本實(shí)用新型屬于建筑節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型結(jié)構(gòu)的預(yù)制地?zé)崮芰抗軜丁?/p>

背景技術(shù)：
：

近年來，能量樁作為新型節(jié)能技術(shù)之一，將傳統(tǒng)的地源熱泵系統(tǒng)的地埋管澆筑在樁基混凝土中，使能量樁兼具結(jié)構(gòu)構(gòu)件和換熱器雙重功能，節(jié)省了高額的鉆孔費(fèi)用和地下空間資源，同時充分利用淺層地?zé)豳Y源為建筑制冷、供熱和提供生活熱水。目前，利用樁體混凝土作為能量的傳遞材料，熱傳遞與交換效率較高，可比傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能30％～50％。盡管現(xiàn)有能量樁技術(shù)取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益，但是仍存在一些問題尚未得到解決，其結(jié)構(gòu)和施工工藝亟待優(yōu)化。目前常用能量樁的樁型中，鋼筋混凝土灌注樁不僅現(xiàn)場施工工藝繁雜、工期長、成本高，而且熱交換管與混凝土彈性模量有較大差異，樁基服役過程中，熱交換管孔洞處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，影響樁基受力；預(yù)應(yīng)力管樁雖然工期、成本較鋼筋混凝土灌注樁低，但是由于樁身預(yù)埋熱交換管，在運(yùn)輸過程中或壓樁過程中容易產(chǎn)生裂縫。因此，在傳統(tǒng)能量樁形式的基礎(chǔ)上，開發(fā)一種對樁基受力影響小、傳熱效率高、工期短、造價低的新型預(yù)制地?zé)崮芰繕毒哂兄匾饬x。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：

本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)提供一種新型結(jié)構(gòu)的預(yù)制管樁能量樁，預(yù)制閉口管樁壓樁結(jié)束后能方便、快速的將熱交換管插入管樁孔芯內(nèi)，地下淺層熱能通過樁體混凝土傳遞給管芯導(dǎo)熱液，導(dǎo)熱液進(jìn)一步與熱交換管進(jìn)行能量交換，實(shí)現(xiàn)夏季制冷、冬季供暖的功能，能明顯簡化施工工序，縮短工期，提高換熱效率，降低工程造價。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的主體結(jié)構(gòu)包括預(yù)制管樁、樁端、防滲材料、接頭防滲管、滿焊接頭、PE熱交換管、注液管、水平集分水管、流量計(jì)、鋼板托、下部鋼筋網(wǎng)架、上部鋼筋網(wǎng)架、承臺、微膨脹混凝土、PE熱交換管進(jìn)口、注液管進(jìn)口、護(hù)管、管芯導(dǎo)熱液、壓力計(jì)、PE熱交換管出口、固定鋼筋和端頭板；預(yù)制管樁底部的樁端為閉口結(jié)構(gòu)或安裝有閉口樁尖，預(yù)制管樁的內(nèi)壁上噴涂有防滲材料，避免預(yù)制管樁管芯內(nèi)的導(dǎo)熱液對樁身材料及內(nèi)部鋼筋的侵蝕；預(yù)制管樁的管樁接頭處內(nèi)壁粘貼有長度為200mm的接頭防滲管，避免預(yù)制管樁管芯內(nèi)導(dǎo)熱液泄漏對地下環(huán)境的污染或?qū)χ車馏w力學(xué)性能及樁有效換熱面積的影響；預(yù)制管樁的接縫處安裝有滿焊接頭，滿焊接頭采用碎鐵片密封找平并滿焊；下部鋼筋網(wǎng)架和上部鋼筋網(wǎng)架組合構(gòu)成支架，支架表面涂抹防腐層并通過固定鋼筋焊接在端頭板上；下部鋼筋網(wǎng)架和上部鋼筋網(wǎng)架的分界處置有圓形結(jié)構(gòu)的鋼板托，鋼板托距離預(yù)制管樁樁頂標(biāo)高2m；下部鋼筋網(wǎng)架由直徑6mm、間距200mm的箍筋和四根直徑10mm的縱筋綁扎構(gòu)成，用于按有效換熱距離綁扎和固定PE熱交換管，避免PE熱交換管的支管距離太近產(chǎn)生熱干擾；上部鋼筋網(wǎng)架由直徑8mm、間距150mm的箍筋和六根直徑20mm的縱筋綁扎構(gòu)成，用于固定PE熱交換管；上部鋼筋網(wǎng)架伸出預(yù)制管樁頂端插入承臺的部分作為插筋，插筋錨固長度根據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁《10G409國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集》的要求設(shè)置，預(yù)制管樁與承臺通過插筋連接；PE熱交換管和注液管均通過支架固定，并分別穿過承臺與地面的水平集分水管連接，PE熱交換管和注液管與水平集分水管的接口處分別設(shè)置流量計(jì)和壓力計(jì)，PE熱交換管用于貫通熱交換液，管芯導(dǎo)熱液通過注液管注入預(yù)制管樁的管芯內(nèi)，將預(yù)制管樁樁體傳來的淺層地?zé)崮芘cPE熱交換管之間進(jìn)行熱傳遞；鋼板托至預(yù)制管樁樁頂標(biāo)高范圍的管芯灌有C35的微膨脹混凝土，微膨脹混凝土與上部鋼筋網(wǎng)架澆筑在一起，改善預(yù)制管樁的上部承載性能，同時密封管芯導(dǎo)熱液；鋼托板的底部涂抹防腐層且預(yù)留三個鉆孔分別作為PE熱交換管進(jìn)口、PE熱交換管出口和注液管進(jìn)口，三個鉆孔處均安裝有護(hù)管，用于保護(hù)PE熱交換管和注液管免受鋼板托和上部微膨脹混凝土的擠壓和損害，護(hù)管采用密封膠灌縫。

