地源井回填技术

地源热泵回填灌浆技术

发表于《中国建设信息供热制冷》 2009.11

北京奥运会主体育场—鸟巢，312口地源热泵换热井孔。

1.地源热泵回填技术的重要性

地源热泵以高效、节能、环境保护的特性已经被广大专业人士所熟知和接受。地下换热系统高压回填灌浆技术是重要问题。

2.关于井孔回填灌浆设计

2.1井孔填料选择

在进行井孔填料选择时，我们必须以地质勘察和岩土热物性参数的测试的结果为基础，根据不同地质条件选择不同的回填材料。比如在华东地区相对坚硬致密、渗透系数较小砂岩上使用风钻成孔后，选择水泥、石英砂、膨润土和水的混合物进行回填就会获得较好的换热和封井效果。然而，如果在华中地区地下水较丰富、强风化泥岩为主的地质情况下，使用水循环地质钻机成孔后，如果仍选用水泥砂浆回填，就很难达到提升换热效果和封井的目的。因为，强风化泥岩的空隙容易使砂浆泄露，无法充满井孔，而丰富的地下水也使井孔内浆料的凝结难度加大。这种情况下，可以采用加入环保絮凝剂的混凝土进行封井。此外，也可只在基岩层表面以下至少保证5米深度的灌浆回填封井，而基岩表面5米以下的空间，由于换热管道充分与水接触，换热工况较好，在不存在串层，不会污染隔水层下饮用水层的情况下，可以只重力回填粒径较大的砂，而不必全井孔封井。

灌浆材料的热物性选择可参照《地源热泵工程技术规范》附录B提供的常用灌浆材料表格。涉及浆料封井性能等工程适用性方面的资料虽然还比较难于获得，在设计时也应充分予以考虑。

3.关于井孔回填灌浆设备和施工

在多数情况下，我们都需要使用机械高压灌浆设备进行灌浆封井。国内虽然暂时缺乏专用的灌浆设备，但是由于国内混凝土泵送技术的飞速发展，很多厂家可将用于建筑结构施工的混凝土泵送设备稍加改进，就可用于地源热泵井孔灌浆施工。主要用活塞式或螺杆式砂浆泵设备灌浆。

4.回填灌浆

为了突破地源热泵需要大量可供成孔面积的发展瓶颈，近年来我们大量成功应用了在结构底板下、基坑内成孔埋管的地源热泵系统，在这种系统中，我们也需要采用合理的成孔工艺和严格的灌浆措施，严格避免对结构基础持力层产生的有害扰动，比如灌浆回填不实造成的持力层空洞，或地下管涌未灌浆封闭造成的持力层水浸软化等。所以，从现代建筑技术的角度，地源热泵钻井施工都需要认真的执行回填灌浆的技术工艺。