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1、工程概况
淮北矿业集团工程建设公司科技大厦工程为地下1层，地上22层，总建筑面积44062.2m2，占地面积约为2.36万m2，总投资约10444.03万元。主要结构形式：采用现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构体系，抗震设防类别为7度，建筑使用年限50年。采用土壤源热泵地能（简称地源热泵）中央空调进行夏天的制冷和冬天的供暖，可再生能源新技术应用的示范面积为2.8万m2。
2、地源热泵工程地埋管施工方案设计
根据本工程特点，分析地质资料，确定施工方案采用竖直埋管形式，设置能源井共382口，其中基坑内共254口，基坑外共128口，双U并联DN25 PE100 1.6MPa SDR11管；基坑内能源井有效深度为107m，基坑外有效深度为115米，井间距为3.9m—4.2m。孔内采用DN25 PE1001.6MPaSDR11管，所有地下埋管换热器环路的水平管为DN32 PE1001.6MPaSDR11。
3、地埋管工程施工工艺与方法
地埋管工程施工主要包括钻孔、试压、下管、回填等工序，主要施工工艺流程如下：
熟悉现场及施工图纸，进行施工准备，包括人员、机具及现场临设，对施工人员进行有针对性的交底工作。
⑴ 专用设备材料进场
① 钻机 GJ-300型GJ-200型20台，最大钻孔深度200m-300m，保证打井质量。该钻机为专业土壤热泵系统用小型钻机，可在打孔后直接将预制好的双U型管道下到孔内，施工速度快，质量好，设备使用简便。
② 孔内换热管（PE管）：由伟星管业公司定尺生产，成品交货到现场。保证孔内水平管连接用专用焊机及水平管焊缝严密性，提高系统可靠性。
③ 准备专用管材（双U形）、回填料等；本工程地下换热器采用高密度PE管，每口井采用双U形管布管方式。
④回填料，为确保回填层传热系数接近土壤传热系数，并保证回填料的环保性，保证井下换热器的换热效率（按地质特征进行配方黄砂加原泥浆回填）。
⑵ 放线
参照现场建筑基准点和已有建筑物进行放线，按照施工图纸标定换热孔的位置，并根据现场基础桩基位置对钻孔进行适当调整，在每口井位置钉200*12mm钢筋加白灰桩，以保证打孔位置准确。
⑶钻孔
① 开钻前须确定转向无误，并重新校核塔架底盘，竖杆的水平和垂直度。
② 施钻过程中应按6米/小时的速度为宜，密切注意钻机及附属设备的运行情况，发现异常应及时处理，防止拉断钻杆和接头丝扣、跌落钻头等现象发生，并时刻注意地层地质变化，做好记录。
③ 施钻过程中钻机长和操作手应定时对钻机及附属设备进行巡回检查，及时做好维护和保养工作，提高工作效率。
④ 当孔钻到要求深度后，应对孔反复进行通孔，为下换热管创造顺利条件。
⑤ 钻进方法应采用三翼与牙轮等相结合钻头钻进。操作应符合“分段钻进、坚持清孔”的原则。
⑥ 对可能坍塌的地层应采取钻孔护壁措施。在浅部填土及其它松散土层中可采用套管护壁。在地下水位以下的饱和软粘性土层、粉土层和砂层中宜采用泥浆护壁。在破碎岩层中可视需要采用优质泥浆、水泥浆或化学浆液护壁。
⑦ 钻进中应保持孔内水头压力等于或稍大于孔周围地下水压，提钻时应能通过钻头向孔底通气通水，防止孔底岩层由于负压、管涌而受到扰动破坏。
⑸ 下换热管
① 埋地管道应采用热熔连接。聚乙烯管道连接应符合国家现行标准《埋地聚乙烯给水管道工程技术规范》CJJ101的有关规定。
② 竖直地埋管换热器的双U型弯管接头，选用定型的双U型弯头成品件。
③ 竖直地埋管换热器的双U型管的组对长度应能满足插入钻孔后与环路集管连接的要求，组对好的双U型管的开口端部，采用热熔及时密封。
④基坑中的254口井采用地表面打压实验，用DN25专用管帽热容封堵，上部用彩色塑料管引到地表，用φ50钻具将竖直地埋管送到115m深度。边坡上钻孔可加φ150*4的套管。
⑹ 试压
下换热管之前按设计要求进行水压试验。在试验压力下，稳压至少15min，稳压后压力降不应大于3%，且无泄漏现象。将其密封保持有压状态，准备下管。
⑺ 下管
① 下管采用下管机下管，速度要均匀，防止下管过程中损坏管道，如果遇有障碍和不顺畅现象，应及时查明原因，待做好处理后才能继续下管，最后地面上要保留2m左右的换热管，将换热管进行密封、固定，防止堵塞和下滑到井内，造成管道无法使用，甚至废井。
② 换热管道到位后，提起下管钻杆，提杆过程中应防止换热器上浮，如发现上浮立即采取措施，确保管下到位。
