智慧岛数据产业园办公用房工程地源热泵系统室外地埋管工程施工组织设计.doc
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1、项目名称:某某岛数据产业园办公用房工程 地源热泵系统室外地埋管工程施工组织设计 某某建设工程总承包有限公司日期:某某年 11 月 15 日目 录一、技术方案说明11.1项目简介11.2 地埋管换热系统设计简介11.3 本工程地质条件特点分析11.4 本工程项目难点的应对及处理措施4二、施工组织设计92.1采用的工程验收规范、标准清单92.2 设计要求及参数92.3 本工程设计102.4 施工准备及项目部组织机构102.5 施工准备与协调管理152.6 地源热泵系统地埋管施工方法与保护措施202.6.1地源井钻孔222.6.2地源井下管与注浆回填242.6.3地源井管路试压252.6.4对施工区
2、域的保护措施262.6.5沟槽开挖过程中的地源井保护措施262.7 管材的连接与试压262.7.1 管道连接技术要求262.7.2 质量保证措施272.8 水平横埋管沟槽施工282.8.1沟槽开挖282.8.2沟槽基础垫层282.8.3质量保证措施312.9 水平横管施工312.9.1横管连接312.9.2质量保证措施322.9.3成品保护措施322.10 沟槽回填土322.11 阀部件安装322.12 埋管系统试压及清洗332.12.1试压332.12.2系统清洗332.12.3质量保证措施342.13 纠正预防与处理342.13.1孔斜的预防与处理342.13.2坍孔的预防与处理352.1
3、3.3下管过程中卡钻的预防与处理35三、技术、质量、进度保证措施363.1 技术管理措施363.2 工程质量保证措施363.3 管理措施363.4 施工进度计划及其保证措施413.4.1施工进度计划413.4.2工期保证措施43四、现场平面布置444.1 施工总平面布置444.2 施工用电464.3 施工用水46五、安全、文明施工与环境保护465.1 安全施工465.1.1 安全管理目标465.1.2安全管理组织465.1.3主要管理人员安全责任制475.1.4安全规范目录485.1.5用品采购485.1.6现场的安全控制485.1.7现场防火495.1.8雨天施工505.1.9雷击措施505
4、.1.10作业保障措施505.1.11教育和培训工作505.1.12机械设备使用及安全技术措施515.1.13安全事故报告程序525.2 文明施工525.2.1文明施工管理目标525.2.2文明施工措施525.2.3临时设施535.2.4 生活卫生管理535.2.5 文明建设措施535.3 环境保护专项方案与保证措施545.3.1环境保护管理目标545.3.2 环境保护管理责任保证体系545.3.3 环境保护方案与保证措施545.3.4 现场渣土垃圾处理58一、技术方案说明1.1项目简介上海某某岛数据产业园总部行政大楼地源热泵空调系统外部地埋管换热器工程 项目位于项目地处上海市崇明县陈家镇,位
5、于层海路和环瀛路交汇处。项目用地、建筑用途、结构类型、层数等指标参数,概况汇总如下(m2)总建设用地面积27472.2总建筑面积75249.1其中地下建筑面积23363.4地上建筑面积51885.71.2 地埋管换热系统设计简介 1、本项目地埋管换热系统依据上海市地矿工程勘察院某某年7月测试结果和设计院提供的冬季热负荷4366KW进行设计,同时结合业主提供的图纸和本工程建筑方案布置特点,本工程设计分为三个埋管子系统(地埋管空调系统设计图纸):1)、本工程布置总管数为976口竖埋管,间距为4.2m*4.2m(部分地区不同),有效管长115米,孔径130mm,采用单U型PE管De32埋管; 2)、
