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地源热泵钻井施工方案特辑展示!
发布人:保定市春岛地能空调有限公司   发布时间:2019-2-1

施工方案及技术措施

根据工程特点分两大部分,一是室外换热孔钻孔,二是外管线水平连接部分。现针对这些分别安排施工。

1、工程特点

举个例子:本项目室外换热孔共计648个,全部在地下室底板下设置,那么施工的重点和难点是先钻孔后土方开挖,整个施工工序的衔接及成品保护是重点和难点。

地埋管全部布置在基础下,基础下地埋管施工和土建基础施工关系密切,与常规地埋管施工比较,基础下施工有许多特点:①多工种交叉施工配合②肥槽内立管穿柔性套管进入地下室等等。这些问题解决好了为施工带来很大便利,解决不好会导致过程中停工等待、费用增加等。

2、施工部署

总体施工部署:先打井后挖土

按照分区及桩基的施工顺序,小分区桩基施工完毕,垂直钻孔开始施工,基槽土方开挖完毕(管沟土方开挖),开始水平管联络管施工,水平管管沟回填完成交由土建单位开始下道工序施工。

分区的施工顺序为由里到外进行施工即:先施工最里端的小分区,然后依次到厂区出入口退场。

土方开挖时分段进行成品保护,在土方第一次开挖时主要进行旁站,协助土方开挖单位进行成品保护;第二次土方开挖及承台和管沟开挖时的成品保护措施;按照工序穿插进行各节点的成品保护。

3、重点难点分析

针对二期的施工工序,有针对的在工序节点进行质量控制。

流程图比较

从流程图上可以直观的看出少了一次工序的穿插,实现了最大工作量工序的搭接,土方开挖可以一次性流水作业,减少了不同专业施工单位的穿插施工节省了施工交叉时间,工序搭配合理;但增加了成品保护的施工措施及成品保护的工作量。

施工工序

整体的施工工序是,在桩基施工完毕后作业面交由地埋管施工单位施工,施工工序如下:

1)垂直换热孔的钻孔深度控制:

Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区钻孔深度120米有效深度+9.35米的结构标高+0.6米,钻孔深度合计129.95米;其他区钻孔深度120米有效深度+5.4米的结构底标高+0.6米,钻孔深度合计126米。

2)垂直换热管下管深度控制:

换热管管长总体控制在120.5米,确保在第一次大型土方机械基槽开挖期间换热管不被破坏。换热管下管后换热管顶部标高控制在结构底板下10cm处。

重点及难点分析

1)垂直孔孔深控制

垂直孔孔深的控制是施工的重点,钻孔深度太深可能土方开挖后换热管不宜找到;换热孔钻进深度不够可能在第一次土方开挖时对换热管损坏较大。

2)土方开挖时的成品保护

土方开挖时换热管的成品保护是施工的难点:第一,防止土方开挖时挖到换热管后把换热管抻、拉后换热管管壁变薄。第二,防止土方开挖时换热管机械挖断后杂物、泥沙等进入换热管中循环管路堵塞,表现形式是在联络管施工前压力试验时循环管路不通。如下图所示:

3) 垂直孔的定位

垂直孔的定位是施工中的重点。换热孔的定位是该方案的关键控制点,是施工中的重要节点。垂直孔的定位包括标高定位水平位置定位

施工方法

1)定位

钻孔孔位的定位分两部分:换热孔的平面位置定位和孔位的标高定位。

平面位置定位

在桩基施工完成后,办理工作面交接。工作面交接时由业主方或总包单位对现场控制点进行交接;由控制点对换热孔位置进行平面位置定位。平面测量定位采用全站仪定位。

标高位置定位

平面位置定位完成后,进行标高位置定位,确定每个孔位的相对标高。在钻孔施工时确定孔深位置。测定完成后记录在现场施工图纸,在钻孔施工阶段按照此钻孔深度进行钻孔。

2)钻孔

钻孔施工在测定的位置和标高后进行,按照不同的标高计算每个孔位的钻孔深度,按照常规的钻进施工方法进行施工钻进。钻孔深度的计算按照有效深度+结构底板底标高+管沟开挖深度-现场实测孔位的位置标高计算确定。

3)下管

①钻孔深度达到预定孔深后进行下管。

②下管前换热管打压合格后采用焊接端冒进行封堵。如下图所示:

③用双股8号铅丝在换热管的10cm处进行牢固捆绑;同时预留,结构底板底标高+管沟开挖深度-现场实测孔位的标高+10cm的等长的双股8号铅丝。

④换热管下管时用专用的下管器进行下管,下管达到预定深度后,进行井口固定,用木楔在井口附件固定,严禁深度不够或超过预定深度。

⑤下管完成后下管器保持15-20分钟后开始拆卸,此段时间准备下一个孔的移位。

4)回填

下管完成后进行回填,回填工序同常规回填。

5)收尾

整个分区钻孔施工完毕三天后,对固定的木楔进行拆卸,防止基槽土方开挖期间铅丝的不等位置的断落。

6)水平联络管施工

水平联络管施工工序及施工方法同常规施工方法,详见“水平管联络管施工工艺”。

施工工艺

1、垂直管施工工艺

施工工艺流程如下:

2、施工方法

1) 现场踏勘

根据换热孔的设计情况,以及项目的实际情况,在进行换热孔施工前应对施工现场和环境进行实地踏勘,以便合理配备施工设备和人员。

①勘测现场施工条件,钻机、管材等设备和物质的进场条件和堆放位置。查明施工中水电油等物质条件的情况。

②勘测施工中的噪音、污水、废土对周围环境的影响,并制定相应的措施。

③对照施工图纸对钻孔场地的位置、大小、障碍物等进行核实。

2) 施工准备

①定位放线:按照施工图,结合甲方给定的定位坐标点,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,合理排定施工顺序。如原始地面有杂物的,首先对施工区域内杂物进行清理,以满足放线要求。

②钻机定位:根据就近施工且钻机间不相互干扰、减少设备远距离调动、就近利用泥浆坑的原则布置钻机。设备就位后,应采用适当的降噪、防尘、排污等措施,减少施工对周围环境的影响。

③挖泥浆坑:按照一个泥浆坑就近满足周边钻机使用的原则组织泥浆坑,钻机就近利用泥浆坑。泥浆坑布置在主管沟位置,采用人工开挖,深度约1.5米、两米见方,挖好后现场调制泥浆。

④管材入场:地埋管运抵施工现场后,地埋管及管件存放时,不得在阳光下曝晒。搬运和运输时,应小心轻放,不得抛摔和沿地拖拽。

3) 成孔施工

①钻井设备就位后,由质检员核查钻孔位置,钻机水平度、钻头直径,确认无误后签字开钻,本工程使用钻头直径150~180mm,钻孔机具采用150工程钻和龙门架工程钻。

②钻进过程中,记录员应认真填写钻进记录表,记录启停钻的时间、钻进尺度,以及在钻进过程中有可能出现的其它问题。

③钻孔期间,根据钻杆的定尺长度,当钻进到达要求深度后,报质检员查验钻孔深度和孔径,根据换热管的外管壁上管道长度的标记复核深度,确保换热管的有效换热长度。与此同时,在下管程序没有准备好以前不能过早提起钻具,并且必须保证泥浆循环。

4) 下管准备

①PE管运到现场下管前,首先由质检员查验管材合格证、规格型号,并抽检管径大小、壁厚及外观检查后再进行下一步工作。

②双U型的接头采用电熔接方法在工厂进行,熔接由管材厂家专业人员用专业设备按操作规范连接。每个U型接头熔接成功后,进行清洗再进行打压试验,打压1.6Mpa观测1h以上,不泄漏为合格;出具合格证后方可出厂。

③现场清洗试压:下管前先用干净的自来水冲洗,然后试压。试压采用手动试压泵,试验压力为1.2Mpa,带压观测15min以上,不渗不漏无破裂,压力下降不超过3%即为合格。试压完毕,每组双U型换热管管头必须立即密封。

④安装管卡:为保证换热管尽可能贴近孔壁,避免换热管之间的短路传热,4米的间隔安装管卡。管卡现场组装,安装一定要牢固,经现场质检员检查无误后,开始下管。

5) 下管

①将试压合格的管道卸掉压力表,将管口密封后,在满水状态下插入钻孔,通过下管器匀速下入,保证换热管在换热孔内竖直安装,下管后为防止上浮,可先回填一部分回填料。

②下入换热管后,为检验在下管过程中是否有管壁划伤破损,在管沟开挖后进行二次试压,试验压力为0.6Mpa,带压观测30min以上,不渗不漏无破裂,压力下降不超过3%即为合格,可以进行下一道工序。

③打压合格后,把所有管头再次密封保压,进行填料。

6)填料

由于本项目地层为粘土、细砂层和岩石层,结合具体情况,采用原浆回填,在完成1个孔后,进行下一个钻孔,让循环泥浆经过上一个管的成孔内,泥浆循环中的沉淀物会汇集在上一个孔内,表层不能填满部分采用中砂填密实。中砂回填时结合灌水作业,分多次回填密实。