③ 竖直地埋管换热器的双U型弯管安装应在钻孔钻好且孔壁固化后立即进行。当钻孔孔壁不牢固或者存在孔洞、洞穴等导致成孔困难时，应设护壁套管。下管过程中，双U型管内应充满水，并按设计要求使双U型管两支管处于分开状态。
④ 竖直地埋管换热器双U型管安装完毕后，灌浆回填应在周围临近钻孔均钻凿完毕后进行。
⑤ 地埋管换热器安装前后均应对管道进行冲洗。
⑥ 当室外环境温度低于0℃时,不宜进行地埋管换热器的施工。
⑦ 地埋管及管件应符合设计要求，且应具有质量检验报告和生产厂的合格证。
⑧ 地埋管管材及管件应符合下列规定：
1）地埋管采用設计要求及甲方提供的聚乙烯管（PE100）的塑料管材及管件。
2）地埋管质量应符合国家现行标准中的各项规定。管材的公称压力及使用温度满足设计要求。
3）传热介质应为水。
⑻ 回填
① 回填方式：采用人工加设备从地下反浆回填的方法灌回填料。
② 回填料：回填材料的导热能力对地下管路的换热能力有着重要的影响，回填料在施工完成后与地下换热器接触最紧密，回填料的配比与选择，决定了其传热性能，传热特性直接影响换热效果。除考虑传热外，还要考虑其凝固强度等级，因地质结构不同、膨胀能力不同，产生的挤压力也差别很大。选择合适的回填料还可以防止挤压破坏地下换热管。因此，依据地质报告，配比选择回填料，黄沙加原泥浆混合达到密实。
③ 回填完后将留在地面的管道管口进行封堵保护并进行标记，防止后续施工造成损坏。
⑼ 水平环路集管施工
① 材料检验和储存：管件和管材的内外壁应平整、光滑，无气泡、裂口、裂纹、脱皮和明显痕纹、凹陷；管件和管材颜色应一致，无色泽不均匀；装卸运输和搬运时应小心轻放，不能受到剧烈碰撞和尖锐物体冲击，不能抛、摔、滚、拖，避免接触油污，在储存和施工过程中要严防泥土和杂物进入管内，存放处避免阳光直射。
② 连接方式：深层垂直埋管采用电熔连接，浅层水平埋管采用热熔连接。
③ 回填过程的检验应与安装地埋管换热器同步进行。
4、结语
地埋管施工是地源热泵工程的重要施工部分，施工的工艺和方法不仅决定了地源热泵工程成败，也严重影响地源热泵系统运行的效率，所以，地源热泵工程必须要运用科学的施工的工艺和方法。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
淮北矿业集团工程建设公司科技大厦工程为地下1层，地上22层，总建筑面积44062.2m2，占地面积约为2.36万m2，总投资约10444.03万元。主要结构形式：采用现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构体系，抗震设防类别为7度，建筑使用年限50年。采用土壤源热泵地能（简称地源热泵）中央空调进行夏天的制冷和冬天的供暖，可再生能源新技术应用的示范面积为2.8万m2。
2、地源热泵工程地埋管施工方案设计
根据本工程特点，分析地质资料，确定施工方案采用竖直埋管形式，设置能源井共382口，其中基坑内共254口，基坑外共128口，双U并联DN25 PE100 1.6MPa SDR11管；基坑内能源井有效深度为107m，基坑外有效深度为115米，井间距为3.9m—4.2m。孔内采用DN25 PE1001.6MPaSDR11管，所有地下埋管换热器环路的水平管为DN32 PE1001.6MPaSDR11。
3、地埋管工程施工工艺与方法
地埋管工程施工主要包括钻孔、试压、下管、回填等工序，主要施工工艺流程如下：
熟悉现场及施工图纸，进行施工准备，包括人员、机具及现场临设，对施工人员进行有针对性的交底工作。
⑴ 专用设备材料进场
① 钻机 GJ-300型GJ-200型20台，最大钻孔深度200m-300m，保证打井质量。该钻机为专业土壤热泵系统用小型钻机，可在打孔后直接将预制好的双U型管道下到孔内，施工速度快，质量好，设备使用简便。
② 孔内换热管（PE管）：由伟星管业公司定尺生产，成品交货到现场。保证孔内水平管连接用专用焊机及水平管焊缝严密性，提高系统可靠性。
③ 准备专用管材（双U形）、回填料等；本工程地下换热器采用高密度PE管，每口井采用双U形管布管方式。
④回填料，为确保回填层传热系数接近土壤传热系数，并保证回填料的环保性，保证井下换热器的换热效率（按地质特征进行配方黄砂加原泥浆回填）。
⑵ 放线
参照现场建筑基准点和已有建筑物进行放线，按照施工图纸标定换热孔的位置，并根据现场基础桩基位置对钻孔进行适当调整，在每口井位置钉200*12mm钢筋加白灰桩，以保证打孔位置准确。
