[发明专利]一种新型预制能量桩体系及其施工方法

权利要求书

1.一种新型预制能量桩体系，其特征在于，包含连接于基础（2）下的中空桩（3），设置于中空桩（3）内部的交换液（4），连接于中空桩（3）桩顶的封闭装置（7），连接于室内（1）的热交换器、封闭装置（7）和交换液（4）之间的热交换管（5），以及连接于封闭装置（7）和交换液（4）之间的辅助管（6）；

所述中空桩（3）包含中空状的桩身（31）和连接于桩身（31）底端的桩尖（32）；

所述封闭装置（7）包含连接于中空桩（3）桩顶的封堵件（71）、连接于封堵件（71）内部的封堵件纵筋（72）和封堵件箍筋（73）、以及设置在封堵件（71）上的交换管孔（74）和连接孔（75）；所述连接孔（75）对应辅助管（6）设置且至少设置有一个，辅助管（6）包含监测管和/或抽注管以及监测抽注一体管。

2.如权利要求1所述的一种新型预制能量桩体系，其特征在于，所述热交换管（5）为不透水导热材料制成，热交换管（5）自封闭装置（7）上交换管孔（74）穿进，从另一交换管孔（74）穿出，热交换管（5）端部位于交换液（4）中。

3.如权利要求2所述的一种新型预制能量桩体系，其特征在于，所述热交换管（5）中注入水，水在热交换管（5）和室内（1）的热交换器间循环；所述热交换管（5）置入交换液（4）中的面积和长度适应热交换管（5）中注入水温度变化循环所需经历的面积和长度。

4.如权利要求3所述的一种新型预制能量桩体系，其特征在于，所述热交换管（5）在交换液（4）中呈U形、多级U形、W形或螺旋形布置；所述交换液（4）为水，交换液（4）的液面标高为地下土层稳定温度为0℃及以上深度处。

5.如权利要求1所述的一种新型预制能量桩体系，其特征在于，所述桩身（31）涂刷有防水涂料或桩身（31）与交换液（4）间设置有防渗层（9）；所述防渗层（9）包含防渗套筒、防渗膜或防渗薄膜。

6.如权利要求1所述的一种新型预制能量桩体系，其特征在于，所述封堵件（71）尺寸适应中空桩（3）尺寸，封堵件（71）通过混凝土浇筑预制而成；所述封堵件（71）与中空桩（3）连接面处设置有密封涂层、连接顶部设置有密封圈，封堵件（71）底部设置有隔热层；或封堵件（71）通过混凝土现场浇筑而成。

7.如权利要求1所述的一种新型预制能量桩体系，其特征在于，所述封堵件纵筋（72）和封堵件箍筋（73）均间隔布置，所述封堵件纵筋（72）锚入基础（2）内部；或所述封堵件纵筋（72）顶部与封堵件（71）顶部齐平，封堵件（71）与基础（2）间设置有褥垫层（8）。

8.如权利要求1所述的一种新型预制能量桩体系，其特征在于，所述桩身（31）为混凝土管桩、钢管桩、钢筋混凝土管桩或预应力钢筋混凝土管桩；所述桩尖（32）与桩身（31）一体预制、焊接或现场浇筑；或桩身（31）由多段拼装组成，拼装处通过端头钢板焊接或者栓焊结合，并在连接处设置防水和/或防腐层。

9.如权利要求1所述的一种新型预制能量桩体系，其特征在于，所述中空桩（3）在室内（1）的基础（2）范围内间隔布置，中空桩（3）包含承力和非承力两组，承力的中空桩（3）的实际承载强度大于或等于设计承载强度。

10.如权利要求1至9中任意一项所述的一种新型预制能量桩体系的施工方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、根据桩基施工图，确定中空桩（3）的尺寸、材质和分布位置，结合地质和勘测资料确定中空桩（3）嵌入深度和中空桩（3）内交换液（4）的标高；

步骤二、加工中空桩（3）并根据现场实际位置标号，在现场根据标号将中空桩（3）打入或压入地下；

步骤三、结合制作的中空桩（3）加工封闭装置（7），其中，在封闭装置（7）上依照设计要求预留交换管孔（74）和连接孔（75），并且将封堵件纵筋（72）端部伸出封堵件（71）顶部；其中若设置褥垫层（8）则封堵件纵筋（72）顶部与封堵件（71）顶部齐平；

步骤四、将交换液（4）和热交换管（5）置入中空桩（3）中，并将热交换管（5）两端向上伸出；其中，监测和复核交换液（4）标高，使其保持在设计标高处；

步骤五、在中空桩（3）桩顶部安装封闭装置（7），将热交换管（5）自交换管孔（74）穿出，并在连接孔（75）中穿入辅助管（6）；在封闭装置（7）安装前侧面涂抹密封胶，安装后在封闭装置（7）顶部安装密封圈、在底部安装隔热层；或封闭装置（7）通过现场浇筑而成，浇筑前提前绑扎封堵件纵筋（72）和封堵件箍筋（73），根据是否设置褥垫层（8）选择封堵件纵筋（72）的长度，然后现场浇筑并养护；

步骤六、未设置褥垫层（8），将封堵件纵筋（72）与基础（2）中纵筋连接，并施工基础（2）和地上建筑部分；设置褥垫层（8），褥垫层（8）施工完成后施工基础（2）和地上建筑部分；基础（2）和地上建筑部分施工时，将伸出封闭装置（7）和地面的热交换管（5）和辅助管（6）的临时封堵；

步骤七、完成地上建筑施工后，将热交换管（5）与室内（1）的热交换器连接，并将辅助管（6）分别与监测器和水泵连接，由此完成新型预制能量桩体系的施工安装。