桩基项目埋设地源热泵PE管技术分析

桩基项目埋设地源热泵PE管技术分析

郭剑

广东省第一建筑工程有限公司

【摘要】地源热泵是一种环保的暖通系统，在资源日益紧缺及环境污染的今天，也得到了广泛应用。本文根据多年工程实践，对桩基项目中埋设地源热泵PE管技术进行探讨，供同行借鉴参考。

【关键词】桩基项目；地源热泵PE管；施工技术

一、技术特点

地源热泵的应用可以有效提高一次性能源的利用率并减少温室效应气体CO2和其它燃烧产生的污染物的排放，具有环保效果。特别是在沿海地区采用水下砼灌注桩的基础施工具有运行费用低、节能效果。同时在桩基项目中可以充分利用建筑物面积，让埋管和建筑结构相结合，可以大大减少钻孔和埋管费用。作为新技术，此技术利用地下水作为冷热源的优点，不需要抽取地下水作为传热的介质，既不会污染地下水，又不会影响地面沉降。

二、适用范围

本工法适用于在粘土、淤泥质土、砂性土等土层中成孔的水下硷灌注桩施工。

三、工艺原理

桩基工程中埋设地源热泵PE管施工工艺是利用地下土壤层为冷(热)源对建筑物进行降温、供暖及空气调节的技术，众所周知，地层之下一年匹季均保持一个相对稳定的温度，在夏季地下的温度要比地面空气温度低，在冬季却比地面空气温度高，地源热泵正是利用大地的这个特点，通过埋藏在地下的换热器管网(通常采用高密度聚乙烯塑料管，简称PE管)，与土壤或岩石交换热量。地源热泵全年运行工况稳定，不需要其它辅助热源及冷却设备即可实现夏季供冷、冬季供热。地源热泵空调系统通过吸收大地(包括土壤、岩石、地下水等)的冷热量，夏季从大地吸收冷量，冬季从大地吸收热量，再由热泵机组向建筑物供冷供热而实现节能，所以地源热泵是一种可再生能源的高效节能型，环保型并能实现可持续发展的新技术(图1)。

（2）放钢筋笼和安装PE管。

①PE管在和桩体钢筋笼放人前，管道安装应在距钢筋笼底部1一2米处开始绑扎，绑扎到一定高度时，缓慢下放笼体，再绑扎再下放，直至到达设计规定高度。绑扎时应注意方向、力度、密度，下放过程中要控制好速度、方向。

②为保证PE管在下放及浇筑砖的过程中不损坏，所以在安装时还应当注意以下几点：

a.PE管必须安装在桩钢筋笼外侧。

b.钢筋笼焊接时应当在焊接部位的PE管上安装临时保护套管以防烧伤PE管。

c.PE管必须牢固的固定在钢筋笼上，且管底距桩底距离为1一2米(图3)。

（四）桩身硷的浇筑。混凝土的浇筑必须格外小心谨慎，应使用导管将混凝土引至孔底，在导管的安置、提升以及整个施工过程中，要求导管始终保持轴线顺直和居中，这样才有利于浇筑过程中导管周边阻力以及混凝土充实桩体时的流动压力相对均匀，不至于挂笼或者发生其他故障。

五、材料与设备

六、质量控制

（一）PE管原材料及水压试验的质量控制。

（1）为确保从源头上控制PE管的施工质量，PE管在埋地之前，首先应当仔细核查PE管的产品合格证和检测报告，并对进场所有管道进行第一次水压试验，试验压.力为工作压力的1.5倍且不小于0.6MPa,稳压Ih压力降不得超过0.O5MPa，然后在工作压力的1.15倍且不小于0.6MPa状态下稳压2h，压力降不得超过0.03MPa，并在监理工程师验收合格后方可使用，并做好记录，严格禁止使用未经水压试验合格的PE管。

（2）为及时掌握PE管的预埋质量，必须在以下各阶段进行相应的水压试验:

①PE管原材料进场时，必须对所有管材进行第一次水压试验。

②在钢筋笼上安装好PE管以后，必须进行第二次水压试验。

③在破桩头完成之后必须进行第三次水压试验。

④将PE管接人集、分水器与室内机房连接以后必须进行第四次水压试验。

（二）钢筋笼下放过程中PE管的施工质量控制。

（1）由于在整个钢筋笼的下放过程中，PE管总是暴露在钢筋笼外侧，为避免PE管在随钢筋笼的下放过程中与孔壁摩擦、碰撞而造成PE管的损坏，可以在施工过程中采取如下措施进行预防:

