機場軟基承壓水環境下地源熱泵埋管施工技術

李亞偉 郭 春 吳 量 吳 鵬 張學偉

(中國建筑第八工程局有限公司，上海 200143)

機場軟基承壓水環境下地源熱泵埋管施工技術

李亞偉 郭 春 吳 量 吳 鵬 張學偉

(中國建筑第八工程局有限公司，上海 200143)

結合工程實際，對地源熱泵地埋管施工過程的控制要點等進行了分析總結，指出地源熱泵地埋管系統施工是工程重要環節之一，在軟弱基礎承壓水和機場不停航情況下施工，必須保證地源熱泵埋管零滲漏，確保基坑安全，為今后類似工程提供了參考和借鑒。

地源熱泵，軟弱基礎，承壓水，機場，垂直埋管

1 工程概況

鹽城南洋機場T2航站樓項目地址位于鹽城市亭湖區南洋鎮民航村。項目總投資12.4億元，新建T2航站樓3.02萬m2，5個登機廊橋，擴建停機坪8.255萬m2，擴建后機位數量達19個。同時新建特種車庫、公安安檢業務用房、旅客過夜用房和職工宿舍等鹽城南洋機場T2航站樓及配套設施工程，建筑面積約4.5萬m2(含地下面積)，建筑高度約27 m，跨度為9 m。

本項目可布置換熱孔區域為地下車庫，設計布置雙U32管孔數為674口，地埋井管材總有效長度為296 560 m。垂直地埋管采用高密度聚乙烯管材，共6組集分水器。

2 工程重難點分析

根據地質水文資料，孔隙潛水主要賦存于第⑧層以上土層中，承壓水賦存于第⑨層～第層、第層、第層及第層土中，經分析對本工程有影響的地下水類型主要為孔隙潛水以及第⑨層～第層土中承壓水，該部分承壓水頭標高分別為0.89 m,0.87 m,0.87 m,根據水文觀測資料,該層承壓水近3年～5年內歷史最高水頭標高為0.90 m左右。基坑底部多層承壓水必須有效封堵，以避免豎管施工完成后出現管涌或流砂現象。保證基坑安全，確保臨近基坑的飛機跑道無沉降是本工程重中之重。第⑦層淤泥質黏土呈流塑狀,含水率高,壓縮性大,抗剪強度及承載力均低,土質較均勻。這層土與第①層、第③層土為本場地不良地質層,場地普遍分布，土方開挖時保護軟弱基底，減少土層擾動所造成的圍護變形。本工程專業較多，項目采用BIM施工技術整合樁基礎、混凝土結構和水電管線安裝等專業的BIM模型以及圖紙，多次召開專題討論會，提前對地源熱泵埋管系統進行深化并充分協調后施工，避免返工，如圖1，圖2所示。

3 垂直埋管安裝施工

3.1 施工流程

垂直埋管安裝施工流程如圖3所示。

3.2 施工準備

1)場地測量、采樣、放線、定位、泥漿池及循環系統修整。在井口位置釘醒目編號標識木樁，防止被破壞。2)預埋管道支管換熱器必須預制連接，雙U型換熱管亦須預制，且必須保證U型管每個支路的有效長度。3)按要求挖好沉淀池及泥水溝，并使其暢通。4)采用適用性強的XY1型鉆機，鉆機垂直度小于5‰，并于鉆井施工時定期檢查，在復雜地層鉆進時，在鉆桿上加設扶整器。鉆機垂直度是成孔垂直度的保障條件。5)施工人員在垂直鉆孔定位時，每定位50個鉆孔位置時復查一次，誤差控制在50 mm以內，大于50 mm時，進行重新定位，保證嚴格按照BIM深化后的模型和圖紙施工。

3.3 鉆井施工

采用泥漿護壁正循環方法成井。正循環沖洗液充滿鉆桿與孔壁之間的外環狀空間，液柱本身重量對孔壁產生較高的側壓力，在液柱與地層之間的壓差作用下，泥漿向底層滲漏，其黏土顆粒在孔壁形成一層泥皮，液柱側壓力和泥皮有效加固孔壁，防治孔壁坍塌。沖洗液在較高壓力作用下從鉆頭小眼中呈射流狀態噴射孔底，有利于提高軟土地基的鉆井效率。開始之前，先啟動泥漿泵和轉盤，使之空轉一段時間，待泥漿輸進一定數量后開始鉆井。接、卸鉆桿的動作要迅速、安全，爭取在最短時間內完成，以免停鉆時間過長，增加孔底沉淀。剛開始鉆井時，應低檔慢速鉆井，待形成有堅固的泥皮護壁，鉆進3 m之后按土質以正常速度鉆井。鉆桿每下10 m之后進行垂直度復核，誤差大于5‰時進行調整。出現井壁坍塌時，立即停止鉆進，向空中沖入黏稠泥漿進行加固。出現涌泉、涌砂現象時，向井中倒入膨潤土或稠土，改變鉆井處局部土壤的松軟情況。出現涌氣現象時加設套管護臂。

