一种地源热泵竖埋管原浆自然回流补填法

摘要

一种地源热泵竖埋管原浆自然回流补填法，该法在相邻两竖埋孔之间开设连接槽，在开设某竖埋孔时溢出的钻孔原浆可经由连接槽流至已完成孔底返浆回填的其它竖埋孔中开始自然沉淀，最后用黄沙对完成自然沉淀的竖埋孔的孔口进行封口回堵。本方法不仅回填密实、换热效果好，而且不会影响工期。

说明书

技术领域

本发明属于地源热泵系统地埋管技术领域，具体涉及一种地源热泵竖埋管原浆自然回流补填法，适用于黏土、砂岩等土质、软弱岩质的土壤源地源热泵地埋管施工，尤其适用于对热损耗要求高的大型站房地源热泵地埋管工程施工。

背景技术

地源热泵是利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的特点，通过输入少量的高品位能源（电能），即可实现能量从低温热源向高温热源的转移，在冬季，把土壤中的热量“取”出来，提高温度后供给室内用于采暖；在夏季，把室内的热量“取”出来释放到土壤中去，并且常年能保证地下温度的均衡。

对于地埋管换热系统的施工，地源热泵系统工程技术规范GB50366-2005有明确的规定：竖直地埋管换热器U形管安装完毕后，应立即灌浆回填封孔，当埋管深度超过40M时，灌浆回填应在周围临近钻孔均钻凿完毕后进行；竖直地埋管换热器灌浆回填料宜采用膨润土和细砂(或水泥)的混合浆或专用灌浆材料，当地埋管换热器设在密实或坚硬的岩土体中时，宜采用水泥基料灌浆回填。

传统土壤源地源热泵在大型客站实际运用过程中一直存在换热管回填不密实、换热效果不好、地埋PE管漏水等技术难题，从而影响系统使用，具有较大质量技术风险。

中国专利：申请公布号为CN104631463A，申请公布日为2015年5月20日的发明专利公开了一种地源热泵深井回填灌浆方法，包括以下步骤：在深井中设置完换热管之后或同时将灌浆长管插入深井底部；回填浆料由砂浆输送泵通过长管输送至深井底部，从底部灌浆反压充填井道，浆料液面逐步上溢形成背压；当背压达到第一压力时，开始提升所述长管，实现边灌浆边提升且将背压维持在第二压力与第一压力之间，直至浆料从井口溢出，灌完整个深井。该发明采用的反压充填方式只能保证深井下段的回填密实度，而深井上段的回填浆料粘稠度低、不密实，因此依然存在一定的质量技术风险。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的回填不密实、换热效果不好的问题，提供一种回填密实、换热效果好的地源热泵竖埋管原浆自然回流补填法。

为实现以上目的，本发明的技术方案如下：

一种地源热泵竖埋管原浆自然回流补填法，依次包括以下步骤：

步骤一、在一号竖埋孔附近开设一泥浆坑以及连通泥浆坑与一号竖埋孔的一号连接槽，并在泥浆坑内放置钻孔泥浆循环泵；

步骤二、在一号竖埋孔内下管后，先采用所述钻孔泥浆循环泵对一号竖埋孔进行孔底返浆回填，再开设连通一号竖埋孔与二号竖埋孔开设处的二号连接槽，然后在二号竖埋孔开设处开设二号竖埋孔，此时，开设二号竖埋孔过程中溢出的钻孔原浆通过二号连接槽、一号竖埋孔、一号连接槽流向泥浆坑，并在一号竖埋孔内开始自然沉淀；

步骤三、在二号竖埋孔内下管后，先采用所述钻孔泥浆循环泵对二号竖埋孔进行孔底返浆回填，再开设连通二号竖埋孔与三号竖埋孔开设处的三号连接槽，然后在三号竖埋孔开设处开设三号竖埋孔，此时，开设三号竖埋孔过程中溢出的钻孔原浆依次通过三号连接槽、二号竖埋孔、二号连接槽、一号竖埋孔、一号连接槽流向泥浆坑，并在二号竖埋孔、一号竖埋孔内开始自然沉淀；

步骤四、依次重复步骤三，直至完成开设N号竖埋孔，其中，N＞3；

步骤五、用黄沙对完成自然沉淀的竖埋孔的孔口进行封口回堵。

所述步骤二、步骤三中，自然沉淀的时间为6‐20天。

所述步骤二、步骤三中，孔底返浆回填是指采用钻孔泥浆循环泵通过其伸向竖埋孔底部的灌浆管灌注浆料，且在灌注浆料的同时提升灌浆管。

所述步骤二、步骤三中，钻孔原浆的泥浆比重为1.2‐1.5。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明一种地源热泵竖埋管原浆自然回流补填法在相邻两竖埋孔之间开设连接槽，使得在开设某竖埋孔时溢出的钻孔原浆可经由连接槽流至已完成孔底返浆回填的其它竖埋孔中开始自然沉淀，即实现了原浆自然回流补填，一方面，该法可有效增加竖埋孔上段的回填密实度，另一方面，采用钻孔原浆回流补填，保证了竖埋孔内回填材料的综合岩土导热系数与原土壤源接近，能够有效提高换热管与地耦孔壁之间的换热效果，减少热损失，同时，自然沉淀的过程与后续竖埋孔的施工同时进行，不会影响工期。因此，本发明不仅回填密实、换热效果好，而且不会影响工期。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