6、地源侧共设置3级集(分)水器,其中三级集(分)水器共166对,置于底板下方。每个集分水器连接6个换热孔(个别5个或7个);二级集(分)水器共21对,吊装于地下室墙面,每个集分水器连接8个支路(个别7个或9个)。3)、二级集分水器主管经地下室内最终汇集到一级集分水器,一级集分水器位于地源热泵机房内。1.3 本工程地质条件特点分析 1、地层层序及分布特征本工程施工区域地下120m范围内主要由粘性土、粉性土及砂性土组成,地质时代分属全新世、晚更新世;全新世土层(Qh)共分为四个大层,土层序号为、层,一般厚度为5152m;晚更新世土层(Qp3)共分为两大层,土层序号为、层,厚度大于60m,未钻穿。2、
7、地层结构特点表拟建场地第四系较厚,一般320360m。110m以浅地层构成表现出如下特点: (1)拟建场地第四纪地层属于河口、砂岛地层结构区,为晚期河口沙坝-三角洲平原沉积形成,分布有浅部粉土层3层,厚度一般1517m;第、和土层缺失。全区粉土、砂土层的累计厚度一般67m,约占总厚度的61%。(2)分布有第二承压含水层层,从上往下颗粒逐渐变粗,上部以砂质粉土、粉砂为主,中部以细砂为主,底部以含砾中粗砂、砾砂岩性为主。序号土层序号地层时代土层名称层底埋深(m)层厚(m)成因类型土层描述1素填土0.41.5人工含有机质、植物根茎21Qh3灰黄色粘质粉土1.21.320.720.760.80滨海河口
8、含云母、黑色有机质及氧化铁斑点33灰色砂质粉土16.819.915.6017.3919.90滨海河口含云母、有机质及少量贝壳碎屑,局部夹薄层粘性土4Qh2灰色淤泥质粘土21.4522.02.1.3.424.65滨海浅海含云母、有机质及少量贝壳碎屑,局部夹少量粉砂51Qh1灰色粘土36.038.414.5515.7516.90滨海、沼泽含云母、贝壳碎屑,见少量螺壳碎屑,局部夹薄层粉砂62灰色粉质粘土50.251.1511.8013.2215.15滨海、沼泽含云母,局部夹少量贝壳碎屑,局部夹薄层粉土72Qp32粉质粘土、粉砂互层62.066.011.8013.0514.85河口滨海含云母,局部夹少
9、量贝壳碎屑,薄层粘性土81Qp31灰色粉砂71.472.55.508.139.50滨海河口含云母、贝壳碎屑及少量螺壳碎屑,加少量粘性土。92灰色含砾中粗砂73.575.02.102.803.50滨海河口由云母、砾石,砾径约2-6mm,偶见少量贝壳碎屑及螺壳碎屑103灰色细砂94.496.019.6021.3023.50滨海河口含云母、贝壳碎屑及少量螺壳碎屑,颗粒较均匀。114灰色砾砂未钻穿未钻穿滨海河口由云母、砾石,砾径约5-10mm,见较多贝壳碎屑。表1-1 地层结构表3、岩土体热物性参数将现场钻探采取的岩心样,进行室内热物性测试,拟建场地深部各层岩土体热物参数测试结果见表1-2。表1-2
10、岩土体热物参数表野 外 编 号取 土 深 度土 名热物性参数备注 导热系数比热容热扩散系数CpmW/mkKJ/kgkm2/hZK2-183980.50-0.80灰黄色粘质粉土1.700 1.50030.0022 ZK2-183996.00-6.30灰色砂质粉土1.7881.42060.0024ZK2-1840018.00-18.30灰色淤泥质粘土1.1371.71830.0014ZK2-1840130.00-30.30灰色粉质粘土1.3641.58680.0017ZK2-1840242.00-42.30灰色粉质粘土1.6051.45720.0021ZK2-1840354.00-54.30灰色粉
