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文档简介

衡水地埋管换热系统施工方案一、工程概况1.1项目背景与建设目标本项目位于河北省衡水市桃城区,为某公共建筑供暖制冷一体化工程,总服务面积15000平方米。系统采用地埋管换热系统,设计满足冬季供暖负荷900kW、夏季制冷负荷1400kW的需求。项目建成后预计年节约标准煤1000吨,减少二氧化碳排放2500吨,具有显著的节能减排效益。1.2工程地质与气候条件地质特征:场地第四系厚度450-470m,200m以浅地层主要由中细砂(35%)、细砂(25%)、粉细砂(20%)及亚粘土(20%)构成,土壤平均导热系数1.8W/(m·K)。地下水位埋深6-8m,25m以上为矿化度5g/L的咸水层,45-90m为矿化度3-5g/L的微咸水层,咸水底板以下至250m为中砂含水层,单位涌水量小于300m³/(d·m),地埋管换热系统适宜性评级为优良区。气候参数:属暖温带大陆性半干旱季风气候,年均气温13.5℃,极端低温-18℃,极端高温42℃,采暖期11月至次年3月(120天),制冷期6月至9月(120天),最大冻土深度0.6m。1.3系统设计参数垂直埋管:采用双U型HDPE100管材(φ32×3.0mm),设计孔深120m,单孔换热功率夏季85W/m、冬季65W/m,共布设180个钻孔,呈5m×5m矩形排列,分6个换热子系统水平管网:采用DN200-DN315PE100管材,管沟深度1.8m,坡度0.3%,采用同程式布置灌浆材料:膨润土(20%)+石英砂(75%)+水泥(5%)混合配比,导热系数≥1.6W/(m·K)运行参数:冬季地埋管进水温度4℃、出水温度12℃;夏季进水温度32℃、出水温度25℃二、施工准备2.1技术准备图纸会审:组织暖通、地质、结构专业联合审图,重点确认钻孔避开地下管线(已探明场地内有DN300给水管、DN400雨水管及10kV电缆),与建筑物基础最小距离3m热响应测试:施工前完成3个试验孔(孔深120m)的热响应测试,测得土壤平均温度16.5℃,热扩散率0.08m²/h,验证设计换热量满足规范要求施工方案编制:制定包含钻孔、下管、灌浆、管网连接等关键工序的专项施工方案,通过第三方专家论证2.2资源配置机械设备:钻探设备:3台XY-2型液压钻机(钻孔效率80m/台班)灌浆设备:4MPa高压注浆泵(流量4m³/h)2台焊接设备:PE热熔对接机(φ20-315mm)2台、电熔焊机2台检测设备:电子水准仪、测斜仪(精度0.5°)、压力试验机(4MPa)材料准备:PE管材:双U管(120m/根)180组,直管(6m/根)3000m,管件(弯头、三通)200套,进场需提供出厂合格证及静液压试验报告(80℃、1.9MPa、165h无破裂)灌浆材料:膨润土(蒙脱石含量≥85%)、石英砂(粒径0.5-2mm)、P.O42.5水泥,提前进行配比试验人员配置:管理团队:项目经理1人、技术负责人1人、安全员1人、质量员2人施工班组:钻探组(6人/班×3班)、管网组(8人)、焊接组(4人)、灌浆组(6人)2.3现场准备场地布置:划分钻孔区(60m×50m)、材料区(30m×20m)、泥浆循环区(15m×10m),设置3个20m³沉淀池串联使用临时设施:搭建工具房(15m²)、材料仓库(50m²,防雨防潮)、临时配电房(10m²,配置250kVA变压器及二级配电箱)测量放线:采用全站仪按6个分区放样钻孔位置,用φ10mm钢筋标记,偏差≤50mm,设置4个永久水准点三、主要施工流程3.1垂直埋管施工3.1.1钻孔作业钻机就位:采用液压调平,钻头对准孔位偏差≤20mm,安装泥浆循环系统(泥浆比重1.15-1.25g/cm³)成孔工艺:0-25m:三翼合金钻头(φ150mm),转速60r/min,泵量300L/min,泥浆护壁25-120m:金刚石复合片钻头(φ130mm),转速40r/min,泵量250L/min终孔验收:孔深偏差≤±0.5m,垂直度偏差≤1%(孔底偏斜率<1.2m)清孔处理:钻孔完成后采用反循环法清孔10min,确保孔底沉渣<200mm3.1.2下管与灌浆U型管预制:双U管组装:采用定型模具保证间距50mm,底部安装配重块(混凝土块,重15kg)压力试验:单组U型管注满水后进行0.8MPa水压试验,保压30min压降≤0.02MPa下管工艺:采用机械吊装(5t吊车)+人工辅助方式,下管速度控制在0.5-1m/s管端高出地面500mm,采用专用支架固定灌浆作业:采用自下而上压力灌浆,灌浆管下至孔底以上1m,初始压力0.3MPa,逐步提升至0.8MPa回填料搅拌时间≥3min,灌浆密度1.8-2.0g/cm³,当孔口返浆密度与灌注密度一致时停止(单孔灌浆量约2.8m³)养护期≥72h,期间禁止碾压孔位地面3.2水平管网施工3.2.1管沟开挖采用0.6m³挖掘机开挖,沟底宽1.2m,边坡1:0.5