(陜西建工第三建設(shè)集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710054)

1 工程概況

孫思邈紀(jì)念館工程冷熱源為地源熱泵，地源熱泵室外換熱井群位于主樓東側(cè)及南側(cè)，地源熱泵機(jī)組采用一臺(tái)螺桿式地源熱泵機(jī)組。

根據(jù)本工程設(shè)計(jì)要求，地源井采用豎直埋管形式，共需鉆設(shè)地源井193口。鉆井口徑大于110mm，有效深度100m，井內(nèi)安裝雙U型管，鉆井平均間距位置4m。地耦管材料采用高密度聚乙烯管道，地耦管集分水器采用鍍鋅鋼管制作，填料采用專用回填料。

2 地埋管換熱系統(tǒng)的“四試壓”

在地埋管換熱系統(tǒng)的施工中，最為關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)莫過(guò)于水壓試驗(yàn)。地埋管采用高密度聚乙烯(HDPE)管，其試驗(yàn)壓力遵循非金屬管道水壓試驗(yàn)原則，當(dāng)工作壓力小于等于1.0MPa時(shí)，為工作壓力的1.5倍，且不應(yīng)小于0.6MPa；工作壓力大于1.0MPa時(shí)，為工作壓力加0.5MPa。

地源熱泵地埋管施工過(guò)程中，由于施工的階段性以及系統(tǒng)復(fù)雜性，并且地源井鉆設(shè)與地源管道施工是同步進(jìn)行，因此，會(huì)導(dǎo)致管道試壓工作繁雜凌亂。為方便施工及試壓，我們將各個(gè)節(jié)點(diǎn)的試壓工作總結(jié)為地埋管換熱系統(tǒng)的“四試壓”。

垂直地埋管下管前，進(jìn)行“一試壓”。在試驗(yàn)壓力下，穩(wěn)壓15min，穩(wěn)壓后壓降不大于3%， 且無(wú)滲漏現(xiàn)象。持壓下管完成回填后保壓1h。垂直地埋管與水平地埋管連接裝配成環(huán)路后，回填前應(yīng)進(jìn)行“二試壓”。在試驗(yàn)壓力下，穩(wěn)壓30min，穩(wěn)壓后壓降不大于3%，且無(wú)滲漏現(xiàn)象。

3 地埋管保壓穩(wěn)壓“四措施”

地源熱泵垂直地埋管施工是整個(gè)地埋管換熱系統(tǒng)施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，由于地埋管地底埋深深達(dá)接近百米，管道施工過(guò)程無(wú)可見(jiàn)性，無(wú)法對(duì)施工完成的管道進(jìn)行外觀檢查。垂直地埋管雖然采用持壓下管，但在下管過(guò)程中會(huì)采用機(jī)械頂桿下管，極有可能會(huì)使地埋管焊口脫裂甚至機(jī)械損傷。因此，垂直地埋管在施工過(guò)程中的穩(wěn)壓保壓措施對(duì)施工質(zhì)量起到?jīng)Q定性作用。在孫思邈紀(jì)念館地埋管施工過(guò)程中，經(jīng)過(guò)反復(fù)研究論證，我們采用“四措施”來(lái)保障管道壓力不掉壓。

措施一：采用電熔焊接雙U型接頭 。U型接頭熔接時(shí)，操作壓力和溫度需十分強(qiáng)調(diào)，用力過(guò)大或溫度偏高會(huì)導(dǎo)致管材、管件熔融過(guò)多，管內(nèi)壁易產(chǎn)生不均勻焊瘤，錯(cuò)縫，甚至熔口碳化造成縮徑，流量通徑變小。用力過(guò)小或溫度偏低會(huì)導(dǎo)致管材熔接虛焊，未焊透甚至夾雜氣泡，影響管道接口強(qiáng)度。如垂直地埋管雙U型接頭采用電熔焊接，與傳統(tǒng)手工承插熱熔連接相比。電熔焊接采用微電腦電熔焊機(jī)焊接，焊接溫度可恒定調(diào)節(jié)且易調(diào)控，熔接承口較長(zhǎng)，可大幅度避免管道熱熔接口質(zhì)量問(wèn)題出現(xiàn)，從而保證焊接接口強(qiáng)度。采用電熔焊接雙U型接頭，可極大避免地埋垂直管機(jī)械下管過(guò)程焊口脫裂情況發(fā)生。

