地源热泵方案.doc

武汉天河机场交通中心基坑喷锚方案武汉天河机场交通中心地源热泵方案 审批： 审核： 编制: 2013年12月中建三局第一建设工程有限责任公司目录第一节 编制依据31.1编制依据31.2其他3 第二节 工程概况42.1工程概况42.2施工概况4第三节 施工部署53.1进度计划5第四节 施工准备64.1人员进场配置：64.2材料进场：64.3机械设备进场、调试。7第五节 施工工艺75.1桩内埋管75.2垂直钻孔埋管85.3水平埋管12第六节 质量保证措施13 6.1 pe管的连接.146.2地埋管热交换器水压试验与清洗146.3安装温度探测器156.4垂直钻孔注意事项15第七节 安全文明施工157.1施工用电安全措施157.2施工安全防护措施167.3施工机械安全措施167.4文明施工措施16第八节 冬、雨季施工17第一节 编制依据1. 1编制依据序号名称编号备注1地源热泵系统工程技术规范2009版（gb50366-2005）2建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范gb50242-20023埋地聚乙烯给水管道工程技术规程cjj101-2004:j362-20044工程施工质量验收统一标准gb50300-20015建筑安装工程资料管理规程dbj015120006给水排水管道工程施工及验收规范gb50268-20087建筑机械使用安全技术规程jgj33-20121.2其他（1） 武汉华中岩土有限责任公司提供的交通中心地勘报告（2） 中信建筑设计研究总院有限公司提供的土壤换热器设计施工说明 （3） 建筑施工手册第四版第二节 工程概况2.1工程概况 武汉天河机场位于武汉市黄陂区武汉天河镇东南约1km处，交通中心位于武汉天河机场t3航站楼90m处.机场三期交通中心是中部地区最大的机场交通枢纽中心，是航空、城际铁路、地铁、社会车辆、长途汽车、公交、出租车等7种交通运输方式高度集成的综合体，旅客真正实现无缝换乘。 总占地面积约9万平米，建筑面积27.6万平米，框架架构，地下一层，地上二层，屋顶为钢结构及幕墙。 2.2施工概况（1） 土质情况：基坑开挖后(1)素填土层土质不均，自稳性能差，开挖时易坍塌；(3)粘土层，呈硬塑状，fak=460kpa；(4)粉质粘土与粉土、中砂互层：粉质粘土为硬塑状态，粉土呈密实状态，中砂呈中密状态，fak=420kp。（2） 本工程土壤换热器采用工程桩内埋管、垂直钻孔埋管及水平环管埋管相结合的方式，采用水为循环介质。夏季设计总排热量为6235kw，冬季设计总吸热量为3860kw。（3） 工程桩为泥浆护壁钻孔灌注桩，桩径为800 毫米，有效桩长约为40 米；在可利用的桩内设“w 型”埋管，每两根桩内的“w 型埋管”串联为一个独立的环路，共1100 根桩(550 个环路)（4） 垂直埋管群井布置在地下室结构底板下，其型式为双u 型管，设计有效深度为100 米，钻孔间距不小于4.5x4.5 米，钻孔直径为150mm；设计总钻孔数定为350 孔 第3节 施工部署3.1进度计划本次地源热泵工程施工分为两个阶段，第一阶段桩内埋管与桩基施工穿插进行，其施工进度随桩基施工进度行进，第二阶段为垂直与水平的埋管连接，其施工进度如下：桩内埋管：2013.12.312014.3.31垂直与水平埋管：2014.4.12014.5.30 第4节 施工准备4.1人员进场配置： 4.2材料进场： （1）组织首批材料进场并按规定对原材料进行检测复试。 （2）地埋管管材及管件应符合以下规定：地埋管采用高密度聚乙烯管（hdpe100）；管件与管材宜为相同材料；管材及管件使用寿命不低于50年。