鉆孔灌注樁內(nèi)地源換熱器埋管樁基設(shè)計(jì)和埋管方式

1、    鉆孔灌注樁內(nèi)地源換熱器埋管樁基設(shè)計(jì)和埋管方式                         更新時(shí)間：2009-07-16 14:05:51              &

2、#160;                                                 &

3、#160;陳海振                          (杭州市城建開發(fā)集團(tuán)有限公司,浙江杭州310014)    摘要:地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在節(jié)能減排方面具有重要意義,近年來(lái)受到建設(shè)單位和社會(huì)的進(jìn)一步關(guān)注。地源換熱器的埋設(shè)有 多種形式,在鉆孔灌注樁內(nèi)埋管既滿足其工作原理,又節(jié)約了

4、施工成本,這種方式目前還處于探索階段,在樁基設(shè)計(jì)和埋管工藝方 面還缺乏銜接。以下對(duì)鉆孔灌注樁內(nèi)地源換熱器埋管的樁基設(shè)計(jì)條件以及埋管方式做一些探索,希望能夠摸索出一些樁基設(shè)計(jì) 方式和施工方法,為地源熱泵系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用提供參考。    關(guān)鍵詞:鉆孔灌注樁;地源熱泵;換熱器埋管    中圖分類號(hào):TU473. 1+4;TU111. 4+9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1008-3707(2009)03-0059-03    地源熱泵技術(shù)作為可再生

5、能源利用的一種,且 不會(huì)對(duì)本地區(qū)地下水的平衡造成任何影響,因此既 可節(jié)能減排又具有重大環(huán)保意義。    1地源熱泵的原理    地源熱泵是利用循環(huán)水與淺層地?zé)徇M(jìn)行冷熱交換, 達(dá)到既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。系統(tǒng)主要分三部分:地源換熱系統(tǒng)、熱泵機(jī)組和空調(diào)末端系統(tǒng)。其中地源換熱系統(tǒng)是通過(guò)循環(huán)水在封閉地下埋管中的流動(dòng)(地源換熱器),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與大地之間的熱交換。    2地源埋管的設(shè)置    地源埋管分水平

6、埋管和豎直埋管。豎直埋管就是把換熱器(循環(huán)水管)埋入地下,目前多數(shù)直接鉆孔埋管(埋入預(yù)制管樁中也有應(yīng)用實(shí)例),將換熱器管埋 入鉆孔灌注樁中的方式,應(yīng)用還不多,見圖1。    3樁基設(shè)計(jì)對(duì)埋管工藝的要求    在鉆孔灌注樁內(nèi)地源換熱器埋管,根據(jù)鉆孔灌注樁的設(shè)計(jì)樁徑、鋼筋籠設(shè)計(jì)長(zhǎng)度不同,決定了不同埋管工藝。                 &

7、#160;       3. 1樁徑的設(shè)計(jì)    設(shè)計(jì)樁徑在700 mm以下,同時(shí)鋼筋籠設(shè)計(jì)到 孔底時(shí)(見圖1),采用換熱器管分段綁扎在鋼筋籠 主筋上,隨鋼筋籠一起下放到孔底。每節(jié)鋼筋籠之 間的分段換熱器管采用熱熔焊接。    3. 2鋼筋籠的設(shè)計(jì)    設(shè)計(jì)鋼筋籠不到孔底,同時(shí)設(shè)計(jì)樁徑在750mm 以上時(shí)(見圖2),采用換熱器管整根隨樁

8、機(jī)導(dǎo)管一起下放到孔底。                         4埋管工藝對(duì)樁基設(shè)計(jì)的要求    地源換熱器埋管施工工藝不同,對(duì)鉆孔灌注樁的主筋直徑、主筋分布方式的設(shè)計(jì)也有一定的要求。    4. 1換熱器埋管隨鋼筋籠下放  

9、60; (1)為保護(hù)換熱器管不被樁機(jī)導(dǎo)管碰傷,設(shè)計(jì) 主筋直徑不小于32mm時(shí),換熱器埋管緊貼主筋根部與箍筋扎牢(見圖3);或者設(shè)計(jì)主筋直徑小于 32mm且不小于16mm時(shí),采用其中兩根主筋與另兩根主筋疊放的布筋方式(見圖4);若主筋直徑小 于16mm時(shí),采用其中兩根主筋與另兩根主筋疊放的布筋方式,同時(shí)在疊放的兩根鋼筋之間焊接墊筋, 以保護(hù)換熱器管(見圖5)。                

10、;         (2)為保證換熱器管埋置深度,鋼筋籠必須設(shè)計(jì)到換熱器需要的深度。若鋼筋籠主筋上下數(shù)量不同,當(dāng)主筋直徑不小于32mm時(shí),且根數(shù)不少于6根(見圖6);當(dāng)主筋直徑小于32mm時(shí),主筋不少于8 根(見圖7),以保證鋼筋籠成圓形同時(shí)有利于鋼筋疊放。                    &

11、#160;    4. 2換熱器管隨樁機(jī)導(dǎo)管下放    這種埋管工藝目前應(yīng)用比較普遍,但筆者認(rèn)為該工藝的廢管率較高,所以本文僅作簡(jiǎn)單描述。該工藝在設(shè)計(jì)和施工上應(yīng)注意以下幾點(diǎn):    (1)設(shè)計(jì)方面:鋼筋籠直徑應(yīng)不小于750mm,否則換熱器水管和鋼筋籠之間的距離太近,容易卡住或碰傷換熱器管。該工藝的換熱器管與樁機(jī)導(dǎo)管的固定,采用導(dǎo)管下部卡套管支架的方式,將換熱器埋管隨導(dǎo)管下放到孔底(見圖8)。      &#

