钻埋管式，垂直埋管群井布置于室外绿化带或道路下。

（2）设计埋管深度为地面下102m，试验钻确定深度，钻间距为4.50m×4.50m，总钻井数为500个（暂定），径为Φ150MM。

（3）垂直埋管换热器埋管材料采用高密度聚乙烯管SDR11（Pa1.6MPa），室外水平埋管SDR17,设计采用Pa1.0MPa，室外水平环路集管采用直埋敷设，水平干管坡度为0.2％。

（4）地埋管换热器回填材料采用含10％膨胀土和90％细砂的混合料回填或原砂泥浆回填。

3.4地埋管管材选型

3.4.1PE管材及管件的要求

（1）地埋管应采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小、热膨胀系数合理的塑料管及管件型号，本项目设计选用高密度聚乙烯PE（1.6MPa）管。

（2）垂直埋管质量应符合规规定的各项指标，管材公称压力不得小于1.6Mpa，工作温度应在-20℃～50℃围。

（3）地埋管材料应按设计要求长度成捆和盘卷供应，中间不得有机械接口及金属接头。

3.4.2地埋管材料

（1）埋地聚乙烯PE管采用的管材、管件应分别符合现行标准《给水用聚乙烯（PE）管材》GB∕T13663、《给水用聚乙烯（PE）管件》GB∕T13663.2的规定。

