寒区隧道地源热泵型防冻保暖技术地温测试方法及要求

1、寒区隧道地源热泵型防冻保暖技术地温测试方法及要求兰孝龙哈尔滨新中建岩土工程勘察有限公司哈尔滨150000摘要：地温测试是寒区隧道地源热泵型防冻保暖技术工程地质勘察的关键, 其结果是寒区隧道地源热泵设计的依据，其结果的准确性直接影响着工程处理措 施的合理性。木文研究目的就是通过对寒区隧道地温测试工作的总结来进行地温 测试关键技术的研究，详细介绍隧道寒区隧道围岩地温测试的测试方法及要求。一、刖吕寒区隧道地源热泵型防冻保暖技术是将传统土壤源地源热泵热交换管植入 到隧道衬砌结构中，将隧道衬砌结构作为热交换构件，吸收隧道围岩中的地温能。该项技术将土壤源地源热泵与隧道衬砌结构紧密结合在一起。隧道衬砌热交

2、换管的取热能力受隧道地质条件、地形地貌、气象条件、隧道通风、衬砌和保温 层等多方面因素影响，为确保寒区隧道地源热泵型防冻保暖技术设计计算安全可 靠，必须开展寒区隧道地源热泵型防冻保暖技术地质勘察工作。勘查内容应包括 隧道的工程地质勘察、围岩地温测试、洞口气象监测、以及围岩热物理性测试。围岩地温测试、洞口气象监测、以及围岩热物性测试，在满足现有的地源 热泵系统工程技术规范gb50366-2009和地面气象观测规范第17部分：自 动气象站观测qx/t61-2007的相关要求的基础上，结合隧道工程自身特点，如 保温层设置的位置、隧道衬砌的结构、洞深埋藏的深浅等特点，从而制定切实而 可行的勘查内容和要

3、求。木文将详细介绍隧道围岩地温测试的测试方法及要求。二、地温测试的测试方法及要求2.1监测仪器地温监测可使用pt100钳电阻温度传感器（见图2.27）o温度读数采用数显 读数仪。按照地源热泵系统工程技术规范gb50366-2009的相关规定，地温测量误差不应大于±0.2°c。2.2测点布置寒区隧道地源热泵型防冻保暖系统取热段的热交换管周围围岩地温的高低， 决定了热交换管的换热能力，地温测试孔的深度应根据隧道取热段热交换管所在 位置处的埋深确定，测试孔的孔底标高不高于隧道路面标高，隧道围岩地温测试 孔与隧道的水平距离不小于5m。隧道围岩地温监测应采用在测试孔中布置

4、温度 传感器的方法。测点布置间距如下:在地表以下3m范围内，测点间距宜小于50cm； 在地表以下3m-15m范围内，测点间距宜小于300cm；在地表15m以下，测点 间距宜小于1000cm。地温测试孔的位置及测点布置如图2所示。图2地温测点布置图2.3测试孔的钻孔地温测试孔的直径为110mm,钻孔的孔底标高与隧道路面标高相同，钻孔 距离隧道的水平距离不小于5m。地温测试孔钻孔相关要求可参照岩土工程勘 察规范gb2009进行。钻孔现场操作如图3所示。图3地温测试孔现场施工图2.4传感器的安装(1) 仪器检测 仔细检查各个测点位置处导线是否有破损。如果有破损，需新用防水胶布 包扎，以防止水渗入；

5、检查测试头处各金属触点是否导电良好、是否变形、是否有锈蚀。如果有， 必须修理或清理； 核实导线编号，检查绳长及测点数； 室内检测传感器的精度，确保传感器的精度满足测试要求。(2) 传感器下放在测绳端部悬挂一个重物以使传感器下放到指定位置，最后将测绳上部固定在距离孔口 一定距离的木桩上。2.5钻孔冋填钻孔冋填采用干燥、洁净的粉细砂冋填夯实，在冋填过程中，为了防止损坏 传感器和测线，首先应该将钻孔内注水，将整个钻孔都充满水，沿钻孔壁缓慢地 冋填砂子。如果试验场地无法提供试验用水，可利用引流的办法进行冋填，在孔口与钻 孔内水位之间下放一根直径为5cm的pvc管,然后将砂子从管内回填至钻孔中， 当砂子

6、达到pvc下端吋，应该一边拔管一边向管内灌砂。2.6测线保护钻孔冋填至孔口 0.5m吋，将所有测线的外端穿过一根长为0.8m的直径为 5cm的pvc管，再用粘性土或水泥砂浆将pvc管与钻孔之间的环状间隙回填密 实。孔口填土要略高于地面，避免有水汇聚。为保护测线的外露部分，在钻孔周 围用砖砌一个长、宽、高均为40cm的保护结构，然后将外露的测线盘好，用塑 料布包裹好放在保护结构中，并用方形的木板盖在结构上方。2.7数据采集(1) 因钻孔扰动了隧道围岩的原始温度场，应在钻孔周围围岩的温度恢复 至原始温度后，才能进行监测，恢复吋间为1周。围岩地温监测频率为每周监测 一次，总监测次数为3次，取3次围岩

7、温度读数的平均值作为围岩平均地温。(2) 地温测试完成后，要对数据进行复查，复查一般有4种方法：检查 前后的电阻值，电阻值都会在一定的范围内，出现突显异常的情况不多，如果有， 对该点要进行复测；随机对几个关键深度处的电阻值进行复测，如有异常则立 即复测；与前一次测试值进行对比，如有异常则立即复测；在现场及吋用电 脑进行计算，绘制地温曲线，曲线光滑，则地温测试正常，如果有突兀点，贝ij要 进行复测。三、结论本文通过对寒区隧道围岩地温测试工作的总结和研究，形成了一套经施工验 证口适合于寒区隧道地源热泵勘察的地温测试关键技术，关键性技术涉及监测仪 器、测点布置、测试孔的钻孔、传感器的安装、钻孔冋填、测线保护和数据采集。 熟悉掌握地温测试的各个环节是获取准确地温数据的关键。参考文献：1 2005 g b.地源热泵系统工程技术规范 d., 2009.2 俞卫平，周诗健，王伟地面气象观测规范j. 2003.3 吴紫汪，赖远明，臧恩穆.寒区隧道工程m.海洋出版社