CN104963341B - 一种耦合式地源热泵混合回填工艺及回填料 - Google Patents

Abstract

发明提供了一种耦合式地源热泵混合回填工艺，包括施工预备，钻探成孔，换热管预施工，安装换热管，钻探孔回填，水平管施工及水平管填充等七步，且耦合式地源热泵混合回填料包括水泥、膨胀土及水混合而成。本发明所采用的施工方法及回填料，一方面可有效的改善换热系统与地下环境间热交换的稳定性，提高热交换效率，另一方面可有效的减轻换热系统对地质结构及地下水环境造成破坏及污染，提高了环境适应性，与此同时，另可有效的提高换热器装置在地下定位的安全及稳定性，从而达到提高换热系统整体运行效率、运行可靠性及环保性能。

Description

一种耦合式地源热泵混合回填工艺及回填料

技术领域

本发明涉及一种耦合式地源热泵混合回填工艺及回填料，属建筑物恒温调节系统施工工艺技术领域。

背景技术

目前为了随着人们环保意识的提高，及对舒适生活环境的追求，要求当前的建筑物一方面可以满足室内环境温度四季恒定，另一方面要求建筑使用运行能耗低廉，为了有效的解决这一问题，开发出了利用换热设备通过与地下水间进行热交换作用多建筑物进行降温的方法及设备来满足人们对建筑的使用要求，但这种方法在实际使用过程中发现，为了达到热交换的目的，往往由于需要在建筑物周边的地层进行至少一处深度较大，且至少与地下水连通的钻探孔施工，并将换热设备的热交换管通过钻探孔与地下水连接，以满足热交换的需要，其中当热交换管在钻探孔中安装定位后，一方面为了避免因钻探孔而造成地质结构受损，另一方面提高热交换管的安装定位能力，抗地质形变能力及热交换性能，往往另需对钻探孔进行回填，但当前在进行回填时，往往采用混凝土直接回填方式进行钻探孔回填作业，但由于混凝土凝固后其自身结构特性与自然界地质结构特点存在极大的差异，其混凝土自身也会对地下水源等造成严重的污染，同时混凝土的热交换性能也相对较差，从而造成在对钻探孔回填过程中极易对地质结构构成严重的破坏及污染，另大大降低了换热设备的热交换性能，因此针对这一现状，需要开发一种全新地热设备回填工艺及回填物料，以满足实际使用的需要。

发明内容

本发明的目的是提供本发明提供一种耦合式地源热泵混合回填工艺及回填料。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种耦合式地源热泵混合回填工艺，包括如下步骤：

第一步，施工预备，根据施工工程图设计要求，在预定的施工位置及施工位置地质结构等信息进行现场勘测，并进行现场放线和标记钻探位置，并在钻探位置处将钻探设备进行组装定位；

第二步，钻探成孔，启动钻探设备，按工程设计要求进行钻探作业，钻探下钻时，首先确保钻具与钻探孔的同心度，且在钻具距钻探空孔底0.5～1.5m处开始送风吹孔，边回转边下放钻具，当钻探中发生涌水现象时，则及时上下活动钻具或向孔内注清水、泡沫剂对钻探孔及钻具进行清理，地层破碎坍塌掉块时，对钻探孔进行护壁施工处理并根据实际情况加接取粉管，同时另增加送风风量，提钻时，先停止回转仍继续送风排渣，直至孔底干净后再提钻；

第三步，换热管预施工，在进行钻探成孔施工同时，对用于下放到钻探孔内的换热管道进行预连接，并进行耐压试验；

第四步，安装换热管，在进行换热管安装前，首先利用高压空气对钻探孔进行清理，然后利用辅助设备将换热管与钻探孔同轴分布并一次性安装到钻探孔内制定位置，安装到位后，另对换热管进行高压水冲洗及耐压密封试验，并利用密封堵头对换热管进行密封；

第五步，钻探孔回填，利用灌浆设备自钻探孔底部连续不断逐层向上进行灌浆，其中钻探孔孔壁粘土为沙土层部分，则采用膨润土与钻孔原浆混合料进行填充，灌浆完毕后，钻探孔内回填回填料沉降部分也采用膨润土与钻孔原浆混合料进行填充个；

第六步，水平管施工，完成钻探孔回填且回填料凝固后，再根据施工图纸要求，开凿与钻探孔内换热管道连通的水平管定位槽，并将水平管安装定位到定位槽内，并与钻探孔内的换热管连通；

第七步，水平管填充，在完成水平管施工后，用回填土将定位槽填充，并将水平管覆盖，填充时首先在水平管连接位置处设警示标志，然后将填充土从水平管两侧填充至定位槽内，且道两侧和管顶以上50cm范围内，轻夯压实，管道两侧压实面的高差不应超过30cm，管顶上部200mm以内用沙子或无块石及冻土块的土回填，管顶上部500mm回填物直径大于100mm，且大直径物料另均布回填，且用机械回填时，机械不得对定位槽槽壁进行重压。