(亚粘土层段),局部砂层采用钢板桩支护(SP-IV型拉森桩,长度6m)沟底铺设200mm厚级配砂石垫层,采用平板夯夯实(压实度≥93%)3.2.2管道安装管道连接:DN≤63mm采用电熔连接(电压39.5V±0.5V,冷却时间≥30min)DN>63mm采用热熔对接(加热温度190±10℃,压力1.2MPa,吸热时间10-15s/mm)接口检验:100%进行外观检查(翻边均匀、无气孔),每个作业班抽检3个接口进行解剖检验管道敷设:采用机械吊装(2t叉车),人工调整就位,管底铺垫100mm厚细砂管道坡度用水准仪控制,每隔10m设置坡度桩管件安装:弯头处设置混凝土支墩(C25混凝土,尺寸1m×1m×0.8m)3.2.3系统冲洗与试压分段冲洗:垂直埋管系统:单孔冲洗流量≥15L/min,持续10min至出水清澈水平管网:分6个区段冲洗,流速≥1.5m/s,直至浊度<10NTU压力试验:垂直埋管:试验压力1.0MPa,保压1h压降≤0.05MPa,再降至0.6MPa保压2h无压降水平管网:试验压力0.6MPa,保压1h压降≤0.02MPa,严密性试验压力0.3MPa,保压24h压降≤0.01MPa3.3系统调试平衡调试:采用超声波流量计测量各子系统流量,通过调节分集水器阀门使实际流量与设计流量偏差≤10%(设计单系统流量120m³/h)热响应复测:选取3个典型孔进行二次热响应测试,验证换热功率衰减率<5%自动控制联调:调试温度传感器(精度±0.5℃)、电动调节阀(动作误差≤2%)与PLC控制系统的联动功能,实现地埋管进出口温差自动调节四、质量控制4.1关键工序控制点工序控制指标检验方法频次钻孔垂直度≤1%孔深测斜仪每50m检测每孔1次U型管焊接接口抗拉强度≥母材80%拉伸试验每50个接口1组灌浆密度1.8-2.0g/cm³密度计现场检测每10孔1次管道试压0.8MPa保压30min压降≤0.02MPa压力表监测100%检验回填土压实度≥93%环刀法取样每50m1点4.2常见质量问题防治钻孔塌孔:砂层段采用高粘度泥浆(掺入0.5%CMC),控制钻进速度<1m/min,发生塌孔时立即提钻,采用优质泥浆回填后重新钻进U型管扭曲:下管前检查管材直线度偏差≤1%,采用专用导向架保证下管垂直度,发现扭曲立即提出重新安装灌浆不密实:配置自动搅拌灌浆系统(搅拌功率7.5kW),确保连续灌浆,中断时间超过30min时需清理管道重新灌浆管道堵塞:水平管安装前采用压缩空气(0.6MPa)吹扫,系统冲洗时设置滤网(目数80目),发现堵塞采用分段高压水冲洗(压力1.5MPa)4.3验收标准隐蔽工程验收:包括钻孔记录、下管影像、灌浆试验报告等资料,需留存电子档案分项工程验收:垂直埋管、水平管网、控制系统分阶段验收,其中管道安装允许偏差:坐标±50mm,标高±30mm,坡度±0.1%系统性能验收:连续运行72h测试,冬季COP≥3.2,夏季EER≥4.0,满足设计要求五、安全与环保措施5.1安全防护体系用电安全:实行“三相五线制”,配电箱安装RCD(30mA/0.1s),钻机等设备接地电阻≤4Ω夜间施工照明采用36V安全电压,设置警示灯(红色LED,闪烁频率1Hz)机械安全:钻机操作区设置防护栏(高度1.2m),悬挂“严禁非操作人员入内”标识吊装作业半径5m内设置警戒区,配备专职信号指挥员地下设施保护:施工前采用RD8000管线探测仪定位,人工开挖探坑(深度1.5m)确认地下管线位置钻孔机械与地下电缆保持安全距离(≥2m),必要时采用绝缘隔离措施5.2环境保护措施噪声控制:选用低噪声钻机(昼间≤70dB,夜间≤55dB),设置隔声屏障(高度3m)避开夜间(22:00-6:00)及午休(12:00-14:00)施工,确需施工办理夜间施工许可泥浆处理:采用三级沉淀池(总容积60m³)+板框压滤机(处理量5m³/h)处理废弃泥浆,干泥饼含水率≤30%后运至指定填埋场循环水池设置防雨棚,防止雨水溢流,池底采用HDPE防渗膜(厚度1.5mm)扬尘控制:施工道路硬化(200mm厚C20混凝土),出入口设置洗车平台(高压水枪+三级沉淀池)裸土覆盖(防尘网,2000目),材料堆场设置围挡(高度2.5m)5.3应急预案触电事故:现场配备2台急救箱(含心脏除颤仪),电工持证上岗,每月进行触电急救演练基坑坍塌:砂层段开挖时备足钢板桩(长度6m,数量50根),配置应急水泵(流量100m³/h)环境污染:储备吸油棉(100kg)、围油栏(50m)等防泄漏物资,防止油料污染土壤六、施工进度计划采用Project软件编制四级进度计划体系,关键线路为:场地准备(7d)→试验孔施工(10d)→垂直埋管施工(45d)→水平管网施工(30d)→系统调试(15d),总工期120d。设置3个里程碑节点:①180个钻孔完成(第30日历天);②水平管焊接完成(第75日历天

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