措施二：垂直地埋管加長(zhǎng)定尺加工。孫思邈紀(jì)念館垂直地埋管在設(shè)計(jì)中明確規(guī)定地底埋設(shè)深度為90m。我們?cè)谑┕み^(guò)程中直接采用加長(zhǎng)定尺加工，加工長(zhǎng)度為93m。在地源熱泵地埋管施工過(guò)程中，一般都是先施工地埋垂直管段，后施工地埋水平管道。待地埋垂直管段施工完成后再用管道將兩者連接起來(lái)。我們?cè)谑┕r(shí)采用加長(zhǎng)定尺加工，將連接地埋垂直管道及水平管道的管段加長(zhǎng)定尺加工到垂直地埋管的長(zhǎng)度里。這樣可減少垂直地埋管道上的接頭數(shù)量，減少“漏點(diǎn)”產(chǎn)生。

措施三：調(diào)整泥漿配比。垂直地埋管在下管過(guò)程中容易出現(xiàn)管孔局部堵塞的現(xiàn)象，井孔底部泥漿發(fā)生沉淀導(dǎo)致下管困難。下管困難甚至無(wú)法下管時(shí)就必須抽出管道清孔重新下管。在抽出管道的過(guò)程中管道極易與井壁或者頂桿產(chǎn)生摩擦碰撞，不可避免造成管道損傷。因此減少管孔堵塞塌陷以及泥漿沉淀，對(duì)地埋垂直管施工尤為重要。由于鉆井施工采用泥漿護(hù)壁，調(diào)整泥漿配比可極大減少塌孔及沉陷問(wèn)題的出現(xiàn)。我們?cè)谑┕み^(guò)程中，在調(diào)制護(hù)壁泥漿時(shí)增添了膨潤(rùn)土等添加物質(zhì)調(diào)制成混合泥漿。這種混合泥漿粘性及可塑性較強(qiáng)，其作為護(hù)壁泥漿，井壁成型快，不易塌陷，不產(chǎn)生多余流漿，可極大避免管孔堵塞塌陷以及泥漿沉淀問(wèn)題的產(chǎn)生。膨潤(rùn)土是以蒙脫石為主的含水鋁硅酸鹽礦物質(zhì)，其具有強(qiáng)大吸濕性，吸水體積膨脹可達(dá)30倍。其膠體懸浮液具有一定的粘滯性、觸變性及潤(rùn)滑性，其具有較強(qiáng)陽(yáng)離子交換能力，對(duì)液體及有機(jī)物質(zhì)有一定吸附作用。

措施四：增設(shè)頂桿支架。垂直地埋管一般采用人工和機(jī)械頂桿下管相配合的方法。采用機(jī)械下管過(guò)程中，機(jī)械頂桿的著力點(diǎn)一般位于U型接頭上。在下管過(guò)程中由于機(jī)械設(shè)備和人員操作的失誤，難免會(huì)機(jī)械頂桿用力過(guò)度。如出現(xiàn)這種情況，就可能造成U型接頭與管道開(kāi)裂等損傷。為避免這種狀況發(fā)生，我們?cè)赨型接頭前端增設(shè)了一個(gè)頂桿支架來(lái)作為機(jī)械頂桿的著力點(diǎn)。采用可調(diào)節(jié)地源熱泵專用五孔卡，在其上采用不銹鋼圓頭螺絲釘固定，內(nèi)襯防滑膠墊制作頂桿支架。采用這種專用頂桿支架可極大避免機(jī)械頂桿對(duì)管道造成的損傷，從而來(lái)保障管道嚴(yán)密性。