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【摘 要】 目前地源热泵系统的应用越来越广泛，但是相关的规范、标准却并不十分完善，这样就给监理工作带来很大的不便。笔者根据以往的工作经验，总结出垂直地埋管换热系统管道施工的控制要点与大家共同探讨。
【关键词】 地源热泵；垂直埋管；水平埋管；水压试验；成品保护
【中图分类号】 TU721.5 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2013）05-037-02
地源热泵系统是利用地下相对稳定的土壤温度，通过媒介质来获取土壤内冷（热）能量的新型装置，可一年四季方便地调节建筑内的温度。由于该制冷供热方式不存在能量形式的转换，几乎是一种能量的“搬运”过程，因而其能量转换效率高、运营成本低。目前地源热泵系统的应用越来越广泛，但是相关的规范、标准却并不十分完善，这样就给监理工作带来很大的不便。现笔者就根据以往的工作经验，总结出垂直地埋管换热系统管道施工的控制要点与大家共同探讨。
1 试钻
在室外垂直埋管正式钻孔施工前必须按照设计要求进行试井，试钻过程中需认真观察施工情况是否顺利，能否达到设计的埋管深度，为后期的正式施工积累经验。若不能满足设计要求，则需重新进行勘测或者调整设计。
2 泥浆清运
在施工单位申报施工方案时，就必须明确钻井施工过程的泥浆清运方案。由于地源热泵进场施工的时间比较晚，有时甚至是在室外回填土施工已经结束后才进场，因此为了保持室外施工场地的环境，同时也为了防止泥浆水渗入泥土中破坏土质，泥浆清运的管理尤为重要。笔者建议在钻井施工时可根据钻井数量，设置若干大型泥浆集中池，将每台钻机施工工程中产生的泥浆引至集中池，再及时外运。若室外回填土施工已结束，池中建议增设防水布进行隔离，防止大量泥浆水渗入回填土层。同时，每口竖井施工结束后引流沟需及时回填，以免影响施工环境。
3 垂直埋管的施工质量控制
3.1 材料报验。地埋管一般采用聚乙烯管（PE80或PE100）或聚丁烯管（PB），进场的直埋管多为整盘的盘管，其长度应满足垂直埋管与集管连接的要求。材料进场后，应仔细检查管道及配件的外观质量、测量壁厚、核对报验资料等，同时对进场的管道应进行抽检，实际测量盘管的总长度，根据以往经验，一般比设计长度多出5～10m左右为宜。
3.2 管道连接。埋地管道应采用热熔或电熔连接，聚乙烯管应符合国家现行标准《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》CJJ101的规定。垂直地埋管的U形弯管接头，宜选用定型的U形弯头成品件，不宜采用直管道煨制弯头。组对好的U形管的两开口端部，应及时密封。
3.3 钻孔施工。
3.3.1 在钻孔施工前首先要进行场地平整，确定钻井作业参照面与实际施工面的高差，从而确定钻井的施工深度。
3.3.2 依据图纸进行测量放线，确定各钻井的水平位置。如由于现场地质条件限制，原设计的钻井位置阻碍较大，无法进行施工，则可根据现场实际情况调整孔位，但各钻孔间距宜控制在3～6m，单U型埋管钻孔孔径约110～130mm，双U型埋管钻孔孔径约130～150mm。
3.3.3 成孔垂直度。在《地源热泵系统工程技术规范》中并没有对钻孔的成孔垂直度做出相关要求。但是为保证相邻钻孔之间的间距，且为了避免在钻孔施工过程中因垂直偏差过大而损坏已施工完毕的其他钻孔，笔者认为成孔垂直度的控制在钻孔施工中非常重要，且控制重点可放在钻机设备的安装上。⑴以钻孔点定位塔架底盘，采用水平尺对底盘横向、纵向进行找平，水平度≤0.5mm/m；⑵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；⑶安装钻机头、钻机提升装置和钻头充水（泥浆）等附属装置；⑷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；⑸钻孔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；⑹施钻过程中应按5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；⑺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。
