李亚伟 郭 春 吴 量 吴 鹏 张学伟
(中国建筑第八工程局有限公司，上海 200143)
机场软基承压水环境下地源热泵埋管施工技术
李亚伟 郭 春 吴 量 吴 鹏 张学伟
(中国建筑第八工程局有限公司，上海 200143)
结合工程实际，对地源热泵地埋管施工过程的控制要点等进行了分析总结，指出地源热泵地埋管系统施工是工程重要环节之一，在软弱基础承压水和机场不停航情况下施工，必须保证地源热泵埋管零渗漏，确保基坑安全，为今后类似工程提供了参考和借鉴。
地源热泵，软弱基础，承压水，机场，垂直埋管
1 工程概况
盐城南洋机场T2航站楼项目地址位于盐城市亭湖区南洋镇民航村。项目总投资12.4亿元，新建T2航站楼3.02万m2，5个登机廊桥，扩建停机坪8.255万m2，扩建后机位数量达19个。同时新建特种车库、公安安检业务用房、旅客过夜用房和职工宿舍等盐城南洋机场T2航站楼及配套设施工程，建筑面积约4.5万m2(含地下面积)，建筑高度约27 m，跨度为9 m。
本项目可布置换热孔区域为地下车库，设计布置双U32管孔数为674口，地埋井管材总有效长度为296 560 m。垂直地埋管采用高密度聚乙烯管材，共6组集分水器。
2 工程重难点分析
根据地质水文资料，孔隙潜水主要赋存于第⑧层以上土层中，承压水赋存于第⑨层～第层、第层、第层及第层土中，经分析对本工程有影响的地下水类型主要为孔隙潜水以及第⑨层～第层土中承压水，该部分承压水头标高分别为0.89 m,0.87 m,0.87 m,根据水文观测资料,该层承压水近3年～5年内历史最高水头标高为0.90 m左右。基坑底部多层承压水必须有效封堵，以避免竖管施工完成后出现管涌或流砂现象。保证基坑安全，确保临近基坑的飞机跑道无沉降是本工程重中之重。第⑦层淤泥质黏土呈流塑状,含水率高,压缩性大,抗剪强度及承载力均低,土质较均匀。这层土与第①层、第③层土为本场地不良地质层,场地普遍分布，土方开挖时保护软弱基底，减少土层扰动所造成的围护变形。本工程专业较多，项目采用BIM施工技术整合桩基础、混凝土结构和水电管线安装等专业的BIM模型以及图纸，多次召开专题讨论会，提前对地源热泵埋管系统进行深化并充分协调后施工，避免返工，如图1，图2所示。
3 垂直埋管安装施工
3.1 施工流程
垂直埋管安装施工流程如图3所示。
3.2 施工准备
1)场地测量、采样、放线、定位、泥浆池及循环系统修整。在井口位置钉醒目编号标识木桩，防止被破坏。2)预埋管道支管换热器必须预制连接，双U型换热管亦须预制，且必须保证U型管每个支路的有效长度。3)按要求挖好沉淀池及泥水沟，并使其畅通。4)采用适用性强的XY1型钻机，钻机垂直度小于5‰，并于钻井施工时定期检查，在复杂地层钻进时，在钻杆上加设扶整器。钻机垂直度是成孔垂直度的保障条件。5)施工人员在垂直钻孔定位时，每定位50个钻孔位置时复查一次，误差控制在50 mm以内，大于50 mm时，进行重新定位，保证严格按照BIM深化后的模型和图纸施工。
3.3 钻井施工
采用泥浆护壁正循环方法成井。正循环冲洗液充满钻杆与孔壁之间的外环状空间，液柱本身重量对孔壁产生较高的侧压力，在液柱与地层之间的压差作用下，泥浆向底层渗漏，其黏土颗粒在孔壁形成一层泥皮，液柱侧压力和泥皮有效加固孔壁，防治孔壁坍塌。冲洗液在较高压力作用下从钻头小眼中呈射流状态喷射孔底，有利于提高软土地基的钻井效率。开始之前，先启动泥浆泵和转盘，使之空转一段时间，待泥浆输进一定数量后开始钻井。接、卸钻杆的动作要迅速、安全，争取在最短时间内完成，以免停钻时间过长，增加孔底沉淀。刚开始钻井时，应低档慢速钻井，待形成有坚固的泥皮护壁，钻进3 m之后按土质以正常速度钻井。钻杆每下10 m之后进行垂直度复核，误差大于5‰时进行调整。出现井壁坍塌时，立即停止钻进，向空中冲入黏稠泥浆进行加固。出现涌泉、涌砂现象时，向井中倒入膨润土或稠土，改变钻井处局部土壤的松软情况。出现涌气现象时加设套管护臂。