12、160;                    (2)施工時(shí),混凝土灌注過(guò)程中樁機(jī)導(dǎo)管切忌大幅度“串管”操作,當(dāng)樁內(nèi)混凝土澆筑高度達(dá)到 6m左右時(shí),拆除部分導(dǎo)管。    (3)換熱器管在下放前,制作完成后,即開始打壓,并帶壓下管。    4. 3樁頂處理    

13、;換熱器管在樁頂由豎直埋管變?yōu)樗阶呦虻乃?#160;平埋管,水平埋管位置一般是在墊層下或墊層內(nèi)(見圖9)。此時(shí)的樁頂處理尤為重要。                        (1)截樁時(shí)應(yīng)嚴(yán)格保護(hù)樁內(nèi)埋管,要求先從底 部找出埋管位置,鑿開后截?cái)喙茏硬⒎舛峦暝匍_始 截樁,截樁至樁頂以上30 cm左右,采取精修的方式 

14、;鑿樁。    (2)埋管需從樁內(nèi)引出后變?yōu)樗阶呦?如換 熱器管道在樁中間露出,需要用手動(dòng)風(fēng)鎬在樁頭上開槽,管道從槽中連接至墊層下,如果樁頭被破壞, 則需要澆墊層時(shí)在樁頭周圍留一定坡度,接樁或在底板澆筑時(shí)一起澆搗,不得隨意補(bǔ)平。    (3)考慮到底板鋼筋安裝時(shí)對(duì)管道的保護(hù),一般要求樁頂管子水平引出時(shí)低于大底板墊層底標(biāo)高,所以對(duì)樁頂周邊一般采用局部承臺(tái)設(shè)計(jì)的處理方式較為簡(jiǎn)單實(shí)用。    (4)若為雙U管,四根換熱器管引出樁頭后,將 雙U管的兩個(gè)

15、U型管中每個(gè)拉出一根,在樁頂附近 焊接連接,形成W管,另兩根管分別編號(hào),保證一進(jìn) 一出,且在同一回路,避免混淆。    5換熱器埋管隨鋼筋籠下放工藝    5. 1換熱器管的制作    結(jié)合鉆孔灌注樁鋼筋籠一般采用分段制作、分 段安裝的工藝特點(diǎn),換熱器管也應(yīng)分段制作、分段安 裝,底部用U型彎頭熱熔承插連接,使管子連接成U 型,并用膠帶綁縛加固。    鋼筋籠制作完成,即可進(jìn)行換

16、熱器管的綁扎工 作,綁扎時(shí)應(yīng)注意:    (1)管子應(yīng)緊貼主筋根部,用塑料扎帶綁扎在 箍筋上;    (2)綁扎點(diǎn)應(yīng)均勻布置,間距為每?jī)傻拦拷罱?#160;一點(diǎn)。    (3)第一節(jié)鋼筋籠(底籠)上部預(yù)留1m管長(zhǎng),下 部距鋼筋籠底40 cm左右;中間鋼筋籠兩端各預(yù)留 1m管長(zhǎng)。最上部一節(jié)鋼筋籠的綁管長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)自 然地面標(biāo)高確定,甩出孔口約2 m長(zhǎng),以便打壓試 驗(yàn)。   

17、; (3)放鋼筋籠時(shí),需待鋼筋籠接頭焊接就位、換熱器管連接完畢后,再將管子綁扎在鋼筋上。    (4)綁扎制作完的管子兩端應(yīng)封口處理,防止 雜物進(jìn)入管道。    5. 2換熱器焊接、安裝    (1)兩節(jié)鋼筋籠就位后鋼筋接頭焊接之前,應(yīng)對(duì)換熱器管采取保護(hù)措施(橡塑保溫棉套管),以防止電焊火花或電焊高溫燙傷換熱器管。    (2)橡塑保溫套管施工方便,具有隔熱效果,且橡塑保溫材料具有阻燃性,可有效保護(hù)換熱器管

18、。長(zhǎng)度一般在80 cm左右。橡塑保溫套管結(jié)構(gòu)見圖10。                           (3)鋼筋籠焊接完,待焊接點(diǎn)冷卻20min后,方 可進(jìn)行換熱器管的熱熔焊接(嚴(yán)禁采用潑水的方法對(duì)鋼筋籠焊接點(diǎn)冷卻)。熱熔焊接完成后,按照要 求進(jìn)行扎帶綁扎。   

19、 (4)橡塑保溫套管在熱熔焊接前拆除,可再利用。    (5)鋼筋籠放置完成后,樁機(jī)導(dǎo)管下放前,應(yīng)對(duì) 整組連接完畢的換熱器管進(jìn)行密閉打壓試驗(yàn),試驗(yàn)壓力根據(jù)地下室深度一般不小于0. 6MPa(10 min 壓降小于0.05MPa)即為合格。    (6)打壓試驗(yàn)合格后兩端應(yīng)用管帽封閉,以防止水泥漿進(jìn)入管內(nèi),同時(shí)保持管道內(nèi)存水,在混凝土澆灌時(shí)保證換熱器管不變形。    (7)若打壓試驗(yàn)不合格,則本樁位換熱器管埋設(shè)報(bào)廢。應(yīng)立即通知設(shè)