进一步的，所述的第二步，在进行钻且出现地层破碎坍塌掉块时，对钻探孔进行护壁施工处理并根据实际情况加接取粉管，同时另增加送风风量，且坍塌深度为浅层时则采用跟管钻进，坍塌深度为深部非主要含水层时则采用水泥等灌注固结，然后透孔钻进，或下套管再变径钻进。

进一步的，所述的界面砂浆呈颗粒钉形状。

一种耦合式地源热泵混合回填料，所述的耦合式地源热泵混合回填料包括水泥、膨胀土及水混合而成，其中按重量比，水泥：膨润土＝95:5，水灰比为：0.55:0.65。

进一步的，所述的膨胀土在钻探孔深度不足5米时，其与水泥重量比为1：4。

本发明所采用的施工方法及回填料，一方面可有效的改善换热系统与地下环境间热交换的稳定性，提高热交换效率，另一方面可有效的减轻换热系统对地质结构及地下水环境造成破坏及污染，提高了环境适应性，与此同时，另可有效的提高换热器装置在地下定位的安全及稳定性，从而达到提高换热系统整体运行效率、运行可靠性及环保性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明制造工艺流程图；

具体实施方式

下面将结合本发明的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示的一种耦合式地源热泵混合回填工艺，包括如下步骤：

第一步，施工预备，根据施工工程图设计要求，在预定的施工位置及施工位置地质结构等信息进行现场勘测，并进行现场放线和标记钻探位置，并在钻探位置处将钻探设备进行组装定位；

第二步，钻探成孔，启动钻探设备，按工程设计要求进行钻探作业，钻探下钻时，首先确保钻具与钻探孔的同心度，且在钻具距钻探空孔底0.5～1.5m处开始送风吹孔，边回转边下放钻具，当钻探中发生涌水现象时，则及时上下活动钻具或向孔内注清水、泡沫剂对钻探孔及钻具进行清理，地层破碎坍塌掉块时，对钻探孔进行护壁施工处理并根据实际情况加接取粉管，同时另增加送风风量，提钻时，先停止回转仍继续送风排渣，直至孔底干净后再提钻；

第三步，换热管预施工，在进行钻探成孔施工同时，对用于下放到钻探孔内的换热管道进行预连接，并进行耐压试验；

第四步，安装换热管，在进行换热管安装前，首先利用高压空气对钻探孔进行清理，然后利用辅助设备将换热管与钻探孔同轴分布并一次性安装到钻探孔内制定位置，安装到位后，另对换热管进行高压水冲洗及耐压密封试验，并利用密封堵头对换热管进行密封；

第五步，钻探孔回填，利用灌浆设备自钻探孔底部连续不断逐层向上进行灌浆，其中钻探孔孔壁粘土为沙土层部分，则采用膨润土与钻孔原浆混合料进行填充，灌浆完毕后，钻探孔内回填回填料沉降部分也采用膨润土与钻孔原浆混合料进行填充个；

第六步，水平管施工，完成钻探孔回填且回填料凝固后，再根据施工图纸要求，开凿与钻探孔内换热管道连通的水平管定位槽，并将水平管安装定位到定位槽内，并与钻探孔内的换热管连通；

第七步，水平管填充，在完成水平管施工后，用回填土将定位槽填充，并将水平管覆盖，填充时首先在水平管连接位置处设警示标志，然后将填充土从水平管两侧填充至定位槽内，且道两侧和管顶以上50cm范围内，轻夯压实，管道两侧压实面的高差不应超过30cm，管顶上部200mm以内用沙子或无块石及冻土块的土回填，管顶上部500mm回填物直径大于100mm，且大直径物料另均布回填，且用机械回填时，机械不得对定位槽槽壁进行重压。

本实施例中，所述的第二步，在进行钻且出现地层破碎坍塌掉块时，对钻探孔进行护壁施工处理并根据实际情况加接取粉管，同时另增加送风风量，且坍塌深度为浅层时则采用跟管钻进，坍塌深度为深部非主要含水层时则采用水泥等灌注固结，然后透孔钻进，或下套管再变径钻进。

本实施例中，所述的界面砂浆呈颗粒钉形状。

一种耦合式地源热泵混合回填料，所述的耦合式地源热泵混合回填料包括水泥、膨胀土及水混合而成，其中按重量比，水泥：膨润土＝95:5，水灰比为：0.55:0.65。

本实施例中，所述的膨胀土在钻探孔深度不足5米时，其与水泥重量比为1：4。

本实施例中，所述涉及到的管路压力测试时，水压试验之前，应对试压管道和构件采取安全有效的固定和保护措施，其中竖直埋管的试压是，在其进入钻探孔前做第一次水压试验,试验压力为1.6MPa，且此次试压在地面水平位置进行，并保压15分钟，保压后压降不大于3％，且无泄漏现象为合格，试压合格后，将压力降为0.50MPa,在此压力下，将换热管插入钻探孔内，在完成灌浆之后保压1小时后泄压；在完成竖直埋管与水平管装配完成后，并在水平管回填前进行第二次水压试验，试验压力为0.60MPa,并保压30min，保压后压降不大于3％；水平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，试验压力为0.60MPa，并保压2小时,且无泄漏现象为合格；地埋管换热系统全部安装完成后，回填后进行第四次水压试验，试验压力为0.60MPa，并保压12小时，保压后压降不大于3％为合格。