地埋管质量应符合国家现行标准中的规定，管材的公称压力及使用温度应满足设计要求；管材的公称压力不应小于1.6mpa 双u型埋管同一孔中的两个回路应采用专用“y”型三通与环管相连。 圈埋入岩土体中的地埋管中间不应有机械接口及金属接头。 管材导热系数应不小于0.35w/(m.k） 地埋管换热器的u型弯管接头，应选用定型的u型弯头成品件，不应采用直管道煨制弯管接头。 （3）土壤换热器回填应根据钻孔地质特征确定回填材料配方，回填料的导热系数不应低于钻孔外岩土体的导热系数，不小于2.1w/（m.k）。4.3机械设备进场、调试。（1）施工现场用电布置参照桩基施工用电布置，在现场东北角、西北角各设置变压器一台，配置一级箱一个。（2）施工机具准备：第5节 施工工艺 5.1桩内埋管1.施工方式 本工程工程桩直径为800mm，且钢筋笼设计到孔底，因此建议采用换热器埋管随钢筋笼一起下放，单根工程桩内的w型管由2根u型管串联而成。2.施工顺序施工准备 pe管下管 混凝土浇筑 截桩 承台内管道连接3. 施工准备 pe管对齐排列后用拉紧线把pe管的顶端和末端捆绑在一根钢筋上，通过这根钢筋送入钢筋笼中后将其抽出，然后将pe管牢固的绑扎在钢筋笼内侧。绑扎点在相邻两根竖向主筋和横向钢筋圈的接点处最牢靠，防止混凝土浇筑时pe管垂直移动。绑扎完成后在pe管伸出钢筋笼尾部的部分安装保护用钢套管，并在pe管顶端安装阀门和压力表以便进行压力试验。4. pe管下管 沉桩过程中应注意对换热管的保护。为保持钢筋笼在桩孔内的垂直和居中，可建议在钢筋笼的外部焊接横向支撑，这样也可避免桩孔内尖锐的石块损坏换热管钢筋笼放置完成后,桩机导管下放前,应对整组连接完毕的换热器管进行密闭打压试验,实验压力为1.6mpa。打压试验合格后两端应用管帽封闭,以防止杂物进入管内,同时保持管道内存水,在混凝土浇灌时以保证换热器管不变形，沉桩的过程中应注意对pe管的保护。 5.混凝土浇筑 浇筑混凝土时应格外谨慎，应使用导管将混凝土引至孔底。在导管的安置与提升的过程中，要始终保持垂直和居中，这样才有利于导管周边阻力以及混凝土充实桩体时的流动压力均匀，降低混凝土对换热管的冲击与摩擦。应勤抽管，少振导，振导时导管上下抽的必须是短距离（控制在20cm30cm 之内）。操作手必须对导管的抽导要柔和。6.截桩换热器管在桩顶由竖直埋管变为水平走向的水平埋管,水平埋管位置在垫层下。此时的桩顶处理尤为重要。 （1）截桩时应严格保护桩内埋管,要求先从底部找出埋管位置,凿开后截断管子并封堵完再开始截桩,截桩至桩顶以上30 cm左右,采取精修的方式凿桩。 （2）埋管需从桩内引出后变为水平走向,如换热器管道在桩中间露出,需要用手动风镐在桩头上开槽,管道从槽中连接至垫层下,如果桩头被破坏, 则需要浇垫层时在桩头周围留一定坡度,接桩或在底板浇筑时一起浇捣,不得随意补平。 7.承台内管道连接当灌注将截桩完毕，必须先用高压空气或高压水对单组u 型管进行冲洗，将截桩时进入pe 管内的混凝土杂物冲洗干净，否则不得进入下道工序施工。然后对单组pe 管进行管道试压，试验合格方可进行下道工序。管道组对连接时，先将保护套管和pe管截止规定高度，再将每两组w 型管连接成w+w 型串联管 5.2垂直钻孔埋管1.施工顺序 放线定位 垂直开孔 垂直孔下管 垂直埋管试压 回填 2.放线定位按照施工图纸，结合定位坐标点，对钻孔位置进行放线定位，每个井位点撒白灰点并结合木桩作标识，以保证打孔位置准确，记录并对钻孔位置进行编号，便于后续管理。3.