11、质粘土1.6991.40950.0023ZK2-1840466.00-66.30灰色粉砂1.8161.20850.0028ZK2-1840572.00-72.30灰色中砂2.3501.10250.0039ZK2-1840684.00-84.30灰色粉砂1.8571.35290.0026ZK2-18407102.00-102.30灰色砾砂2.4170.98910.00444、结合该项目地层特点,地源热泵施工将存在以下难度:1)该地层情况上部以砂质粉土、粉砂为主,中部以细砂为主,底部以含砾中粗砂、砾砂岩性为主,从上往下颗粒逐渐变粗。而地源热泵竖埋管成孔深度约为120m,竖孔下部含沙量大、流动性强,
12、极易造成塌孔现象发生,影响下管质量;2)由于层含有第二层承压水,竖埋管施工将两层承压水与地面沟通,使得承压水头沿竖孔上升。鉴于地埋管钻孔数量多,且均穿透地下含水层,而且地下承压水水量丰富,施工措施若达不到要求,极易发生渗水、冒沙,严重是发生管涌,造成基坑坍塌、淹坑事故,施工时必须予以重视;3)该项目桩基采用PHC(500600)管桩,该形式桩基承载力是依靠桩身摩擦力和底部端承力共同作用,且在施工中产生挤土效应。地源热泵竖埋孔成孔应制定有效措施,减少相互影响,否则竖埋孔将被挤压缩径成为桩基施工中的释放孔,即无法满足竖埋管要求,同时也对桩基本身的摩擦力造成不利影响;4)地源热泵地埋管工程分为竖埋管
13、和横埋管两部分,由于横埋管置于基坑底板底部,为减少基坑扰动和施工工期,竖埋管将先于土方开挖实施。地埋管工程将贯穿于桩基施工、土方开挖、基坑施工等阶段,穿插作业,对地埋管成品保护要求高;5)根据上海施工案例结合本项目特点,基坑围护极有可能采用深层搅拌桩重力坝作为挡土和止水帷幕,该围护形式受天气、施工因素影响较多,当位移过大或不均匀位移时容易发生漏水现象,同时基坑开挖底部处于砂质粉土层,局部饱含滞水,将会对水平管施工造成较大困难;1.4 本工程项目难点的应对及处理措施 根据我司以往的施工经验以及对上海地区地质资料的把握,我司将采用先打孔埋管后开挖的施工工艺,并针对项目施工特点、难点制定科学、有效的
14、施工措施,确保项目管理、施工目标的实现。1、 由于土壤源换热器埋于地下,属隐蔽工程,难以维修更换。因此地埋管施工关键参数:孔位、孔径、孔深、孔斜、回填料、施工工艺,应当根据地质条件及岩土体热物性加以综合分析,并提供保证措施。1) 机械设备的选择根据松散层的易钻性的特点,可选用XY1型等钻进能力为120150米的钻机,钻头为三翼钻,采用正循环钻进,当上部填土层很松散易塌孔时,可采用2m井口保护管,泥浆能起到冷却钻具,带出岩屑,保护孔壁的作用,泥浆比重宜在1.11.25 kg/L粘度1825S,失水量10ml/min。根据该工程上部粘性土地层的缩径、下部砂性土容易塌孔问题,一是要控制钻机速度,采用
15、“高压、慢进”成孔;二是利用膨润土配置泥浆或调制泥浆比重,起到护壁作用,对于含沙量较大部位,钻进过程中泥浆比重易大于1.4; 2) 孔深孔深约为120m,考虑到地层下部砂层厚,泥浆中会有砂粒在起钻时会沉淀,产生沉渣而使下管不能达到设计深度位置,所以为预防沉渣,钻孔钻进时深度增加等措施,确保地埋管下到设计管底标高。PE管采用钻杆送到设计标高来控制下管深度。为确保地埋管顶底深度达到一致,采用水准仪测量各孔口标高,然后转换成各孔埋深,埋管长度误差须控制在0.5。3) 孔斜地埋管钻孔的垂直度好坏,直接影响下管顺利与否,最为严重的是孔斜超过限度,钻进中钻头会危及周边已埋设好的地埋管,使管道破坏而报废。最
16、大容许孔斜与孔径的最大容许位移及孔深有关,本次设计孔间距为4.2米,要求孔斜控制不大于0.5。保证垂直度,防止孔斜措施,可采用稳定性好的钻机;施工时做到“三点一线”,发现问题及时纠正。经过上述分析,地埋管关键参数可归纳如下:表1-4 地埋管关键参数表序号内容单位优良合格不合格1孔位位移mm2020602602孔径mm1501301501303孔深m1151151171154孔斜0.30.30.50.52、我司在施工时主要在成孔、注浆和回填等方面采取严格的措施。主要有严格控制钻孔的垂直度,选择优良的回填材料,在垂直埋管下入孔内后及时注浆回填,严格控制回填质量来保证。1) 具体工艺:注浆:本次回填