3.4 垂直管下埋

垂直管下埋的方法：人工下管、機械下管和重物下管。較高的地下承壓水水頭和泥漿浮力會形成較大阻力，采用鉆機機械下管。鉆孔完成并驗收合格后，立即下管。垂直地埋管下管全過程均要求在管內注水并帶壓情況下完成。采用專用下管的線軸以保證勻速下管，下管過程中若管內壓力明顯下降，停止下管并查明原因。如垂直管受傷及時拔出，檢查鉆孔內情況，排除危險后重新預制U型管下管。

3.5 灌漿回填

機場不停航施工，基坑安全必須保證，對多層地下承壓水的封堵工作成為重中之重。為此，項目在正式施工前做了多個試成孔試驗，以進一步明確施工工藝參數與相應技術措施能滿足設計要求。確定最終配比為：灌漿材料在孔底部以上100 m到底板以下8 m范圍內采用原漿回填，在底板以下8 m即第⑦層層底處采用加密注漿，先注入水泥漿(水灰比為0.5)，再注入5%的水玻璃，注漿高度為2 m。現場施工時必須旁站以保證壓密注漿質量。回填結束后每24 h復查一次，確保無出水現象，如圖4所示。

4 水平埋管安裝施工

4.1 施工流程

水平埋管安裝施工流程見圖5。

4.2 管溝開挖和水平管連接

為減少基坑暴露時間，將挖土順序結合地源熱泵單元進行分倉開挖。結合BIM模型和圖紙，提前考慮水平管溝避開樁基礎、承臺和集水井。控制好管溝標高，嚴格按照圖紙放線定位，每個倉區之間形成流水施工，確保每個倉區管溝開挖不影響水平管連接施工。單個環路所有水平管連接完成，并通過試壓驗收完畢后，開始回填。回填時保證回填均勻密實且要注意對管道的成品保護。每個倉區從管溝開挖至管溝回填，并澆筑混凝土底板墊層時間控制在2 d之內，如遇特殊天氣情況，則按單個環路進行驗收回填，減少基坑曝露時間確保基坑安全。

5 管道不滲漏措施

5.1 PE管連接

PE管采用熱熔承插連接，清潔管材連接面和熱熔承插連接工具的加熱面，加熱完畢，連接件迅速脫離加熱器，并用均勻外力將管材插口插入管件承口內至管材插入長度的標記位置，且應使管件承口端部形成均勻凸緣。管道連接前對管材、管件及附屬設備、閥門、儀表按設計要求進行核對，并在施工現場進行外觀檢查，符合要求方準使用。PE管熱熔連接技術要求見表1。

表1 PE管熱熔連接技術要求

5.2 試壓試驗

對每道焊接工序進行壓力試驗，整個室外地埋換熱器施工中須進行五次壓力試驗，保證每次焊接的質量，保證系統不滲漏，如表2所示。

表2 試壓技術要求

6 結語

鹽城南洋機場航站樓及配套工程屬于基礎設施重點項目，本工程在同時存在地下潛水和多層承壓水的情況下進行軟弱基礎上地源熱泵施工。項目部結合地質水文條件，全面分析了施工存在的影響，采取切實可行的封堵地下潛水和承壓水的相關措施，滿足了基坑的安全和機場不停航施工的要求，并為地源熱泵后期可持續施工和使用提供了可靠的技術保障。

[1] 朱金輝.地源熱泵地埋管道施工技術[J].工業建筑，2016(4)：26-28.

[2] 曹 楊.大型地源熱泵埋管系統設計與施工技術研究[J].工程建設與設計，2013(6):176-179.

[3] DGJ 32/TJ89—2009,江蘇省工程建設標準——地源熱泵系統工程技術規程[S].

[4] GB 50366—2005,地源熱泵系統工程技術規范[S].

ConstructiontechnologyofGSHPburiedpipeundertheconditionofairportsoftgroundandconfinedwater

LiYaweiGuoChunWuLiangWuPengZhangXuewei

(ChinaConstructionEighthEngineeringDivisionCo.,Ltd,Shanghai200143,China)

Combining with the engineering fact, analyzes controlling points for the construction of GSHP, indicates GSHP system construction is one of the essential the key parts of the project, ensures the leakage zero of GSHP, guarantees the safety of the foundation pit, in the construction of the weak foundation’s confined ground water and non-suspension air construction, so as to provide some reference for similar projects in future.

ground source heat pump, soft foundation, confined ground water, airport, vertical buried pipe

TU995.3

：A

1009-6825(2017)24-0108-02

2017-06-17

李亞偉(1989- )，男，助理工程師