（2）PE管材、管件及附件的验收应重点检查下列项目：

①出厂合格证；②检测报告；③使用的聚乙烯原料级别（HDPE80、HDPE100）和牌号；④外观；⑤长度；⑥颜色；⑦不圆度；⑧外径及壁厚；⑨生产日期。

（3）热熔和电熔管件宜采用与管材同一级别的聚乙烯树脂加工成型，管件本体任一点壁厚应大于管材壁厚。

热熔连接时Dn＞63采用对接管件，Dn≤63采用承插管件。

（4）管道与钢管连接时采用PE法兰与钢制法兰连接。

3.4.3、管材及管件进场检验与管理

（1）地埋管及管件材质除应符合设计要求外，且管材、管件还应具有质量检验部门的产品质量检验报告和生产商的产品合格证。

（2）进入施工现场和投入使用的预制管和管件必须逐件进行外观检查，外观破损和不合格产品禁使用。

管材运抵工地后，入库前应进行试压和检漏试验。

（3）管材、管件存放、搬运和运输时，应小心轻放，排列整齐，采用柔韧性好的吊带进行装卸，不得抛摔和沿地拖拽。

（4）管材堆放场地要平整，无突出尖棱物块，不适宜露天堆放。

室存放时应

保证通风良好，温度不宜大于40℃，必须远离热源，还必须注意避免接触腐蚀性试剂和溶液。

（5）管材、管件在工地短期露天堆放时，应用彩条布覆盖，禁长时间在太阳下暴晒，防止PE管发生热变形或老化。

（6）管材直管堆放高度应小于或等于1.50m。

管件应码放整齐，堆放高度不应超过2.0m。

堆放场地或库房应设灭火器和消防栓。

（7）垂直埋管的单双U管组应按照设计埋管长度下材料采购计划由生产商定制。

根据钻深度的变化，埋管长度按实际长度定制成捆供应。

（8）下管前应对预制的单双U垂直埋管进行水压试验和冲洗。

试验后的垂直埋管应充满水，排尽空气并保持静压。

其端口在试验过程中应及时密闭，防止杂物进入管。

（9）冬季施工时，当气温较低时，应将试压后埋管管的水及时放掉，避免管子冻裂。

（10）当室外温度低于0℃时，应避免地埋管的施工。

3.4.4地埋管系统设计以水为换热工质。

3.5场区开挖、测量放线及管定位

3.5.1地源热泵井区现在被原基坑开挖及场区平整所开挖土堆积，根据图纸设计要求地源热泵井标高为地面下1.80m，需要将场区开挖至设计标高。

在开挖前由建设单位、监理单位同施工单位共同确认现场土开挖量。

3.5.2土开挖后进行场区平整至设计标高。

3.5.3清理地面后即可对钻井位进行放线，事先将地埋管系统在设计图上对钻的纵横向逐一进行排列序号。

3.5.4参照现场建筑基准点和已有建筑物作为参照物，经测量放线，并逐一在场地上标明和确定钻位置。

按照施工图纸标定的钻位置，在每个钻中心点用竹、木桩作标记，并经校核确认钻位置。

3.5.5如发现埋管部位下有地下管线或构筑物时，允稍有偏差，可适当调整局部钻位置，并及时更正绘制最终钻定位图。

然后根据垂直埋管平面布置图以及钻定位图，最终确定钻及水平埋管沟槽的具体位置和埋管系统的标高。

现场钻定位图应报设计院、监理工程师和业主同意批准。

3.5.6当调整局部钻位置的位移较大时，应及时向现场监理工程师和业主反应。

3.6施工前注意事项

3.6.1地下埋管应文明施工，禁损坏其他地下管线、电缆、地下构筑物。

开挖沟槽遇有管道、电缆、地下构筑物时，停止施工并采取保护措施，及时与有关部门联系协同处理。

3.6.2、地埋管系统安装竣工后，应在总平面图上标示出其埋管区域并做出标志或表明管线的定位带，并以现场的两个永久目标进行定位。

3.6.3、施工前，施工人员应了解建筑物的结构形式，根据埋管平面布置图确定钻的具体位置和系统各管道的标高。

确定现场的2～3个永久定位标志。

3.6.4、了解埋管场地已有地下管线、其他地下构筑物的功能及其准确位置，清理地面杂物和浮土，铲除地面杂草，平整地面。

3.6.5、施工前还应进行下列准备工作：

（1）施工图纸及其它有关技术文件齐备。

（2）施工场地用水、用电和材料堆放地、仓库及其它临时设施等均能满足正常施工需要。

根据施工的需要在施工现场搭设遮阳蓬和加工场地。

（3）施工用材料已经过外观质量检查，管材、管件配套齐全，并经连接检查合格。

施工机具、施工力量能保证正常施工。

（4）施工人员已经过相关的安装技能培训、施工作业指导培训、技术与施工安全交底。

3.7钻井施工工艺

根据现场地质选用硬质合金钻头，采用常规的正循环钻进法钻。

3.7.1钻机安装落位

（1）以钻点定位塔架底盘，采用水平尺对盘底横向、纵向进行找平，水平度应≤0.5mm∕m。

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，保证塔架竖杆垂直。

（2）安装钻机头、钻机提升装置和钻头充水（泥浆）等附属装置，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。

（3）检查每台钻机的动力电缆线、照明线路符合用电管理规并绝缘是否良好。

现场应设施工专用电源控制箱，并有专人看护。

电源控制箱至钻机的电源线应架空敷设，不允在地面随意拉扯，更不允在水面或泥浆上摆放敷设。

（4）按要求在每台钻机旁挖好泥浆沟，并使其畅通排向泥浆池。

（5）钻机移位或就位时，要保证钻机钻杆垂直度，防止钻的垂直偏差将已埋管道损坏。

3.7.2钻井工艺及原理

（1）钻井式本工程使用正循环回转钻井

（2）正循环回转钻井工艺

正循环回转钻井：

在钻机驱动钻具回转钻井的同时，利用泥浆泵通过水龙头、钻杆向底输送冲洗泥浆），冲洗底。

携带岩屑的冲洗液沿钻管与壁之间的外环状空间上升，从口流向沉淀池，形成正循环冲洗泥浆循环回钻井。

初钻：

先启动泥浆泵和转盘，使之空转一段时间，待泥浆输井一定数量后，可开始钻井。

接、卸钻杆的动作要迅速、安全、争取在尽快的时间完成，以免停钻时间过长，增加底泥浆沉淀。

（3）钻井操作要点

开钻时：

慢速启动，逐步加速，钻井时进尺应适当控制。

在护筒刃脚处，应低档慢速钻井，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。

钻至刃脚下1m后，可按土质以正常速度钻井。

如护筒土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向中倒入粘土，再放下钻锥倒转，使胶泥挤入壁堵住漏浆隙，稳住泥浆继续钻井。

在1～3级泥土、壤土等覆盖层中钻井，由于泥浆粘性大，钻锥所受阻力也大，易糊钻。

应选用尖

底钻锥（三叶钻）、中等钻速、大泵量、稀泥浆钻井。

在1～5级松散层（砂土或软土层）钻井时，易坍空。

应选用平底钻锥，控制井尺，轻压，低档慢速，大泵量，稠泥浆护壁。

3.7.3钻井施工

（1）在确定要钻排之间挖泥浆池，位置在埋地管挖沟向两之间，用作钻机在施工中水循环载体不至于流到其他地，保证施工场地的整洁。

（2）钻前应根据施工图轴线对现场布置线确定钻位置，确保钻点误差小于50mm，并对钻场地进行平整。

（3）开钻前必须从头到尾检查一遍设备的完好情况。

检查容包括：

确定转向无误、重新校核塔架底盘、竖杆的水平和垂直度。

经确认无任异常时可开钻。