在垂直埋管的钻井施工过程中应采用旁站的监理方式，对钻井的深度进行控制。
3.4 垂直埋管及钻孔回填。
3.4.1 垂直地埋管U形管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存在孔洞、洞穴等导致成孔困难时，应设护壁套管。
3.4.2 下管时速度要均匀，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。
3.4.3 由于在下管后，由于管井内的浮力，下完管在提杆过程中和提杆结束后管道会有上浮，必须立即采取措施将管道固定，且为了保证埋管深度钻井及下管的深度应略大于设计值。
3.4.4 回填是地埋管换热器施工过程中的重要环节，当垂直地埋管安装完毕后，应立即向鉆孔中注入回填材料。当埋管深度超过40m时，灌浆回填应在周围临近钻孔均钻凿完毕后进行。回填料是用来增强埋管和周围岩土的换热，同时防止地面水通过钻孔向地下渗透，以保护地下水不受地表污染物的污染，并防止各个蓄水层之间的交叉污染。因此应选用传热性、工作性良好，且有一定强度、抗渗性和膨胀性的回填材料。现用的灌浆回填材料主要为膨润土和细砂（或水泥）的混合浆、水泥基料，但是规范中却没有提供推荐的回填料配方，其质量控制主要取决于设计要求。
4 水平连接管的质量控制
水平连接管的深度应在冻土层一下0.6m，且距地面不宜少于1.5m。为防止未来其他管线敷设对集管连接管的影响或破坏，水平管埋设深度应大一些，一般可控制在1.5～2.0m之间。管道沟挖好后，沟底应夯实，填一层细砂或细土，水平环路的埋管坡度宜为0.002。在管道弯头附近要人工回填以避免管道出现波浪弯。管道沟回填时，应分层夯实。 5 壓力试验
地源热泵管道安装过程中的水压试验共分四次，并不得以气压试验代替水压试验。当工作压力小于等于1.0MPa时，应为工作压力的1.5倍，且不应小于0.6MPa；当工作压力大于1.0MPa时，应为工作压力加0.5MPa。
第一次水压试验在管道进场验收合格后，垂直地埋管插入钻孔前。在试验压力下稳压至少15min，压力降不大于3%，且无泄漏现象，为合格。试压合格后在有压状态下插入钻孔，完成灌浆后保压1h。带压下管主要是为检验在下管、及灌浆回填过程中管道有否被损坏，因此此压力一般小于试验压力，并无明确规定。为便于随时观察管道压力，压力试验合格后压力表一般仍保留在管道上，待整个保压过程结束才取下。
第二次水压试验在垂直埋管与环路集管装配完成后，回填前。在试验压力下，稳压至少30min，稳压后压力降不大于3%，且无泄漏现象为合格。
第三次水压试验在环路集管与分集水器连接完成后。在试验压力下，稳压至少2h，且无泄漏现象为合格。
在三次水压试验合格后应进行管道冲洗及排气，地埋管换热系统宜设置反冲洗系统，冲洗流量宜为工作流量的2倍，当进出管道的水质无明显差别，且管道内无杂质流出时，冲洗合格。
在地埋管全部安装完毕，且冲洗、排气及回填完成后进行第四次水压试验。在试验压力下稳压至少12h，稳压后压力降不大于3%为合格。
压力试验是整个质量监控过程中的重中之重，因此在压力试验的过程中，监理应全程予以跟踪，尤其在进行前两次的水压试验时应采取旁站监理。
6 成品保护
成品保护应该贯穿于施工的整个过程。
6.1 进场的材料验收合格后应选择室外干燥及通风良好的位置进行集中堆放，管道口部应采进行封堵。不需立即使用的材料应覆盖保护层，以减少尘土、雨水等对材料的损害。管道搬运时，不得将管道在地上直接拖拽或在管道上踩踏，应采用专门的搬运工具。
6.2 不得野蛮施工。遇到施工障碍应及时处理，避免强行施工而损伤管道。
6.3 已施工完毕的管道应做好明显的标记及警示牌，防止后续室外其他管道或市政施工对管道的破坏。若地埋管施工在室外回填土之前进行，则必须充分考虑到回填土时大型机械设备的荷载对管道的影响，必要时可采用混凝土包封等措施进行加固。
以上只是我个人对地源热泵垂直地埋管换热系统室外管道施工的一点浅见，仍有许多需要改善的地方。随着时间的推移，地源热泵系统在我国国内的施工技术会越来越成熟，相关的规范、标准也会越来越完善。
参考文献
