[發明專利]基于土壤巖石交替出現地層的地源熱泵地埋管施工方法

在審

• 申請號: 202010024860.4
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111238085A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 張浩;趙小利;曹小杰;陳宏剛;任貴偉;秦永星;陳九法;郝夢麗;楊超凡
• 申請（專利權）人: 中鐵十二局集團建筑安裝工程有限公司;中鐵十二局集團有限公司;東南大學
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06;F24T10/15;E21B7/00;E21B7/20;E21B21/00;E21B33/13;E21B4/14
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

本發明公開了一種基于土壤巖石交替出現地層的地源熱泵地埋管施工工藝方法，包括：S1.場地測量，放線、定位及循環系統調整；S2.鉆機就位；S3.開孔進行初步測試；S4.成孔工藝；S5.垂直地埋管試壓；S6.安裝垂直地埋管；S7.開泥漿池；S8.回填。該地源熱泵鉆孔施工工藝，采用潛孔錘套管跟管鉆進的鉆孔方式可以在松軟的地層中進行鉆孔同時也能對較為堅硬的巖層進行鉆孔，在不同硬度的土壤與巖層中均可進行施工，施工過程中不需要更換鉆機，縮短了施工周期，節約了成孔成本。同時將在土壤與巖石交替出現地層中鉆機會遇到的困難整合化，并給出相應的解決措施，保證后續施工操作具有參考價值。

技術領域

本發明涉及地源熱泵地埋管的施工方法，具體為基于土壤與巖石交替出現地質的地源熱泵垂直管鉆孔施工工藝。

背景技術

地源熱泵系統是傳熱介質通過由埋在地下的地埋管換熱器組成的封閉環路與地層進行熱交換的空調系統，系統通過輸入少量的高品位能源(如電能)，實現低溫位熱能向高溫位熱能轉移。夏季，熱泵機組通過管路將建筑物中的熱量轉移到土壤地層中；冬季則從地層中提取熱量，給建筑物供熱。地源熱泵機組運行時，不消耗水也不污染水，不需要堆放燃料廢物的場地，環保效益顯著；在供暖、制冷的同時還可以提供生活熱水，一機多用，應用廣泛。

地埋管的鉆孔施工是地源熱泵系統中重要的一環，而在土壤與巖石交替出現的地層中存在一些鉆孔操作不便的問題：水文水井鉆機在松軟的土地上鉆孔效果較好，但在堅硬的巖層中難以進行鉆孔施工，若僅采用液動潛孔錘進行常規施工，地層上部分的松散土壤在高壓的空氣沖擊下很容易變得更為松散，可能造成塌孔埋鉆等鉆井事故；因此我們深入研究后提出了一種適用于土壤與巖石交替出現地層的地源熱泵鉆孔施工方法。

發明內容

技術問題：本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種基于土壤巖石交替出現地層的地源熱泵地埋管施工方法，能夠在不同硬度的土壤與巖層中進行施工，解決了目前的地源熱泵系統在垂直地埋管施工過程中存在鉆孔操作不便的問題。

技術方案：本發明基于土壤巖石交替出現地層的地源熱泵地埋管施工方法為實現上述能夠在不同硬度的土壤與巖層中進行施工的技術方案如下：

S1.場地測量，放線、定位及循環系統調整；據現場情況依照總設計圖的X、Y軸線確定方位和間距，以楔入木樁的形式在現場定位，定位垂直孔間距應滿足現行規范要求；

S2.鉆機就位；

S3.開孔進行初步測試；采用潛孔錘套管跟管鉆進施工工藝打出測試孔，對測試孔各個層面的巖土物性進行測試并綜合場區已知水文地質條件，繪制巖土垂直分布圖；

S4.成孔工藝；采用液壓潛孔錘鉆機，高壓空氣作為鉆進動力和排渣手段；

S5.垂直地埋管試壓；

S6.安裝垂直地埋管，垂直地埋管換熱器安裝；

S7.開泥漿池；

S8.回填。

所述潛孔錘套管跟管鉆進施工工藝包含以下步驟：

1.1.在松散地層或破碎地層中鉆進時，宜采用小鉆壓和大風量為主，同時套管跟進護壁的規程參數，且邊鉆進邊向井內灌入泥漿進行護壁；

1.2.在硬土巖層中鉆進時，采用沖擊、回轉復合鉆進，利用高頻振動潛孔錘破碎巖石；

1.3.當鉆進過程中遇到難以跟管鉆進的大塊硬石時，應將潛孔錘下入套管內，使用偏心錘，采用低轉速大鉆壓為主的規程參數，將石塊擊碎或鉆穿后再進行跟管鉆進；

1.4.鉆進過程中遭遇塌孔無法鉆進時，需放慢鉆孔速度，重復進行沖擊靜壓跟管鉆進；