垂直开孔 （1）探沟开挖根据热物性测试报告，可知本项目地下44m 均为卵砾石，64m 以下为砂岩石，但同一地区的地质走向、地质坚硬程度岩石级别均有差异，建议在竖立钻机之前应在已确定的打孔位置进行探沟的开挖，开挖深度为2m，以便确定调整工艺。 （2）钻机的安装与就位 本项目采用gxy-150或以上系列钻机，动力形式为柴油机和电动机。钻机就位及安装注意事项：1、钻机安放前，先将桩孔周边垫平，确保钻机安放到位机身平稳。2、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；3、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，钻机就位时应确保机架的底盘、钻头中心及孔位中心在同一铅垂线上，其对中误差不得大于5；4、安装钻机头、钻机提升装置和钻头充水（泥浆）等附属装置；5、根据现场实际状况设置好泥浆池，泥浆池建议采用成品铁皮箱。6、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。7、钻机就位后，测量钻机平台标高来控制钻孔深度，避免超钻或少钻。钻孔深度误差不大于50mm。经自检合格后，填写报验单请监理工程师对钻机的对中、底盘的水平、钻杆的垂直度等进行检查，监理工程师检查验收合格后，方可开始钻孔。8、正式钻孔前，钻机要先进行运转实验，检查钻头的同心度和钻机的稳定性，确保后面成孔施工能连续进行。 （3）钻孔1、采用泥浆护壁正循环方法成井，施工机械采用gxy 系列型号钻机用正循环回转钻井，配置bw 系列泥浆泵，选用外肋骨钻头，孔壁完整，孔径满足要求，钻孔垂直。 2、初钻：先启动泥浆泵和转盘，使之空转一段时间，待泥浆输进一定数量后，方可开始钻井。接、卸钻杆的动作要迅速、安全，争取在尽快时间内完成，以免停钻时间过长，增加孔底沉淀。 3、开始钻井时，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，向孔中倒入粘土，再放下钻锥倒转，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻井。4、在粘土中钻井，由于泥浆粘性大，钻锥所受阻力也大，易糊钻。易选用尖底钻锥、中等转速、大泵量、稀泥浆钻井。5、在砂土或软土层钻井时，易坍孔。易选用平底钻锥，控制井尺，轻压，低档慢速，大泵量，稠泥浆钻井。6、在轻亚粘土或亚粘土夹卵、砾石层中钻井时，因土层太硬，会引起钻锥跳动和钻杆摆动加大及钻锥偏斜等现象，易使钻机超负荷损坏。宜采用低档慢速，优质泥浆，大泵量，两级钻井的方法钻井。钻井过程中，每进尺23m，应检查钻孔直径和竖直度，检查工具可用圆钢筋笼（外径d 等于设计桩径，高度35m）吊入孔内，使钢筋笼中心与钻孔中心重合，如上下各处均无挂阻，则说明钻孔直径和竖直度符合要求。7、钻井过程中，记录员应认真填写钻井记录表，记录启停钻的时间、钻进尺度，以及在钻井过程中出现的其它问题。8、钻孔偏斜是钻井过程中不可避免的问题，但是为了最大限度的保证钻孔的垂直度，要求垂直钻孔深度50m内，测斜不应少于1次。当检测出钻孔发生偏斜时，应及时调整钻杆或钻机，避免钻孔偏斜过大，不垂直度不宜大于1%孔深。9、施钻过程中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，当钻孔达到要求深度后，应对孔反复进行通孔，为下换热管创造顺利条件，同时报质检员查验钻孔深度和孔径，在下管程序没有准备好以前不能过早提起钻杆，并且必须保证泥浆循环，以防止井下塌方。4.