1 地源热泵系统工程技术规范.GB50366-2005.中国建筑工业出版社，2009
2 马最良等.地源热泵系统设计与应用.机械工业出版社，2006
【关键词】 地源热泵；垂直埋管；水平埋管；水压试验；成品保护
【中图分类号】 TU721.5 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2013）05-037-02
地源热泵系统是利用地下相对稳定的土壤温度，通过媒介质来获取土壤内冷（热）能量的新型装置，可一年四季方便地调节建筑内的温度。由于该制冷供热方式不存在能量形式的转换，几乎是一种能量的“搬运”过程，因而其能量转换效率高、运营成本低。目前地源热泵系统的应用越来越广泛，但是相关的规范、标准却并不十分完善，这样就给监理工作带来很大的不便。现笔者就根据以往的工作经验，总结出垂直地埋管换热系统管道施工的控制要点与大家共同探讨。
1 试钻
在室外垂直埋管正式钻孔施工前必须按照设计要求进行试井，试钻过程中需认真观察施工情况是否顺利，能否达到设计的埋管深度，为后期的正式施工积累经验。若不能满足设计要求，则需重新进行勘测或者调整设计。
2 泥浆清运
在施工单位申报施工方案时，就必须明确钻井施工过程的泥浆清运方案。由于地源热泵进场施工的时间比较晚，有时甚至是在室外回填土施工已经结束后才进场，因此为了保持室外施工场地的环境，同时也为了防止泥浆水渗入泥土中破坏土质，泥浆清运的管理尤为重要。笔者建议在钻井施工时可根据钻井数量，设置若干大型泥浆集中池，将每台钻机施工工程中产生的泥浆引至集中池，再及时外运。若室外回填土施工已结束，池中建议增设防水布进行隔离，防止大量泥浆水渗入回填土层。同时，每口竖井施工结束后引流沟需及时回填，以免影响施工环境。
3 垂直埋管的施工质量控制
3.1 材料报验。地埋管一般采用聚乙烯管（PE80或PE100）或聚丁烯管（PB），进场的直埋管多为整盘的盘管，其长度应满足垂直埋管与集管连接的要求。材料进场后，应仔细检查管道及配件的外观质量、测量壁厚、核对报验资料等，同时对进场的管道应进行抽检，实际测量盘管的总长度，根据以往经验，一般比设计长度多出5～10m左右为宜。
3.2 管道连接。埋地管道应采用热熔或电熔连接，聚乙烯管应符合国家现行标准《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》CJJ101的规定。垂直地埋管的U形弯管接头，宜选用定型的U形弯头成品件，不宜采用直管道煨制弯头。组对好的U形管的两开口端部，应及时密封。
3.3 钻孔施工。
3.3.1 在钻孔施工前首先要进行场地平整，确定钻井作业参照面与实际施工面的高差，从而确定钻井的施工深度。
3.3.2 依据图纸进行测量放线，确定各钻井的水平位置。如由于现场地质条件限制，原设计的钻井位置阻碍较大，无法进行施工，则可根据现场实际情况调整孔位，但各钻孔间距宜控制在3～6m，单U型埋管钻孔孔径约110～130mm，双U型埋管钻孔孔径约130～150mm。
3.3.3 成孔垂直度。在《地源热泵系统工程技术规范》中并没有对钻孔的成孔垂直度做出相关要求。但是为保证相邻钻孔之间的间距，且为了避免在钻孔施工过程中因垂直偏差过大而损坏已施工完毕的其他钻孔，笔者认为成孔垂直度的控制在钻孔施工中非常重要，且控制重点可放在钻机设备的安装上。⑴以钻孔点定位塔架底盘，采用水平尺对底盘横向、纵向进行找平，水平度≤0.5mm/m；⑵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；⑶安装钻机头、钻机提升装置和钻头充水（泥浆）等附属装置；⑷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；⑸钻孔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；⑹施钻过程中应按5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；⑺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。
在垂直埋管的钻井施工过程中应采用旁站的监理方式，对钻井的深度进行控制。
