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鉆孔灌注樁內地源換熱器埋管的樁基設計和埋管方式點擊：1734 日期：[ 2014-04-26 21:53:37 ] |
| 鉆孔灌注樁內地源換熱器埋管的樁基設計和埋管方式探討 陳海振 (杭州市城建開發集團有限公司,浙江杭州310014) 摘要:地源熱泵空調系統在節能減排方面具有重要意義,近年來受到建設單位和社會的進一步關注。地源換熱器的埋設有 多種形式,在鉆孔灌注樁內埋管既滿足其工作原理,又節約了施工成本,這種方式目前還處于探索階段,在樁基設計和埋管工藝方 面還缺乏銜接。以下對鉆孔灌注樁內地源換熱器埋管的樁基設計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計 方式和施工方法,為地源熱泵系統的推廣和應用提供參考。 關鍵詞:鉆孔灌注樁;地源熱泵;換熱器埋管 中圖分類號:TU473. 1+4;TU111. 4+9 文獻標識碼:B 文章編號:1008-3707(2009)03-0059-03 地源熱泵技術作為可再生能源利用的一種,且不會對本地區地下水的平衡造成任何影響,因此既可節能減排又具有重大環保意義。 1 地源熱泵的原理 地源熱泵是利用循環水與淺層地熱進行冷熱交換 達到既可供熱又可制冷的高效節能空調系統。系統主要 分三部分:地源換熱系統、熱泵機組和空調末端系統。其中地源換熱系統是通過循環水在封閉地下埋管中的流動 (地源換熱器),實現系統與大地之間的熱交換。 2 地源埋管的設置 地源埋管分水平埋管和豎直埋管。豎直埋管就 是把換熱器(循環水管)埋入地下,目前多數直接鉆孔 埋管(埋入預制管樁中也有應用實例),將換熱器管埋 入鉆孔灌注樁中的方式,應用還不多,見圖1。 3 樁基設計對埋管工藝的要求 在鉆孔灌注樁內地源換熱器埋管,根據鉆孔灌注樁的設計樁徑、鋼筋籠設計長度不同,決定了不同埋管工藝。 3. 1 樁徑的設計 設計樁徑在700 mm以下,同時鋼筋籠設計到 孔底時(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 鋼筋籠的設計 設計鋼筋籠不到孔底,同時設計樁徑在750mm 以上時(見圖2),采用換熱器管整根隨樁機導管一起下放到孔底。 4 埋管工藝對樁基設計的要求 地源換熱器埋管施工工藝不同,對鉆孔灌注樁的主筋直徑、主筋分布方式的設計也有一定的要求。 4. 1 換熱器埋管隨鋼筋籠下放 (1)為保護換熱器管不被樁機導管碰傷,設計主筋直徑不小于32mm時,換熱器埋管緊貼主筋根 部與箍筋扎牢(見圖3);或者設計主筋直徑小于32mm且不小于16mm時,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,采用其中兩根主筋與另兩根主筋疊放的布筋方式,同時在疊放的兩根鋼筋之間焊接墊筋, 以保護換熱器管(見圖5)。 (2)為保證換熱器管埋置深度,鋼筋籠必須設計到換熱器需要的深度。若鋼筋籠主筋上下數量不同,當主筋直徑不小于32mm時,且根數不少于6根(見圖6);當主筋直徑小于32mm時,主筋不少于8 根(見圖7),以保證鋼筋籠成圓形同時有利于鋼筋疊放。 4. 2 換熱器管隨樁機導管下放 這種埋管工藝目前應用比較普遍,但筆者認為該工藝的廢管率較高,所以本文僅作簡單描述。該工藝在設計和施工上應注意以下幾點: (1)設計方面:鋼筋籠直徑應不小于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導管的固定,采用導管下部卡套管支架的方式,將換熱器埋管隨導管下放到孔底(見圖8)。 (2)施工時,混凝土灌注過程中樁機導管切忌 大幅度“串管”操作,當樁內混凝土澆筑高度達到 6m左右時,拆除部分導管。 (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 換熱器管在樁頂由豎直埋管變為水平走向的水平埋管,水平埋管位置一般是在墊層下或墊層內 (見圖9)。此時的樁頂處理尤為重要。 (1)截樁時應嚴格保護樁內埋管,要求先從底 部找出埋管位置,鑿開后截斷管子并封堵完再開始 截樁,截樁至樁頂以上30 cm左右,采取精修的方式 鑿樁。 (2)埋管需從樁內引出后變為水平走向,如換 熱器管道在樁中間露出,需要用手動風鎬在樁頭上開槽,管道從槽中連接至墊層下,如果樁頭被破壞 則需要澆墊層時在樁頭周圍留一定坡度,接樁或在 底板澆筑時一起澆搗,不得隨意補平。 (3)考慮到底板鋼筋安裝時對管道的保護,一 般要求樁頂管子水平引出時低于大底板墊層底標高,所以對樁頂周邊一般采用局部承臺設計的處理 方式較為簡單實用。 (4)若為雙U管,四根換熱器管引出樁頭后,將雙U管的兩個U型管中每個拉出一根,在樁頂附近焊接連接,形成W管,另兩根管分別編號,保證一進一出,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,換熱器管也應分段制作、分段安 裝,底部用U型彎頭熱熔承插連接,使管子連接成 型,并用膠帶綁縛加固。 鋼筋籠制作完成,即可進行換熱器管的綁扎工作,綁扎時應注意: (1)管子應緊貼主筋根部,用塑料扎帶綁扎在箍筋上; (2)綁扎點應均勻布置,間距為每兩道箍筋綁一點。 (3)第一節鋼筋籠(底籠)上部預留1m管長,下部距鋼筋籠底40 cm左右;中間鋼筋籠兩端各預留 1m管長。最上部一節鋼筋籠的綁管長度應根據自然地面標高確定,甩出孔口約2m長,以便打壓試驗。 (3)放鋼筋籠時,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封口處理,防止雜物進入管道。 5. 2 換熱器焊接、安裝 (1)兩節鋼筋籠就位后鋼筋接頭焊接之前,應對換熱器管采取保護措施(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,可有效保護換熱器管。長度一般在80 cm左右。橡塑保溫套管結構見圖10。 (3)鋼筋籠焊接完,待焊接點冷卻20min后,方可進行換熱器管的熱熔焊接(嚴禁采用潑水的方法對鋼筋籠焊接點冷卻)。熱熔焊接完成后,按照要 求進行扎帶綁扎。 (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,樁機導管下放前,應對整組連接完畢的換熱器管進行密閉打壓試驗,試驗壓力根據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)打壓試驗合格后兩端應用管帽封閉,以防止水泥漿進入管內,同時保持管道內存水,在混凝土澆灌時保證換熱器管不變形。 (7)若打壓試驗不合格,則本樁位換熱器管埋設報廢。應立即通知設計單位調整至其他樁位埋管。 6 結 語 地源熱泵系統的換熱器埋管技術有多種方式,本文針對目前應用較少的鉆孔灌注樁內埋管的設計條件和施工工藝銜接方面重點進行探討,希望能夠摸索出一套完整的、成熟的設計方式和施工方法,對 地源熱泵系統的推廣和應用提供實踐依據。該技術目前尚處于初步探索階段,成熟的設計條件和施工工藝還需要在更多工程實例中進一步完善。 |
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