垂直孔下管 （1）下管准备在钻井的同时做下管的准备工作，下换热管之前必须对换热管按设计要求进行水压试验，试验压力为1.6mpa。在试验压力下，稳压至少15min，稳压后压力降不超过3%，且无渗漏现象，即为合格。水压试验结束后，将换热管继续保持有压状态，等待进行下道工序。安装管卡：为保证换热效果，防止供回水支管间发生热回流现象，换热支管之间需保持距离，下管前采用分离定位管卡或弹簧卡将换热管进行分离定位，分离定位管卡的间距宜为2-4米，管卡现场组装，安装一定要牢固，经现场质检员检查无误后，方可进行下一步工序。 (2)下管 下换热管一定要在通孔完成且孔壁固化后立即进行，防止由于长时间歇停造成孔内塌方，给下管造成不必要的困难。 下管时，必须在换热管保持一定的压力，本工程下管深度为100m，考虑到下管深度较深宜采用专用下管器下管，下管过程中。u型管内宜充满水，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。下管时采取措施使u形管两支管处于分开状态。 换热管下到位后，提起下管器，提杆过程中应防止换热器上浮，如发现上浮立即采取措施，必须确保换热管下设计深度。最后地面上要保留1.5m左右的换热管，将换热管进行固定，防止下滑到井内，造成管道无法使用，甚至废井。5.垂直埋管试压 下管完成后，地埋管换热器,回填前应进行水压试验。试验压力为1.6mpa，在试验压力下，稳压至少30min，稳压后压力降不应大于3%，且不渗不漏无破裂时，即可泄压，拆下压力表，但是必须同时把所有管头进行密封处理。 6.回填 竖直地埋管换热器u形管安装完毕后，应立即灌浆回填封孔。本工程埋管是深度为100m，灌浆回填应在周围临近钻孔均钻凿完毕后进行。 （1）灌浆回填材料宜采用膨润土和细沙（或水泥）的混合浆或专用灌浆材料。当地埋管换热器设在密实或坚硬的岩土体中时，宜采用钻孔原浆或水泥基料灌浆。（2） 回填方式采用从地下反浆回填的方法灌回填料，回填设备采用专用回填设备。由孔底部位注入填料向上反填，逐步排除空气，确保无回填空隙，保证传热效果。当上返泥浆密度与灌注材料的密度相等时，灌浆过程结束。灌浆时，保证灌浆的连续性，根据机械灌浆的速度将灌浆管逐渐抽出，使灌浆液自下而上灌注封孔，确保钻孔灌浆密实。反浆回填如下图： （3）回填流程1、回灌导管随垂直管安装下入垂直钻孔底部，垂直管安装完毕后，回灌导管连接到专用回填灌浆机压力泵出口上；2、灌浆回填，保证灌浆连续性，随灌浆进度同时缓慢抽出灌浆管，防止灌浆深度太深，灌浆管难以取出的情况；3、当上返泥浆密度与灌注材料的密度相等时，灌浆过程结束；4、灌浆结束后相隔2 天复查一次钻孔情况，对孔内经沉淀导致回填浆面下降量进行二次人工回填；（4）回填后垂直管保护回填完后将留在地面的管道管口进行封堵，确保管道充水带压并放置指示牌作为标记，防止后续施工造成损坏。 5.3水平埋管1.施工顺序放线定位 开挖沟槽 水平管铺设、连接 水平管试压 回填2. 放线定位 当室外换热器施工开始后，结合图纸与现场将各水平汇总管道的位置及走向标示出来，对管道走向放线后进行管沟开挖。3.沟槽开挖（1）在进行管沟开挖前，应首先根据地下换热器管沟开挖图进行管沟的定位放线。（2）开挖方式采用机械开挖与人工开挖相结合，开挖地沟宽深=20001800mm。（3）在含水地层或软土、不稳定地层内开槽时，要进行施工排水、设置沟槽支撑等措施。（4）开挖沟槽时要严格控制槽底标高和防止扰动槽底原状土，防止超挖，超挖部分要用细沙回填密实。槽底有石块等坚硬物体时，要在清除后用细沙回填进行处理。4.水平管铺设、连接（1）水平地埋管换热器铺设前，沟槽底部应先铺设相当于管径厚度的细砂。