17、采用加压回填方式,回填泵采用高压力的活塞泵,高压注浆管下入孔底后注浆,边注边提升钻具。注浆回填材料下部采用地埋孔回填材料,水泥、膨润土、黄沙按照设计要求配置混合浆料作为回灌材料回填。2) 注浆注意事项注浆采用高压注浆泵,通过地质钻杆将将回填料从孔底注入。为保证注浆的密实度及连续性,从孔底注浆,注浆至溢出孔外结束,然后边注浆边拔杆直至回填到井口;注浆分三次注浆,第一次为孔底,第二次为0.5H处,第三次为0.25H处,最后在孔口位置进行补浆(H为钻孔深度),待灌浆完成后,采用人工回填黄砂进行封孔。 图1-13、在竖埋管与桩基施工作业时,应避免交叉作业,以桩基施工为先、竖埋管施工为后的流水作业施工。
18、根据桩基施工产生挤土效应的影响范围,划定书埋管施工区域;对于施工区域距离无法满足时,可考虑施工间歇时间满足48小时以上方可施工;竖埋孔施工完成后应及时注浆回填,保证孔内密实度啊,减少成孔造成桩基周围土体的松弛。4、针对施工现场情况,安排挖机进行场地平整,若有杂填土则需清理至原状土,保证孔位1米范围内无块状硬实物掉入孔内,提高成孔质量,加快成孔速度,避免不必要的废孔情况发生。5、根据我单位以往基坑施工经验,将按照“桩基施工 竖埋管施工 土方开挖 水平管施工 垫层基础施工”流水作业施工,即先沉管、再开挖、后接管,该程序不仅减少施工工期,而且将挖机对管材的影响降到最低。在地埋管施工时应确保施工钻机与
19、静压桩机保持1.5L距离(L为静压桩桩长),避免进入桩基影响较大范围内。图1-2开挖时的注意事项:下管时管顶部的标示部分长度为0.5米,PE管定制长度为115.5米。根据施工经验,基坑开挖至接近底面标高时我司派专人根据孔位观察管头,当开挖至人工清土标高后,用石灰作好标识。到离基坑底2米时则严格控制开挖速度,到离基坑1.5米时,埋管四周1米范围内人工开挖,以保护管材不受破坏。6、针对土方开挖后,基坑面临坑底图层中滞水和深层承压水影响,为满足施工作业要求,地源热泵施工应配合基坑降水施工进行。首先基坑开挖前设置疏干井和承压降水井,分别疏干浅层滞水和控制承压水头,保证地下水标高降至开挖面下1米左右。其
20、次竖埋管施工时针对地下承压水进行回填注浆封孔,起到封堵地下水的效果。第三在基坑开挖时,制定以下应急措施: 基坑分层开挖前,应密切关注地下水和承压水水位高度,开挖时安排施工人员密切关注开挖深度,一旦发现管涌、透水现象,暂停开挖确保水头稳定,利用土方进行局部围堵,然后利用压密双液注浆进行封堵。 基坑开挖后,竖埋孔处发生渗水或返水现象,将立刻在竖埋孔周边200mm处,并排振动插入注浆管,深度为610米,利用 Y 型头连接两个管路,在其中一管中首先泵入水泥浆液,在另一根管中泵入水玻璃溶液,由于水玻璃的凝结固化作用,增强封闭效果同时填补可能存在的裂隙,继续原地注浆15min,然后停止送入水玻璃溶液,而边
21、往上拔管、边注入水泥浆液,用以填补钻孔形成的洞,浆时注浆管压力可控制在1.01.5MPa之间。双液注浆浆液的配比:A液 水:水泥 =0.5:1水泥选用普通硅酸盐水泥,标号为P.C32.5。B液 水玻璃选用波宽度为35-40blA液:B液=1:1初凝时间 : 45秒凝固强度 : 3-4Mpa/2h施工参数: 注浆压力:0.3-0.8Mpa注浆流量:25-35 l/min注浆时启动注浆泵,通过2台注浆泵2条管路同时接上Y型接头从H 口混合注入孔底被加固的土体部位,注浆过程中应尽可能控制流量和压力,防止浆液流失。 主要应急设备材料一览表表1-5 主要应急设备材料一览表序号设备材料名称单位数量规 格备
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