3.4 垂直管下埋
垂直管下埋的方法：人工下管、机械下管和重物下管。较高的地下承压水水头和泥浆浮力会形成较大阻力，采用钻机机械下管。钻孔完成并验收合格后，立即下管。垂直地埋管下管全过程均要求在管内注水并带压情况下完成。采用专用下管的线轴以保证匀速下管，下管过程中若管内压力明显下降，停止下管并查明原因。如垂直管受伤及时拔出，检查钻孔内情况，排除危险后重新预制U型管下管。
3.5 灌浆回填
机场不停航施工，基坑安全必须保证，对多层地下承压水的封堵工作成为重中之重。为此，项目在正式施工前做了多个试成孔试验，以进一步明确施工工艺参数与相应技术措施能满足设计要求。确定最终配比为：灌浆材料在孔底部以上100 m到底板以下8 m范围内采用原浆回填，在底板以下8 m即第⑦层层底处采用加密注浆，先注入水泥浆(水灰比为0.5)，再注入5%的水玻璃，注浆高度为2 m。现场施工时必须旁站以保证压密注浆质量。回填结束后每24 h复查一次，确保无出水现象，如图4所示。
4 水平埋管安装施工
4.1 施工流程
水平埋管安装施工流程见图5。
4.2 管沟开挖和水平管连接
为减少基坑暴露时间，将挖土顺序结合地源热泵单元进行分仓开挖。结合BIM模型和图纸，提前考虑水平管沟避开桩基础、承台和集水井。控制好管沟标高，严格按照图纸放线定位，每个仓区之间形成流水施工，确保每个仓区管沟开挖不影响水平管连接施工。单个环路所有水平管连接完成，并通过试压验收完毕后，开始回填。回填时保证回填均匀密实且要注意对管道的成品保护。每个仓区从管沟开挖至管沟回填，并浇筑混凝土底板垫层时间控制在2 d之内，如遇特殊天气情况，则按单个环路进行验收回填，减少基坑曝露时间确保基坑安全。
5 管道不渗漏措施
5.1 PE管连接
PE管采用热熔承插连接，清洁管材连接面和热熔承插连接工具的加热面，加热完毕，连接件迅速脱离加热器，并用均匀外力将管材插口插入管件承口内至管材插入长度的标记位置，且应使管件承口端部形成均匀凸缘。管道连接前对管材、管件及附属设备、阀门、仪表按设计要求进行核对，并在施工现场进行外观检查，符合要求方准使用。PE管热熔连接技术要求见表1。
表1 PE管热熔连接技术要求
5.2 试压试验
对每道焊接工序进行压力试验，整个室外地埋换热器施工中须进行五次压力试验，保证每次焊接的质量，保证系统不渗漏，如表2所示。
表2 试压技术要求
6 结语
盐城南洋机场航站楼及配套工程属于基础设施重点项目，本工程在同时存在地下潜水和多层承压水的情况下进行软弱基础上地源热泵施工。项目部结合地质水文条件，全面分析了施工存在的影响，采取切实可行的封堵地下潜水和承压水的相关措施，满足了基坑的安全和机场不停航施工的要求，并为地源热泵后期可持续施工和使用提供了可靠的技术保障。
[1] 朱金辉.地源热泵地埋管道施工技术[J].工业建筑，2016(4)：26-28.
[2] 曹 杨.大型地源热泵埋管系统设计与施工技术研究[J].工程建设与设计，2013(6):176-179.
[3] DGJ 32/TJ89—2009,江苏省工程建设标准——地源热泵系统工程技术规程[S].
[4] GB 50366—2005,地源热泵系统工程技术规范[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
李亚伟(1989- )，男，助理工程师