（2）在进行水平管道安装前，必须对所有地埋管换热器按照设计要求进行水压试验，试验合格后，方可进行水平管的连接。（3）水平连接管应根据设计图纸尺寸，首先进行管道放样预制。断管必须采用专用工具，防止出现管头不齐、有飞刺等现象。各种规格管道预制好后分类、编码，排放整齐。（4）将预制好的管道运到管沟，按事先编码顺序摆放。管道连接方式为热熔连接，三通甩口要求垂直于相应井位支管，偏差不得大于15度。 每根干管连接好后，开始连接支管。支管采用热熔连接，将换热孔分支管引到干管三通处，按顺序逐个连接。孔内管道和干管之间尽量保证直接相接，不采用弯头，以减少阻力和漏点。 在管道运输过程中注意端口的保护，防止沙土进入管内。连接时注意供、回水管分开施工，防止发生混接；在管道连接时，首先将管头内外擦拭干净，确保管道连接的严密性，防止杂物进入管内。在管道连接的过程中，若中途停止连接，应将管口进行密封。阀门到场后，必须经压力试验合格后方可进行安装，试验压力应为公称压力的1.5倍。阀门安装时和管道保持平齐，注意朝向，防止装反。在立管和主干管全部到位后，进行阀部件安装。安装完毕，及时做好保护，防止损坏。 5.水平管试验 地埋管换热器，回填前应进行水压试验。在试验压力下，稳压至少30min，稳压后压力降不应大于3%，且无渗露现象。试压合格后继续将系统密封、保压。6.回填 首先调整水平管的间距、平整度。确保水平干管坡度不小于0.002。之后管上回填250mm厚沙层，淋湿夯实，再上部用原土回填并进行夯实。每步回填土不超过30cm厚，分层振捣密实后再填下一层。回填完成后对埋管部位放置指示牌作为标记，防止后续施工对其进行破坏。第6节 质量保证措施 6.1 pe管的连接（1）连接方式本工程pe管的连接用热熔连接，考虑到管径（dn90以内），因此采用承插连接。（2） 熔接技术要求 用切割器垂直切割pe管材，切割后的pe管呈圆形。必须擦干净准备焊接的管子端头的外表面和管件的内表面。pe管插入深度应符合下表的要求：熔入深度/mm202225283135管子外径/mm 324050637590 确保加热温度达到26010，并用干净无油的干布清洁过。将管端与管件分别插入加热套和加热头，并用手握住（不要旋转），不要太快移动（使材料有足够融化时间）。当开始加热后，开始计时。加热到如下表所示的时间后，慢慢将管子和管件从加热器上拔出（不要旋转）。管子外径/mm 324050637590加热时间/s81218243040 4、 加热后立即将管子和管件沿其轴线往一起压，不要转动，严格保持冷却时间。在保持冷却时间内，必须用手或者夹具保持管子和管件相对静止。严禁有快速冷却的现象（即外表用水进行强冷）。 焊接工序完成后，检查焊接处焊瘤形状是否均匀和有无脏污。 6.2地埋管热交换器水压试验与清洗 （1）本地埋管换热器水系统试验压力为1.6mpa （2）地埋管系统水压试验操作步骤及要求如下： 竖直地埋管换热器插入钻孔前，应做第一次水压试验。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；将其密封后，在有压状态下插入钻孔，完成灌浆之后保压lh。水平地埋管换热器放入沟槽前，应做第一次水压试验。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。 竖直或水平地埋管换热器与环路集管装配完成后，回填前应进行第二次水压试验。在试验压力下，稳压至少30min，稳压后压力降不应大于3%，且无泄漏现象。 环路集管与机房分集水器连接完成后，回填前应进行第三次水压试验。