7)区域全部钻孔完成,连接联络管前,进行第三次试压,试压标准同第二次,稳压时间30min以上,防止有孔打穿渗漏现象。全部合格后方可接入联络管系统。

8)孔位回填完毕后,设专人对场区内的孔位进行相对定位,引出控制点至基槽外,控制点采取临时固定措施防止施工期间的破坏。待土建施工完毕后,向建筑结构内重新引入控制点,并进行永久性标记。最终的控制点不少于四个。

4、水平联络管施工

施工内容主要包括:室外管道土方开挖工程、回填、室外管道安装工程。基坑下土方有总包单位或土方施工单位完成。

5、施工工艺

6、施工方法

①土方开挖与运输:1米覆土、主管沟开挖由土方单位负责,支管沟由我司人工开挖。土方单位开挖主管沟时,我司同时开挖支管沟,土方堆放在土方单位挖掘机操作范围内由土方单位外运。

1)基坑下土方开挖与土建施工单位的整体结构施工关系密切,招标文件要求总包单位或土方施工单位完成。

2)由于工程土方量较大,采用机械挖土配合人工清理,清运0.8米覆土同时开挖出水平管沟(基底面预留0.3米覆土保护基底,待管沟回填后由土建单位人工清底)。土方单位负责主管沟开挖并清沟底,支管沟由地埋管施工单位人工开挖并清沟底,管沟定位由地埋管施工单位负责,开挖深度依据施工技术交底,坚持谁施工谁负责原则。

3)土方开挖时沿主干线顺序开挖,由于基坑内开挖深度较浅,放坡坡度不宜太大,结合地层以满足现场使用为准。

②基底清理:

1)机械开挖时留10cm土层采用人工清理,保证底部平整并不得扰动天然地基。

2)基底清理的土方随覆土一同清运走。

③联络管安装

⑴管道预制:联络管采用PE管材,根据图纸尺寸,进行管道放样预制。断管采用专用工具,防止出现管头不齐等现象。各种规格管道预制好后分类、编码,排放整齐。因联络管施工期间在夏季,为防雨、防晒管道预制时在现场搭建的临时加工场内完成;第二为了保证焊接效果,严格按照材料厂家指导焊接时间进行焊接。管道预制期间,加强现场的巡检,做到只要有焊接存在就有旁站管理人员在。

⑵干管安装:将预制好的管道运到管沟,按事先编码顺序摆放。管道和管件连接采用电熔连接,三通甩口要求垂直于相应井位支管,偏差不得大于15度。

⑶支管连接:每根干管连接好后,开始连接支管。支管为D25全部电熔连接,将换热孔分支管引到干管四通处,按顺序逐个连接。孔内D25管道和联络管之间尽量保证直接相接,减少阻力和漏点。如上图所示。

⑷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,防止混接;在管道连接时,首先用干净的毛巾将管头内外擦拭干净,确保管道连接严密性,防止杂物进入管内。

⑸每个环路连接完成后,在管口进行环路第四次打压,试压标准同第三次,在0.6Mpa试验压力下,稳压至少2h,压力降不应大于3%,且无泄漏现象为合格。

7、管沟回填

1)管沟回填时在管底铺与干管直径相同厚的细沙(建议:回填时管底10cm至管顶25cm用细砂回填,其余用级配砂石回填)先回填管道两侧,采用人工夯实,管顶部采用平板振捣器夯实。

2)每步回填土不超过30cm厚,分层振捣密实后再填下一层。

8、出底板支干管安装

1)出底板管道安装形式为:水平联络管支干管水平安装至地下室剪力墙外侧,然后沿结构墙至指定标高后经过穿墙预留套管进入地下室分集水器,最后由各分集水器干管汇总至热泵机房内。

2)该部分施工的重点是,由水平管支干管经90度弯头变成垂直管时的弯头部位的施工。支干管竖管施工期分别在两个施工阶段,一个在结构施工之前施工,一个在结构施工完毕施工。施工方法同水平管连接时的施工,主要是成品保护工作。

3)在结构施工之前由水平管经90度弯头转变后必须有1.5米左右的直管段,事先焊接好,待结构施工完毕后接至预留套管处,进行下道工序。

4)成品保护:

a)首先在管道焊接完毕压力试验后,用10毫米厚的橡塑保温棉包扎,既避免冬季冻裂又防磕碰,直至结构施工完毕。

b)结构施工期间对结构施工队伍进行成品保护技术交底,严禁对已安装完毕的PE管砸、撞、碰,如无意间碰撞的及时报告项目管理人员,及时进行检查维修。

c)加强巡检力度,在结构施工期间,设专门看护班组,不间断巡视发现问题及时处理。

9、主干管安装

1)主干管全部在地下室敷设,待地下室结构完成后进行统一安装;

2)地下室内管道全部采用钢管连接。

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