①在施工图设计阶段，与设计院进行协商，对桩基础的保护层厚度适当进行加大，一般可以由通常的50mm调整为100mm。

②在钢筋笼主筋上四周对称设置硷保护层垫块，垫块的设置间距为1000mm/道(图5)。

（2）钢筋笼下放过程中垂直度的控制。由于钢筋笼在下放过程中，PE管总是绑扎在钢筋笼外侧，因此，确保钢筋笼在下放过程中的垂直度是减少PE管与孔壁摩擦而发生损坏的关键，针对这种情况，可以利用经纬仪对钢筋笼下放过程中的垂直度进行监测，方法如下:在地面上选择两个互相垂直的方向，设置经纬仪监测地面以上部分钢筋笼的垂直度，发现偏差随时进行纠正(图7)。

（三）水下硅的浇灌过程中PE管的施工质量控制。

（1）为尽量避免PE管在水下硅的浇灌过程中受到损坏，在水下硷的浇灌过程中必须做好以下几点:

①灌注导管在下放及提升的过程中必须尽量与钢筋笼中线保持重合，导管提升要缓慢、平稳，严格禁止突然提升或下降导管，以避免导管钩带钢筋笼导致PE管与孔壁碰撞摩擦而发生损坏。

②严格控制好扮的初灌量，初灌量不宜过大，能够保证埋住导管0.80一1.30m即可，当硅面接近钢筋笼底部时灌注速度应当适当放慢避免出料冲击过大钩带钢筋笼而导致PE管损坏。

③在砼的浇灌过程中，严格控制硅的塌落度，确保硅具有良好的流动性能，这样才有利于浇筑过程中导管周边阻力以及混凝土充实桩体时的流动压力相对均匀，减少PE管的损坏。

④在砼的灌注过程中，导管埋人硅的深度宜保持在2.0m一6.0m之间，浇灌过程中导管要随浇随提，严禁将导管埋人过深，以防导管在提升过程中与钢筋笼摩擦力过大导致钢筋笼上浮损坏PE管。

七、安全措施

（一）施工现场应当建立健全安全生产组织网络，配备专职安全生产管理人员。

（二）编制专项的安全技术方案，经现场总监理工程师审核批准后进行落实。

（三）作业人员必须经过上岗培训，持证上岗，进人施工现场必须戴好安全帽。

（四）施工前应集中工人进行安全教育，并书面进行交底。

（五）专职安全员每日必须对施工现场进行监督检查，并组织相关人员定期对机械设备，施工用电等进行安全大检查，及时消除安全隐患。

（六）夜间施工要有良好的夜间照明设施，所有设施必须要有防雨措施，并可靠接地和绝缘保护。

（七）现场作业人员进行施工时要正确使用个人劳动防护用品。

（八）钻机作业人员在施工操作时，要精力集中，听从机长指挥，不得随意离开岗位，要时刻注意机械的运转情况、钢丝绳的完好性，发现异常应当立即进行处理，以防桩机倾斜、倾倒或钢筋笼突然下落等事故发生。

（九）桩机在开钻前，应先全面检查机械的各个部位及润滑情况，发现问题及时处理，检查后要进行试运转，严禁带病作业。

（十）钻机必须做好三级漏电保护，做到一机、一闸、一漏、一保、一箱，施工前专职电工应当对机械和电线进行检查，确认无误后方准进行操作。

（十一）相邻两钻机之间必须保证一定的安全距离。

（十二）遇到五级以上大风、台风、雨雪等天气应当停止施工。

（十三）高空检修桩机应当系好安全带，不得向下丢物件。

八、环保措施

（一）多台钻机作业时必须合理安排，防止群机施工时噪音超标。

（二）要对钻机进行经常性的维修和保养，可有效减少因机械构件摩擦而产生的噪音污染。

（三）合理调节作息时间，尽量减少在夜间施工，如需夜间施工必须取得政府部门颁发的《夜间施工许可证》，同时在施工现场大门入口处张贴安民告示以取得当地居民的谅解。

（四）泥浆运输车车厢应当确保牢固、密闭化，严禁在装运过程中沿途抛、洒、滴、漏，工地的出入口应当设置排水设施和冲洗设备，并派专人冲洗出场运输车辆轮胎，保持出人口通道的整洁。

（五）施工前必须组织作业人员认真学习环境保护法，执行当地环保部门的有关规定。

（六）严格控制人为噪音，进入施工现场不得高声喊叫。

（七）在钻机的施工以及维修、保养过程中要防止漏油对土体产生的污染。