[发明专利]深基坑地源热泵系统地表钻井无压下管方法及垂直地埋管

说明书

本发明涉及一种深基坑地源热泵系统地表钻井无压下管方法及垂直地埋管，地埋管包括长度与有效换热区段深度相符的垂直地埋管基管、由中间U形弯管、左右短接管和上设有限位孔的扁平状卡凸构成的U形管接头和上设有下管深度标志和找管标志的标记绳索。装配时，垂直地埋管基管的一端先由U形管接头互连构成开放式U形垂直地埋管，另一端在管内充水后由U形管接头互连构成不带压闭环式U形垂直地埋管，标记绳索一端固设在U形管接头的限位孔上，另一端系持于地面，闭环式U形垂直地埋管依靠自身重力在钻杆井孔的导引和标记绳索上下管深度标志的指引下自动下落至目标区段，方法科学，结构简单且合理，施工方便高效且无材料浪费，有很强的实用性。

技术领域

本发明涉及一种基建施工技术领域，特别是一种深基坑地源热泵系统地表钻井无压下管方法及垂直地埋管。

背景技术

随着社会科技的进步和人们节能、环保意识的提高，对于取之不尽又环保清洁的太阳能及地热能的利用日趋重视。众知的地源热泵系统，是一种利用地下浅层地热资源，既可供热又可制冷的高效节能装置，目前应用最普遍的是利用地埋管换热器与土壤进行热交换的地埋管热泵系统，其埋管形式主要有垂直式和水平式两种。其中：水平式地埋管热泵系统通过埋置于地表面以下2m～4m的水平埋管与土壤进行冷热交换；垂直式地埋管热泵系统通过垂直钻孔、将换热地埋管垂直埋置在深达50m～400m的岩土中与土壤进行冷热交换。两者相比，虽然垂直式地埋管热泵系统的初投资和施工难度相对较高，但因其具有占地面积较小、而且埋管周边土壤温度因常年保持相对稳定而换热效率较高的特点而在实际工程中被广泛应用。目前，在垂直式地埋管施工中，由于垂直地埋管的总长为地表面至有效换热深度区段底间的总深度，其中涉及的基坑深度区段内及基坑筏板下底之间的管材是属于在深基坑工程施工中需要随土方开挖分层截断的无效管材，所以，管材的实际利用率很低，存在资源浪费；此外，在土方开挖施工中涉及挖掘机拉拽的工程量较大，而施工区内垂直地埋管的存在必然会对土方开挖施工带来干扰，除会影响工程进度外，还极易发生垂直地埋管因受施工机械碰撞而受损、断裂，严重时还会影响换热段有用管材完整性、导致工程返工、影响施工效率和成本；同时，为了确保管材完好无损和工程质量，在施工过程中需配设实时监护管材人员，致使施工管理的工作量大且难度高，管理人员的精神压力大且还存在安全风险。由上可见，目前所用的垂直有压下管工艺总体上存在方法欠科学合理、施工效率低、材料的有效利用率低且损耗大、施工管理的工作量也大、施工成本高且施工中存在安全隐患等诸多不足，从实用性和经济性角度考虑，均欠理想。

发明内容

本发明的目的是要克服现有垂直有压下管工艺所存在的不足，提供一种方法相对比较科学合理，有助于提高施工效率、管材利用率、降低管材损耗、且还有利于确保施工质量、降低施工成本和施工安全可靠的深基坑地源热泵系统地表钻井无压下管方法及垂直地埋管。

本发明的一种深基坑地源热泵系统地表钻井无压下管方法，其特征在于：在按设计要求定点设置钻井孔、确定基坑区段深度、基础筏板厚度和有效换热区段深度的基础上，截取垂直地埋管基管、配置U形管接头和标记绳索后的操作流程如下：

⑴ 按有效换热区段深度为依据的设计长度要求截取垂直地埋管基管；

⑵.选用或加工主体呈U形，由中间U形弯管，设置在中间U形弯管左右管端内、外径与垂直地埋管基管的内径伸置匹配相符的左右短接管，和对称设置在中间U形弯管顶端上、中间设置有限位孔的扁平状卡凸构成的U形管接头；

⑶.将所述的U型管接头与所述的已被截取的一对两根垂直地埋管基管的一端进行热熔承插相连，构成互连成型的开放式U形垂直地埋管；

⑷.对所述的开放式U形垂直地埋管进行在试验压力0.6Mpa下、稳压至少15min的插井前水压试验,以稳压后压力降不大于3%、且无泄漏为合格；

⑸.对检查合格的开放式U形垂直地埋管在管内充满水的无压状态下用所述的U形管接头作为互连管帽进行热熔承插相连，构成不带压闭环式U形垂直地埋管，并将直径不小于φ10mm的标记绳索的一端固设在所述的限位孔上；