本實(shí)用新型所述預(yù)制管樁是在現(xiàn)有的預(yù)制管樁技術(shù)上，利用高壓噴涂技術(shù)在預(yù)制管樁內(nèi)壁噴涂防滲材料制成，按照樁身材料包括預(yù)制鋼筋混凝土管樁和鋼管樁，其中預(yù)制混凝土管樁內(nèi)壁噴涂有兩層深滲透結(jié)晶型防水材料(DPS)；鋼管樁的內(nèi)、外壁噴涂重防腐環(huán)氧粉末涂料。

本實(shí)用新型所述管芯導(dǎo)熱液選用水或價格便宜的導(dǎo)熱油類。

本實(shí)用新型所述預(yù)制地?zé)崮芰抗軜兜木唧w施工過程包括以下五個步驟：

(1)管樁預(yù)制：在現(xiàn)有預(yù)制管樁技術(shù)的基礎(chǔ)上添加防滲工藝，利用高壓噴涂技術(shù)在管樁內(nèi)壁噴涂DPS或重防腐環(huán)氧粉末涂料制備得到預(yù)制管樁，同時做好預(yù)制管樁樁壁的防滲、防腐工作；

(2)現(xiàn)場壓樁：將場地整理平整后，采用全站儀定位樁基軸線，靜壓樁機(jī)進(jìn)行壓樁，壓樁過程中在管樁接頭處距離上、下管樁各100mm高度的范圍內(nèi)清理預(yù)制管樁的內(nèi)壁后粘貼一根接頭防滲管，管樁接縫處用碎鐵片密封找平并滿焊；

(3)換熱系統(tǒng)安裝：現(xiàn)場壓樁結(jié)束后，將預(yù)制管樁的樁頭處理至設(shè)計(jì)標(biāo)高，現(xiàn)場綁扎支架、PE熱交換管和注液管，并將支架、PE熱交換管和注液管一起插入預(yù)制管樁的管芯內(nèi)，并通過固定鋼筋焊接在端頭板上進(jìn)行固定，在PE熱交換管插入管芯之前檢查PE熱交換管的密封性，在熱交換管內(nèi)通入0.9MPa的空氣壓力進(jìn)行試壓，觀察壓力表保持30min，以壓力不降為合格；

(4)管芯導(dǎo)熱液灌注：將管芯導(dǎo)熱液泵入管芯內(nèi)，根據(jù)注液管口的流量計(jì)和壓力計(jì)控制管芯導(dǎo)熱液灌入量，并按公式m＝Δe×ΔT×100預(yù)留m％管芯導(dǎo)熱液體積膨脹空間，其中Δe指熱交換過程中不同溫度差下的管芯導(dǎo)熱液膨脹系數(shù)差；ΔT指本能量管樁進(jìn)行熱交換時管芯導(dǎo)熱液的溫度差；

(5)樁頂填芯：在鋼板托至預(yù)制管樁樁頂標(biāo)高范圍內(nèi)的管芯內(nèi)以50方每小時的速度澆筑微膨脹混凝土，保證混凝土澆筑質(zhì)量；樁頂填芯過程中對PE熱交換管進(jìn)口、PE熱交換管出口和注液管進(jìn)口進(jìn)行保護(hù)，避難施工碎屑或混凝土進(jìn)入管內(nèi)將其堵塞，填芯過程中要保證PE熱交換管的空氣壓力在15min內(nèi)不降，完成新型地?zé)崮芰抗軜兜氖┕ぁ?/p>

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是預(yù)制管樁樁身混凝土與熱交換管分離，并通過管芯導(dǎo)熱液傳遞熱量，換熱面積大，樁身受力變形時避免了集中應(yīng)力的產(chǎn)生；二是PE換熱管按有效換熱距離綁扎、固定在支架上，減小了支管間的熱干擾，提高了換熱效率高；三是施工工序簡單，且熱交換管能在壓樁結(jié)束后快速插入管樁孔芯內(nèi)，明顯縮短工期；四是管芯導(dǎo)熱液選用便于就地取材的水或價格便宜的導(dǎo)熱油類，用注液管灌注導(dǎo)熱液方便、易控，降低工程造價；其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，成本低，換熱效率高，安全可靠，環(huán)境友好。

