[发明专利]一种静钻根植能量桩及其施工方法

说明书

本发明涉及一种静钻根植能量桩，包括下部竹节预制桩、中部圆柱预制桩、上部圆柱预制桩、桩底水泥浆、桩周水泥浆、换热管和漏斗形接头；下部竹节预制桩由竹节与桩身构成，下部换热管呈U形布置于桩身内，下部换热管的进出水位置为漏斗形母接头；中部圆柱预制桩与下部竹节预制桩焊接相连，中部换热管呈Ⅱ形布置于桩身内，中部换热管底部进出水位置为漏斗形公接头，漏斗形公接头与下部竹节预制桩的漏斗形母接头配合相连。本发明的有益效果是：本发明的静钻根植能量桩由多节预制桩拼接而成,内置换热管,解决了地热换热管在拼接式预制管桩中的布设和快速拼接的难题，实现了地源热泵系统与静钻根植桩的有效结合。

技术领域

本发明涉及一种静钻根植桩，具体涉及一种静钻根植能量桩及其施工方法，属于桩基础和地源热泵技术领域。

背景技术

20世纪90年代，地源热泵在我国推广应用，虽然地源热泵具有稳定性好、节能高效、使用寿命长等优点，但也存在初期投资偏高、大量占用地下空间以及系统复杂，安装难度大等方面的不足，从而制约了其大面积的推广应用。国内外学者和工程师一直在不断尝试地热能利用的新工艺和新方法。近年来，在传统地源热泵技术的基础上，发展了与桩基工程结构协同施工的新的建筑节能技术——“热交换桩技术”，也称“能源桩”、“能量桩”，该技术主要是在桩基础内植入地下热交换管路系统，将地埋管地源热泵与建筑桩基础结合起来，即形成热交换桩系统，从地层获取浅层地温能。在能源桩中将热交换管与桩基紧密结合，保证了换热系统的稳定性、耐久性，较一般地下埋管地源热泵系统造价低。从而解决了地源热泵技术推广占地和成本高的两个主要障碍，同时有助于减少热泵压缩机在加热和冷却建筑物时的热活跃度。

申请号为200810159583.7的专利“桩埋螺旋管式地源热泵系统的地热换热器的传热方法”公开了一种在建筑物基础钻孔灌注桩钢筋笼上绑扎埋设螺旋管式传热管，地源热泵传热管埋设与建筑物桩基础打设同时进行的技术方案。申请号为201310441978.7的专利“一种预制能量桩的施工方法”公开发了一种预制能量桩的施工方法，其特征在于：传热管埋设在空心钢管内，空心钢管替代传统实心钢筋作为预制桩主筋；为了连接预制桩中的传热管，在预制桩靴和预制桩帽内预埋传热弯管和传热管接头。申请号为201310459205.1的专利“能源桩及其系统”公开了一种能源桩，其包括一桩体以及一设置于所述桩体的内部的换热管，所述桩体设置于地下，所述桩体为由水泥、粉煤灰和碎石组成的复合体，所述换热管在所述桩体内部形成一导热通路。

现有预制能源桩因静压或锤击沉桩过程易导致桩体破坏，从而可能影响热交换管的完好性，而钻孔灌注能源桩因钻孔灌注桩造价高、质量不稳定、单桩施工时间长，且泥浆排放污染环境，不符合低碳环保的发展理念，难以大面积推广应用。由于静钻根植桩是通过钻孔、扩底、注浆及植桩等系列工艺形成的一种桩基础，具有泥浆排放量少，施工过程非挤土，对环境影响小等优点，目前暂无地源热泵系统与静钻根植桩结合的能量桩，在静钻根植桩内埋置换热管对于软土地区推广使用环境友好的地源热泵系统具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种静钻根植能量桩及其施工方法。

这种静钻根植能量桩，包括下部竹节预制桩、中部圆柱预制桩、上部圆柱预制桩、桩底水泥浆、桩周水泥浆、换热管和漏斗形接头；下部竹节预制桩由竹节与桩身构成，下部换热管呈U形布置于桩身内，下部换热管的进出水位置为漏斗形母接头；中部圆柱预制桩与下部竹节预制桩焊接相连，中部换热管呈Ⅱ形布置于桩身内，中部换热管底部进出水位置为漏斗形公接头，漏斗形公接头与下部竹节预制桩的漏斗形母接头配合相连，中部换热管顶部进出水位置为漏斗形母接头；上部圆柱预制桩与中部圆柱预制桩焊接相连，上部换热管呈Ⅱ形布置在桩身内，上部换热管底部进出水位置为漏斗形公接头，漏斗形公接头与中部圆柱预制桩的漏斗形母接头配合相连，上部换热管顶部进出水口与地源热泵系统相连；桩底水泥浆分布在下部竹节预制桩底部；桩周水泥浆分布在预制桩周，并在桩底水泥浆以上，外径小于桩底水泥浆。

作为优选：竹节与桩身形成凹凸相间的混凝土异形预制桩。