地源热泵地埋管钻露井及罐浆施工技术方案

1、施工依据：业主钻孔技术要求《岩土热响应测试分析报告》《水利水电工程钻探规程》（SL291-2003）《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ87-92）《建筑地基处理规程》（JGJ79-2002）2、钻孔任务：地埋管工程：钻孔数量158个，钻孔深度104m，成孔直径130mm，垂直管深度100m。3、根据工程项目的类别，实行项目负责人责任制。负责施工现场的人员与机械的指挥调动，负责工程质量的检查、验收与竣工资料的汇集及工程勘察报告的编写。钻探机组长、班长负责钻孔施工，记录员负责施工状况的记录。根据本工程的规模与工期要求，分阶段机动灵活地投入劳动力，其劳动力安排计划如下表：施工准备前期中期后期调试竣工验收焊工136311机长1341井口2682普工2合计412206114、钻探设备和钻具：根据《岩土热响应测试分析报告》5.1条结合我司的情况，决定地下换热器施工方面，从制作、安装到调试采用机械化生产，根据工程需要配备足够的施工机械、工具、测量器具和通讯工具是提高施工效率，确保工程质量和安全生产的重要保证。拟投入本工程的主要施工机械设备表序号机械或设备名称型号规格数量主要目的、用途1钻井机液压电钻机3~4地下换热器钻孔2循环泵3~4钻孔清洗3压力表GB/T1226-198630压力测试4手提式电焊机BX2-1002管道焊接5热熔焊机RJQ-1101管道热熔连接6清洗机1管路清洗7电动试压泵4D-SY200/31管路、系统试压8水准仪NTS-302R1钻孔及管路定位9帐篷普通军用帐篷1~2工具存放、材料看管5、钻孔质量与验收钻孔质量与验收依据业主的设计要求和有关规程进行。6、质量保证措施6.1钻探设备安装之后，各机组长必须进行安全等项目的检查，确认安装合格后，报有关部门批准，方可开钻。6.2合理选用钻进方法、钻具、钻进技术参数及工艺。6.3严格按钻探规程进行作业，合理掌握回次进尺长度。6.4在施工过程中，按一定的钻孔深度，使用水平尺校正钻机。6.6调平钻机，用垂直吊线法检验其主轴的垂直度，使其垂直度误差＜0.5%L。6.7孔径：施工前和施工过程中，经常检查钻头直径，磨损超过5mm时及时补焊，确保钻头直径达到设计桩径要求。6.8各记录员认真负责地使用蓝黑钢笔或碳素黑色笔随施工进度情况准确、真实，字迹工整地填写现场记录。6.9认真做好竣工验收工作，钻孔达到设计孔深后，及时报请有关人员验收签章。7、安全生产7.1钻井设备安装完毕，机长必须进行安全检查；7.2竖立和拆卸钻架，必须在机长的统一指挥下进行。7.3严格按照钻探规程和钻探安全制度进行操作，做到安全施工。8、灌浆技术要求灌浆材料为膨润土和原浆的的混合浆。孔内灌浆时，保证钻孔灌浆密实，无空腔。否则会降低传热效果，影响工程质量。采取加压回灌措施，以保证灌浆完全密实。9、具体施工工艺9．1U型管的预制严格控制PE管的长度，保证每根管的长度都是垂直孔的设计深度。将Ｕ型管件与PE管相熔接并进行压力试验，以确保Ｕ型管的完好，无渗漏。充水并封帽，以免下管和存放过程中的沙土等污物进入Ｕ型管内。绑捆U型管的前部，使U型管头部有1m-2m是直的，以便于下管。垂直管采用PE100,SDR11塑料管材和管件，公称压力为1.6Mpa.采用双U型成品件连接，成品件如图：9．2钻井成井方法采用泥浆护壁正循环方法成井，施工机械采用GP-150型钻机，配置BW-600/30泥浆泵，选用外肋骨钻头，孔壁完整，孔径满足要求，钻孔垂直。a.钻井方式：使用正循环回转钻井。b.正循环回转钻井的原理介绍：在地层不漏失或对漏失进行不效处理之后，正循环冲洗液充满钻杆与孔壁之间的外环状空间，液柱本身重量对孔壁产生较高的侧压力，在液柱与地层之间的压差作用下，泥浆向地层渗透，其粘土颗粒将在孔壁形成一层泥皮，液柱侧压力和泥皮都能有效地加固孔壁，防止孔壁坍塌。冲洗液在较高压力作用下，以较高的速度从钻头小眼中呈射流状态喷射孔底，不仅能有效地冲起孔底岩屑，对松软地层还具有不小的破碎作用，有利于提高软层的钻井效率。依靠的排水压力，通过管线向孔度输送冲洗液，管线及其接头部位即使有少量泄漏，也不会导致冲洗液循环和钻井过程中断。在地层漏失情况下只要冲洗液连续补给，仍可继续钻井。c．正循环回转钻井施工简述正循环回转钻井：在钻机驱动钻具回转钻井的同时，利用泥浆泵通过水龙头、钻杆内孔向孔底输送冲洗洗液（清水，常用的是泥浆），冲洗孔底。携带岩屑的冲洗液沿钻杆与孔壁之间的外环状空间上升，从孔口流向沉淀池，形成正循环排碴系统；因此，称之为冲洗液正循环回转钻井，简称正循环回转钻井。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，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。d.钻井时操作要点开始钻井时，井尺应适当控制，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。