在试验压力下，稳压至少2h，且无泄漏现象。 地埋管换热系统全部安装完毕，且冲洗、排气及回填完成后，应进行第四次水压试验。在试验压力下，稳压至少12h，稳压后压力降不应大于3%。 （3）水压试验宜采用手动泵缓慢升压，升压过程中应随时观察与检查，不得有渗漏；不得以气压试验代替水压试验。 （4）装配环路集管与管线前应进行水压试验，试验合格后进行装配。 （5）回填全部完成后，方可拆除压力检验装置，有条件可以保留以备随时检测。管道分段试压合格后应对整条管道进行冲洗消毒。冲洗水应清洁，浊度应小于5ntu，冲洗流速应大于1.0m/s，直到冲洗水的排放与进水的浊度相一致为止。冲洗完毕，在地埋管换热系统中充注防冻和防腐液前，应排净空气。 6.3安装温度探测器因土壤换热器地下热阻，运行份额、连续脉冲负荷引起附加热阻、土壤热扩散等因素造成土壤温度变化，本工程在钻孔垂直埋管部分选择4个钻孔埋设24个温度探测器，在桩埋管区选择在4根桩内共设16个温度探测器，实时监测土壤温度变化，以便采取必要措施保证土壤热平衡。 6.4垂直钻孔注意事项 （1）垂直钻孔深度最深处应达到设计深度，钻孔完毕后孔壁必须保持完整，施工要求钻孔深度误差不大于50mm，垂直度小于1%孔深，根据地层的不同采用不同的钻孔工艺，直到达到设计要求孔深。 （2）钻机钻孔深度应超过设计深度0.2m，确保埋管深度达到设计要求。 （3）当钻孔土壤不牢固或者存在孔洞、洞穴等造成导致成孔困难时，设壁套管保护后再施工。 （4）施工过程中应做好完整的施工记录。 （5）所有分集水器上应依据设计文件设明确的标识铭牌，各相关回路应采用一一对应的方式连接，并设必要的查找标识。 6.5成品、半成品的保护（1） 对施工完或施工中断的管道及时进行封堵，防止建筑垃圾、异物进入管道内，造成堵塞，影响施工质量 （2）对已就位安装的设备，加强保护，防止在其它的施工工序中对其造成损伤。可在设备周围采用钢架围护，覆盖彩条布、防雨布等措施对设备进行防撞、防碰、防雨、防尘保护。（3）对到达施工现场而暂时安装不上的设备、材料，进行防雨、防砸、防损伤、防盗的保护措施，采用钢架保护，彩条布覆盖，人员巡查等方法进行设备的保护。（4）在雨季进行施工，要注意采取措施进行防雨，如要对露天存放的设备、材料进行保护，转移到高处或对其进行垫高防止被水浸泡，造成损失（5）对已经施工完成的管道，应在埋管部位做出明确标识，防止后续施工的破坏。第七节 安全文明施工 7.1施工用电安全措施1.电箱提供采用国家推荐的合格产品，箱内有足够的操作空间；2.施工现场一切用电设备的金属外壳必须接零或接地保护；3.现场的一切电器设备必须由持证电工安装、维护，非电工不得私自安装、维修、移动一切电气设备；4.现场电工必须严格遵守操作规程、安装规程、安全规程，维修电器设备时应断开电源，验明单相无电并在开关手柄上挂上“严禁合闸，有人工作”的标示牌方能工作。未经验电，则应按带电作业的规定进行工作；5.现场电工不得随意调整自动开关脱扣器的额定电流或开关，熔断器内的熔体规格。对总配电柜、干线，重要的分干线及大型施工机械的配电装置进行上述调整时，必须得到电气质安员同意方能进行； 6.一切用电设备必须按一机一闸一漏电开关控制保护的原则安装施工机具；7.现场电工除做好规定的定期检查外，平时必须对电气设备勤巡、勤查，发现事故隐患立即消除，严禁电气设备带病运行。7.2施工安全防护措施1.进入施工现场必须戴安全帽，禁止穿拖鞋或光脚，严禁酒后作业；2.夜间操作要有足够的照明设备，并注意坑、洞、沟、槽等处的防护。3.进入现场严禁吸烟。7.3施工机械安全措施1.施工现场机械设备的安装，应