本实施例中，在进行管道分段试压合格后应对整条管道进行冲洗，其中冲洗水应清洁，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。

本实施例中，在进行水平管定位槽开挖时，槽底部的开挖宽度和深度按照图

纸确定，如图纸未明确标注，则按照以下公式计算：

B＝D1+2(b1+b2+b3)

式中：B－－管道沟槽底部的开挖宽度(mm)；

D1－－管道结构的外缘宽度(mm)；

b1－－管道一侧的工作面宽度(mm)；

当D1≤500,非金属管道一侧工作面宽度为400mm。

b2－－管道一侧的支撑厚度，可取150-200mm；

b3－－现场浇筑混凝土或钢筋砼管渠一侧模板厚度(mm)。

本发明所采用的施工方法及回填料，一方面可有效的改善换热系统与地下环境间热交换的稳定性，提高热交换效率，另一方面可有效的减轻换热系统对地质结构及地下水环境造成破坏及污染，提高了环境适应性，与此同时，另可有效的提高换热器装置在地下定位的安全及稳定性，从而达到提高换热系统整体运行效率、运行可靠性及环保性能。

本发明所采用的施工方法及回填料，一方面可有效的改善换热系统与地下环境间热交换的稳定性，提高热交换效率，另一方面可有效的减轻换热系统对地质结构及地下水环境造成破坏及污染，提高了环境适应性，与此同时，另可有效的提高换热器装置在地下定位的安全及稳定性，从而达到提高换热系统整体运行效率、运行可靠性及环保性能。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种耦合式地源热泵混合回填工艺，其特征在于：所述的耦合式地源热泵混合回填工艺包括如下步骤：

第一步，施工预备，根据施工工程图设计要求，在预定的施工位置对施工位置地质结构的信息进行现场勘测，并进行现场放线和标记钻探位置，并在钻探位置处将钻探设备进行组装定位；

第二步，钻探成孔，启动钻探设备，按工程设计要求进行钻探作业，钻探下钻时，首先确保钻具与钻探孔的同心度，且在钻具距钻探孔底0.5～1.5m处开始送风吹孔，边回转边下放钻具，当钻探中发生涌水现象时，则及时上下活动钻具或向孔内注清水、泡沫剂对钻探孔及钻具进行清理，地层破碎坍塌掉块时，对钻探孔进行护壁施工处理并根据实际情况加接取粉管，同时另增加送风风量，提钻时，先停止回转仍继续送风排渣，直至孔底干净后再提钻；

第三步，换热管预施工，在进行钻探成孔施工同时，对用于下放到钻探孔内的换热管道进行预连接，并进行耐压试验；

第四步，安装换热管，在进行换热管安装前，首先利用高压空气对钻探孔进行清理，然后利用辅助设备将换热管与钻探孔同轴分布并一次性安装到钻探孔内指定位置，安装到位后，另对换热管进行高压水冲洗及耐压密封试验，并利用密封堵头对换热管进行密封；

第五步，钻探孔回填，利用灌浆设备自钻探孔底部连续不断逐层向上进行灌浆，其中钻探孔孔壁粘土为沙土层部分，则采用膨润土与钻孔原浆混合料进行填充，灌浆完毕后，钻探孔内回填回填料，沉降部分也采用膨润土与钻孔原浆混合料进行填充；

第六步，水平管施工，完成钻探孔回填且回填料凝固后，再根据施工图纸要求，开凿与钻探孔内换热管道连通的水平管定位槽，并将水平管安装定位到定位槽内，并与钻探孔内的换热管连通；

第七步，水平管填充，在完成水平管施工后，用回填土将定位槽填充，并将水平管覆盖，填充时首先在水平管连接位置处设警示标志，然后将填充土从水平管两侧填充至定位槽内，且水平管两侧和管顶以上50cm范围内，轻夯压实，管道两侧压实面的高差不应超过30cm，管顶上部200mm以内用沙子或无块石及冻土块的土回填，管顶上部500mm回填物直径大于100mm，且大直径物料另均布回填，且用机械回填时，机械不得对定位槽槽壁进行重压。

2.根据权利要求1所述的一种耦合式地源热泵混合回填工艺，其特征在于：所述的第二步，在进行钻探且出现地层破碎坍塌掉块时，对钻探孔进行护壁施工处理并根据实际情况加接取粉管，同时另增加送风风量，且坍塌深度为浅层时则采用跟管钻进，坍塌深度为深部非主要含水层时则采用水泥灌注固结，然后透孔钻进，或下套管再变径钻进。