[发明专利]一种新型布管形式的钻孔灌注能量桩及其施工方法

说明书

本发明属于土木建筑工程技术领域，具体公开了一种新型布管形式的钻孔灌注能量桩及其施工方法，其中装置包括灌注桩，设置于灌注桩内的传热管，与传热管进口联通的水泵，以及与传热管出口联通的集热器，所述水泵和集热器均与换热结构联通，所述灌注桩由多个钢筋笼分段下放焊接而成，每个钢筋笼由顶部钢筋笼、底部钢筋笼和中间部钢筋笼三段组成，每段钢筋笼顶部和底部均焊有钢筋箍环，所述传热管穿过钢筋箍环绑扎到钢筋笼上，所述传热管经过水泵和换热结构之后通向集热器，本发明具有结构简单，施工方便快捷的优点。

技术领域

本发明属于土木建筑工程技术领域，尤其涉及一种新型布管形式的钻孔灌注能量桩及其施工方法。

背景技术

浅层地热能是一种清洁、可持续利用能源，造价低、使用方便、最重要的是分布范围广，应用前景很可观，能量桩技术就是利用下部地层中稳定、持续的地热对上部结构进行热交换：冬季可进行供热；夏季可进行降温或制冷，目前对于能量桩的利用停留在中、小工程上，大、特大工程利用甚少。

灌注桩对于能量桩用于大工程上有重要的意义，目前大直径灌注能量桩没有推广应用主要因为施工工序复杂、钢筋笼分段下放传热管布置困难、传热管容易出现被电焊或者混凝土导管破坏的情况、质量不稳定等因素影响，因此，如何解决上述问题以及选取最合适的布管方式是广大科研技术人员亟待解决的问题。申请号为201820023683.6的专利文件公开了一种地源热泵能量桩，该方法设置上下连接的圆形管段，将换热管进行分支创新，提高换热效率，分解了换热管路在轴向上受到的应力，避免桩顶施加荷载后，桩内的换热管路承受较大的应力而变形甚至断裂，但该方法换热管需要重新改造，造价高昂且质量没有保证；申请号为CN201710294328.2的专利公开了一种基于深层埋管及能源桩的换热系统及施工工艺，该方法虽然克服了传统地埋管地源热泵系统占用地下空间以及能源桩埋置浅且换热量有限的缺点，提高地热清洁能源利用率，但桩内埋置换热管过短，不能充分利用地热资源，换热管成活率偏低等。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型布管形式的钻孔灌注能量桩及其施工方法，将能量桩推广到大型工程上，克服灌注能量桩施工技术上的一些缺陷与不足，增强灌注能量桩的地热利用率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种新型布管形式的钻孔灌注能量桩，包括灌注桩，设置于灌注桩内的传热管，与传热管进口联通的水泵，以及与传热管出口联通的集热器，所述水泵和集热器均与换热结构联通，所述灌注桩由多个钢筋笼分段下放焊接而成，每个钢筋笼由顶部钢筋笼、底部钢筋笼和中间部钢筋笼三段组成，每段钢筋笼顶部和底部均焊有钢筋箍环，所述传热管穿过钢筋箍环绑扎到钢筋笼上，所述传热管经过水泵和换热结构之后通向集热器。

进一步的，所述传热管布管为多段拼接状，接口处用热熔或者接头对接形成整体回路。

进一步的，灌注桩桩身由受力钢筋，加强箍筋、螺旋式箍筋和混凝土组成，受力钢筋沿桩身圆周均匀布置，加强箍筋在竖直方向上每隔2m焊接在受力钢筋内部，受力钢筋外部采用螺旋式箍筋焊接，传热管在两根受力钢筋中部绑扎到螺旋式箍筋上。

进一步的，所述钢筋箍环为半圆形，钢筋箍环两端分别焊接在每段钢筋笼顶部和底部的加强箍筋上。

进一步的，所述传热管内通有导热液体，导热液体为乙二醇和水的混合物，乙二醇与水的配比为20~40%：60~80%。

一种新型布管形式的钻孔灌注能量桩的施工方法，包括以下步骤：

1）开孔及成孔：在确认桩位、垂直度和前期准备工作符合标准时，进行开孔；

2）绑扎传热管：在钢筋厂对已经焊接好的钢筋笼进行传热管绑扎；

3）吊放并焊接钢筋笼：将绑扎好传热管的每段钢筋笼分段下放至孔内，并依次焊接上部钢筋笼；