3.4 垂直埋管及钻孔回填。
3.4.1 垂直地埋管U形管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存在孔洞、洞穴等导致成孔困难时，应设护壁套管。
3.4.2 下管时速度要均匀，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。
3.4.3 由于在下管后，由于管井内的浮力，下完管在提杆过程中和提杆结束后管道会有上浮，必须立即采取措施将管道固定，且为了保证埋管深度钻井及下管的深度应略大于设计值。
3.4.4 回填是地埋管换热器施工过程中的重要环节，当垂直地埋管安装完毕后，应立即向鉆孔中注入回填材料。当埋管深度超过40m时，灌浆回填应在周围临近钻孔均钻凿完毕后进行。回填料是用来增强埋管和周围岩土的换热，同时防止地面水通过钻孔向地下渗透，以保护地下水不受地表污染物的污染，并防止各个蓄水层之间的交叉污染。因此应选用传热性、工作性良好，且有一定强度、抗渗性和膨胀性的回填材料。现用的灌浆回填材料主要为膨润土和细砂（或水泥）的混合浆、水泥基料，但是规范中却没有提供推荐的回填料配方，其质量控制主要取决于设计要求。
4 水平连接管的质量控制
水平连接管的深度应在冻土层一下0.6m，且距地面不宜少于1.5m。为防止未来其他管线敷设对集管连接管的影响或破坏，水平管埋设深度应大一些，一般可控制在1.5～2.0m之间。管道沟挖好后，沟底应夯实，填一层细砂或细土，水平环路的埋管坡度宜为0.002。在管道弯头附近要人工回填以避免管道出现波浪弯。管道沟回填时，应分层夯实。 5 壓力试验
地源热泵管道安装过程中的水压试验共分四次，并不得以气压试验代替水压试验。当工作压力小于等于1.0MPa时，应为工作压力的1.5倍，且不应小于0.6MPa；当工作压力大于1.0MPa时，应为工作压力加0.5MPa。
第一次水压试验在管道进场验收合格后，垂直地埋管插入钻孔前。在试验压力下稳压至少15min，压力降不大于3%，且无泄漏现象，为合格。试压合格后在有压状态下插入钻孔，完成灌浆后保压1h。带压下管主要是为检验在下管、及灌浆回填过程中管道有否被损坏，因此此压力一般小于试验压力，并无明确规定。为便于随时观察管道压力，压力试验合格后压力表一般仍保留在管道上，待整个保压过程结束才取下。
第二次水压试验在垂直埋管与环路集管装配完成后，回填前。在试验压力下，稳压至少30min，稳压后压力降不大于3%，且无泄漏现象为合格。
第三次水压试验在环路集管与分集水器连接完成后。在试验压力下，稳压至少2h，且无泄漏现象为合格。
在三次水压试验合格后应进行管道冲洗及排气，地埋管换热系统宜设置反冲洗系统，冲洗流量宜为工作流量的2倍，当进出管道的水质无明显差别，且管道内无杂质流出时，冲洗合格。
在地埋管全部安装完毕，且冲洗、排气及回填完成后进行第四次水压试验。在试验压力下稳压至少12h，稳压后压力降不大于3%为合格。
压力试验是整个质量监控过程中的重中之重，因此在压力试验的过程中，监理应全程予以跟踪，尤其在进行前两次的水压试验时应采取旁站监理。
6 成品保护
成品保护应该贯穿于施工的整个过程。
6.1 进场的材料验收合格后应选择室外干燥及通风良好的位置进行集中堆放，管道口部应采进行封堵。不需立即使用的材料应覆盖保护层，以减少尘土、雨水等对材料的损害。管道搬运时，不得将管道在地上直接拖拽或在管道上踩踏，应采用专门的搬运工具。
6.2 不得野蛮施工。遇到施工障碍应及时处理，避免强行施工而损伤管道。
6.3 已施工完毕的管道应做好明显的标记及警示牌，防止后续室外其他管道或市政施工对管道的破坏。若地埋管施工在室外回填土之前进行，则必须充分考虑到回填土时大型机械设备的荷载对管道的影响，必要时可采用混凝土包封等措施进行加固。
以上只是我个人对地源热泵垂直地埋管换热系统室外管道施工的一点浅见，仍有许多需要改善的地方。随着时间的推移，地源热泵系统在我国国内的施工技术会越来越成熟，相关的规范、标准也会越来越完善。
参考文献
1 地源热泵系统工程技术规范.GB50366-2005.中国建筑工业出版社，2009
2 马最良等.地源热泵系统设计与应用.机械工业出版社，2006