⑶钻孔
① 开钻前须确定转向无误，并重新校核塔架底盘，竖杆的水平和垂直度。
② 施钻过程中应按6米/小时的速度为宜，密切注意钻机及附属设备的运行情况，发现异常应及时处理，防止拉断钻杆和接头丝扣、跌落钻头等现象发生，并时刻注意地层地质变化，做好记录。
③ 施钻过程中钻机长和操作手应定时对钻机及附属设备进行巡回检查，及时做好维护和保养工作，提高工作效率。
④ 当孔钻到要求深度后，应对孔反复进行通孔，为下换热管创造顺利条件。
⑤ 钻进方法应采用三翼与牙轮等相结合钻头钻进。操作应符合“分段钻进、坚持清孔”的原则。
⑥ 对可能坍塌的地层应采取钻孔护壁措施。在浅部填土及其它松散土层中可采用套管护壁。在地下水位以下的饱和软粘性土层、粉土层和砂层中宜采用泥浆护壁。在破碎岩层中可视需要采用优质泥浆、水泥浆或化学浆液护壁。
⑦ 钻进中应保持孔内水头压力等于或稍大于孔周围地下水压，提钻时应能通过钻头向孔底通气通水，防止孔底岩层由于负压、管涌而受到扰动破坏。
⑸ 下换热管
① 埋地管道应采用热熔连接。聚乙烯管道连接应符合国家现行标准《埋地聚乙烯给水管道工程技术规范》CJJ101的有关规定。
② 竖直地埋管换热器的双U型弯管接头，选用定型的双U型弯头成品件。
③ 竖直地埋管换热器的双U型管的组对长度应能满足插入钻孔后与环路集管连接的要求，组对好的双U型管的开口端部，采用热熔及时密封。
④基坑中的254口井采用地表面打压实验，用DN25专用管帽热容封堵，上部用彩色塑料管引到地表，用φ50钻具将竖直地埋管送到115m深度。边坡上钻孔可加φ150*4的套管。
⑹ 试压
下换热管之前按设计要求进行水压试验。在试验压力下，稳压至少15min，稳压后压力降不应大于3%，且无泄漏现象。将其密封保持有压状态，准备下管。
⑺ 下管
① 下管采用下管机下管，速度要均匀，防止下管过程中损坏管道，如果遇有障碍和不顺畅现象，应及时查明原因，待做好处理后才能继续下管，最后地面上要保留2m左右的换热管，将换热管进行密封、固定，防止堵塞和下滑到井内，造成管道无法使用，甚至废井。
② 换热管道到位后，提起下管钻杆，提杆过程中应防止换热器上浮，如发现上浮立即采取措施，确保管下到位。
③ 竖直地埋管换热器的双U型弯管安装应在钻孔钻好且孔壁固化后立即进行。当钻孔孔壁不牢固或者存在孔洞、洞穴等导致成孔困难时，应设护壁套管。下管过程中，双U型管内应充满水，并按设计要求使双U型管两支管处于分开状态。
④ 竖直地埋管换热器双U型管安装完毕后，灌浆回填应在周围临近钻孔均钻凿完毕后进行。
⑤ 地埋管换热器安装前后均应对管道进行冲洗。
⑥ 当室外环境温度低于0℃时,不宜进行地埋管换热器的施工。
⑦ 地埋管及管件应符合设计要求，且应具有质量检验报告和生产厂的合格证。
⑧ 地埋管管材及管件应符合下列规定：
1）地埋管采用設计要求及甲方提供的聚乙烯管（PE100）的塑料管材及管件。
2）地埋管质量应符合国家现行标准中的各项规定。管材的公称压力及使用温度满足设计要求。
3）传热介质应为水。
⑻ 回填
① 回填方式：采用人工加设备从地下反浆回填的方法灌回填料。
② 回填料：回填材料的导热能力对地下管路的换热能力有着重要的影响，回填料在施工完成后与地下换热器接触最紧密，回填料的配比与选择，决定了其传热性能，传热特性直接影响换热效果。除考虑传热外，还要考虑其凝固强度等级，因地质结构不同、膨胀能力不同，产生的挤压力也差别很大。选择合适的回填料还可以防止挤压破坏地下换热管。因此，依据地质报告，配比选择回填料，黄沙加原泥浆混合达到密实。
③ 回填完后将留在地面的管道管口进行封堵保护并进行标记，防止后续施工造成损坏。
⑼ 水平环路集管施工
① 材料检验和储存：管件和管材的内外壁应平整、光滑，无气泡、裂口、裂纹、脱皮和明显痕纹、凹陷；管件和管材颜色应一致，无色泽不均匀；装卸运输和搬运时应小心轻放，不能受到剧烈碰撞和尖锐物体冲击，不能抛、摔、滚、拖，避免接触油污，在储存和施工过程中要严防泥土和杂物进入管内，存放处避免阳光直射。
② 连接方式：深层垂直埋管采用电熔连接，浅层水平埋管采用热熔连接。
③ 回填过程的检验应与安装地埋管换热器同步进行。
4、结语
地埋管施工是地源热泵工程的重要施工部分，施工的工艺和方法不仅决定了地源热泵工程成败，也严重影响地源热泵系统运行的效率，所以，地源热泵工程必须要运用科学的施工的工艺和方法。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。