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。在砂土或软土层钻井时，易坍空孔。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。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，每井尺2～3m，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3～5m）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。9．3下管和试压下管是地源热泵工程中关键之一，因为下管的深度决定采取热量的多少，所以必须保证下管的深度。为保证下管深度和打井深度能够尽量接进，必须要做到提完钻杆后不停顿立即下管，此工艺通过测量体上来钻杆的总长度确定打井深度，在下管前通过PE管上的标尺核实整个管道的长度，下管后根据留出的管道长度计算下管深度，此两项工作现场质量检查人员必须严格纪录。下管之前，在U型管上每隔3m~4m设一固定支卡将两支管分开，以提高换热效果。下管的方法：人工下管、机械下管和重物下管。因本工程地质为粘土，成孔后孔壁完整，且孔内没有泥浆等杂物，所以本工程采用人工下管。下管前应将U型管与灌浆管捆绑在一起，因成孔后孔壁完整，且孔内没有泥浆等杂物，所以可根据现场实际情况安排下管。但应做好孔口防护措施，以免杂物落入孔中。下管时，Ｕ型管是应长出垂直孔1-2m以便于查找和水平集管的连接。9．4、管路水压试验、水冲洗①.垂直埋地管插入钻孔前，应做第一次水压试验。在试验压力下，稳压至少15分钟，观察无明显压力降后，将其密封后插入钻孔。完成灌浆之后做第二次水压试验，稳压15分钟，观察无明显压力降，则认为合格。试验压力以设计要求为准。②.埋地管换热器与环路集管装配完成后，回填前应进行第三次水压试验。在试验压力下，稳压至少2小时，观察无明显压力降，则认为合格。③.环路集管与机房分集水器连接完成后，回填前应进行第四次水压试验。在试验压力下，稳压至少2小时，观察无明显压力降，则认为合格。④.埋地管换热系统全部安装完毕，且冲洗、排气及回填完成后，应进行第五次水压试验。在试验压力下，稳压至少12小时，观察无明显压力降，则认为合格。⑤.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。⑥.管道分段试压合格后应对整条管道进行冲洗。⑦.冲洗水应清洁，浊度应小于5NTU，冲洗流速应大于1.0m/s，直到冲洗水的排放水与进水的浊度相一致为止。下管试压9．5回填回填工序也称为灌浆封井，正确的回填要达到两个目的：一是要强化埋管与钻孔壁之间的传热，二是要实现密封的作用，避免地下含水层受到地表水等可能的污染。回填材料是指用于填充地下换热器与地层之间的填充材料。根据《地源热泵系统工程技术规范》第11页4.4.9要求：竖直地埋管换热器灌浆回填料宜采用膨润土和细砂（或水泥）的混合浆或专用灌浆材料。回填材料属多孔介质,描述其物理性质的基本参数包括密度、含水率、空隙比、饱和度、导热系数及比热容等，其中，导热系数是决定系统效率高低的关键因素。本工程地质钻孔深度之内均为粘土，所以本工程回填材料采用5%的膨润土，10%细砂，85%原浆的混合物，以这种配比其综合导热系数比较高，是因为在吸水后，膨润土膨胀，可充实孔间隙，保证回填密实，无空腔，减少传热热阻，充分发挥了其物理及化学性能，使换热器具有更好的传热性能。膨润土(Bentonite)按译音，是以蒙脱石为主的含水粘土矿，公学分子式为:Nax(H2O)4(AI2-xMg0.83)Si4O10)(OH)2，它具有特殊的性质。膨润土能吸附相当于自身体积8-20倍的水而膨胀至30倍；在水介质中能分散，呈胶体悬浮液，并具有一定的粘滞性、触变性和润滑性，它和泥沙等的掺合物具有可塑性和粘结性，有较强的阳离子交换能力和吸附能力。膨润土由于有良好的物理化学性能，素有“万能”粘土之称，可做粘结剂、悬浮剂、稳定剂、净化脱色剂、充填料、饲料、催化剂等。回填方法：可以按照招标文件所述采用泵送。回填工艺：将回填材料在搅拌池中按以上配方混合均匀，使其细小、松散、均匀，且不应含石块及土块。经泥浆泵由灌浆管将回填物料输送到孔内，利用泥浆泵的压力和物料自重达到孔底，由孔底部自下而上填充，洞口见回填料时再匀速抽出导浆管。待导管出孔后停泥浆泵。等填充物沉淀密实后，在孔内铲入钻孔产生的粉末或细砂进行封孔。回填压实过程要均匀，回填料应与管道接触紧密，且不得损伤管道。至此，回填完毕。9．6保护措施a、半成品/成品保护措施将同一型号预制管、预制件做好标记，归整，并堆放整齐。在施工现场，每天需有专人对安装好的管路进行巡检，并做好日巡检报告。b、原材料堆放措施=1\*GB3①同一型号PE管及管件做好标记并按顺序整齐堆放。=2\*GB3②每天派专人进行巡检，并对材料使用情况进行记录。=3\*GB3③根据原材料的材质特性做好防水、防潮、防雨、防火等措施c、预制场地的保护措施预制场地应平整，无大块石，以防止U型管及管件划伤，影响施工