一种地源热泵竖埋管原浆自然回流补填法，依次包括以下步骤：

步骤一、在一号竖埋孔附近开设一泥浆坑以及连通泥浆坑与一号竖埋孔的一号连接槽，并在泥浆坑内放置钻孔泥浆循环泵；

步骤二、在一号竖埋孔内下管后，先采用所述钻孔泥浆循环泵对一号竖埋孔进行孔底返浆回填，再开设连通一号竖埋孔与二号竖埋孔开设处的二号连接槽，然后在二号竖埋孔开设处开设二号竖埋孔，此时，开设二号竖埋孔过程中溢出的钻孔原浆通过二号连接槽、一号竖埋孔、一号连接槽流向泥浆坑，并在一号竖埋孔内开始自然沉淀；

步骤三、在二号竖埋孔内下管后，先采用所述钻孔泥浆循环泵对二号竖埋孔进行孔底返浆回填，再开设连通二号竖埋孔与三号竖埋孔开设处的三号连接槽，然后在三号竖埋孔开设处开设三号竖埋孔，此时，开设三号竖埋孔过程中溢出的钻孔原浆依次通过三号连接槽、二号竖埋孔、二号连接槽、一号竖埋孔、一号连接槽流向泥浆坑，并在二号竖埋孔、一号竖埋孔内开始自然沉淀；

步骤四、依次重复步骤三，直至完成开设N号竖埋孔，其中，N＞3；

步骤五、用黄沙对完成自然沉淀的竖埋孔的孔口进行封口回堵。

所述步骤二、步骤三中，自然沉淀的时间为6‐20天。

所述步骤二、步骤三中，孔底返浆回填是指采用钻孔泥浆循环泵通过其伸向竖埋孔底部的灌浆管灌注浆料，且在灌注浆料的同时提升灌浆管。

所述步骤二、步骤三中，钻孔原浆的泥浆比重为1.2‐1.5。

本发明的原理说明如下：

本发明向传统的孔底返浆回填工艺中引入钻孔原浆自然回流补填技术形成了改进的回填工艺，弥补了现有工艺存在的竖埋孔上段回填不密实的缺陷，且满足环保要求，可避免地表污染物渗漏到地埋孔中，防止不同含水层水质的混合串通以及自流井水由地耦孔向上喷漏等。

自然沉淀：本发明中原浆自然沉淀的时间较长，达6‐20天，可保证回填效果好，密实度高。

步骤五：该步骤采用黄沙对竖埋孔的孔口进行封口回堵，保证了泌水性良好、封口密实。

实施例1：

一种地源热泵竖埋管原浆自然回流补填法，依次包括以下步骤：

步骤一、在一号竖埋孔附近开设一泥浆坑以及连通泥浆坑与一号竖埋孔的一号连接槽，并在泥浆坑内放置钻孔泥浆循环泵；

步骤二、在一号竖埋孔内下管后，先采用所述钻孔泥浆循环泵对一号竖埋孔进行孔底返浆回填，再开设连通一号竖埋孔与二号竖埋孔开设处的二号连接槽，然后在二号竖埋孔开设处开设二号竖埋孔，此时，开设二号竖埋孔过程中溢出的钻孔原浆通过二号连接槽、一号竖埋孔、一号连接槽流向泥浆坑，并在一号竖埋孔内开始自然沉淀，其中，所述孔底返浆回填是指采用钻孔泥浆循环泵通过其伸向竖埋孔底部的灌浆管灌注由钻孔原浆、膨润土以及水混合而成的泥浆比重为1.4的混合浆，且在灌注混合浆的同时提升灌浆管，所述钻孔原浆的泥浆比重为1.5，所述自然沉淀的时间为15天；

步骤三、在二号竖埋孔内下管后，先采用所述钻孔泥浆循环泵对二号竖埋孔进行孔底返浆回填，再开设连通二号竖埋孔与三号竖埋孔开设处的三号连接槽，然后在三号竖埋孔开设处开设三号竖埋孔，此时，开设三号竖埋孔过程中溢出的钻孔原浆依次通过三号连接槽、二号竖埋孔、二号连接槽、一号竖埋孔、一号连接槽流向泥浆坑，并在二号竖埋孔、一号竖埋孔内开始自然沉淀，其中，所述孔底返浆回填是指采用钻孔泥浆循环泵通过其伸向竖埋孔底部的灌浆管灌注由钻孔原浆、膨润土以及水混合而成的泥浆比重为1.4的混合浆，且在灌注混合浆的同时提升灌浆管，所述钻孔原浆的泥浆比重为1.5，所述自然沉淀的时间为15天；

步骤四、依次重复步骤三，直至完成开设十六号竖埋孔；

步骤五、用黄沙对完成自然沉淀的竖埋孔的孔口进行封口回堵。

实施例2：

步骤同实施例1，不同之处在于：

所述步骤二、步骤三中，钻孔原浆的泥浆比重为1.4，自然沉淀的时间为20天。

实施例3：

步骤同实施例1，不同之处在于：

所述步骤二、步骤三中，钻孔原浆的泥浆比重为1.2，自然沉淀的时间为6天。