附圖說明：

圖1為本實(shí)用新型的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖2為本實(shí)用新型所述鋼板托的鉆孔布置示意圖。

圖3為本實(shí)用新型所述管樁接頭處結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式：

下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例：

本實(shí)施例所述預(yù)制地?zé)崮芰抗軜兜闹黧w結(jié)構(gòu)包括預(yù)制管樁1、樁端2、防滲材料3、接頭防滲管4、滿焊接頭5、PE熱交換管6、注液管7、水平集分水管8、流量計(jì)9、鋼板托10、下部鋼筋網(wǎng)架11、上部鋼筋網(wǎng)架12、承臺13、微膨脹混凝土14、PE熱交換管進(jìn)口15、注液管進(jìn)口16、護(hù)管17、管芯導(dǎo)熱液18、壓力計(jì)19、PE熱交換管出口20、固定鋼筋21和端頭板22；預(yù)制管樁1底部的樁端2為閉口結(jié)構(gòu)或安裝有閉口樁尖，預(yù)制管樁1的內(nèi)壁上噴涂有防滲材料3，避免預(yù)制管樁1管芯內(nèi)的導(dǎo)熱液對樁身材料及內(nèi)部鋼筋的侵蝕；預(yù)制管樁1的管樁接頭處內(nèi)壁粘貼有長度為200mm的接頭防滲管4，避免預(yù)制管樁1管芯內(nèi)導(dǎo)熱液泄漏對地下環(huán)境的污染或?qū)χ車馏w力學(xué)性能及樁有效換熱面積的影響；預(yù)制管樁1的接縫處安裝有滿焊接頭5，滿焊接頭5采用碎鐵片密封找平并滿焊；下部鋼筋網(wǎng)架11和上部鋼筋網(wǎng)架12組合構(gòu)成支架，支架表面涂抹防腐層并通過固定鋼筋21焊接在端頭板22上；下部鋼筋網(wǎng)架11和上部鋼筋網(wǎng)架12的分界處置有圓形結(jié)構(gòu)的鋼板托10，鋼板托10距離預(yù)制管樁1樁頂標(biāo)高2m；下部鋼筋網(wǎng)架11由直徑6mm、間距200mm的箍筋和四根直徑10mm的縱筋綁扎構(gòu)成，用于按有效換熱距離綁扎和固定PE熱交換管6，避免PE熱交換管的支管(支管是指2到3根PE熱交換管插入管芯時，如果距離太近會產(chǎn)生熱阻效應(yīng)，可不用在圖中標(biāo)出)距離太近產(chǎn)生熱干擾；上部鋼筋網(wǎng)架12由直徑8mm、間距150mm的箍筋和六根直徑20mm的縱筋綁扎構(gòu)成，用于固定PE熱交換管6；上部鋼筋網(wǎng)架12伸出預(yù)制管樁1頂端插入承臺13的部分作為插筋，插筋錨固長度根據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁《10G409國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集》的要求設(shè)置，預(yù)制管樁1與承臺13通過插筋連接；PE熱交換管6和注液管7均通過支架固定，并分別穿過承臺13與地面的水平集分水管8連接，PE熱交換管6和注液管7與水平集分水管8的接口處分別設(shè)置流量計(jì)9和壓力計(jì)19，PE熱交換管6用于貫通熱交換液，管芯導(dǎo)熱液18通過注液管7注入預(yù)制管樁1的管芯內(nèi)，將預(yù)制管樁1樁體傳來的淺層地?zé)崮芘cPE熱交換管6之間進(jìn)行熱傳遞；鋼板托10至預(yù)制管樁1樁頂標(biāo)高范圍的管芯灌有C35的微膨脹混凝土14，微膨脹混凝土14與上部鋼筋網(wǎng)架12澆筑在一起，改善預(yù)制管樁1的上部承載性能，同時密封管芯導(dǎo)熱液18；鋼托板10的底部涂抹防腐層且預(yù)留三個鉆孔分別作為PE熱交換管進(jìn)口15、PE熱交換管出口20和注液管進(jìn)口16，三個鉆孔處均安裝有護(hù)管17，用于保護(hù)PE熱交換管6和注液管7免受鋼板托10和上部微膨脹混凝土14的擠壓和損害，護(hù)管17采用密封膠灌縫。

本實(shí)施例所述預(yù)制管樁1是在現(xiàn)有的預(yù)制管樁技術(shù)上，利用高壓噴涂技術(shù)在預(yù)制管樁1內(nèi)壁噴涂防滲材料3制成，按照樁身材料包括預(yù)制鋼筋混凝土管樁和鋼管樁，其中預(yù)制混凝土管樁內(nèi)壁噴涂有兩層深滲透結(jié)晶型防水材料(DPS)；鋼管樁的內(nèi)、外壁噴涂重防腐環(huán)氧粉末涂料。

本實(shí)施例所述管芯導(dǎo)熱液18選用水或價格便宜的導(dǎo)熱油類。

本實(shí)施例所述預(yù)制地?zé)崮芰抗軜兜木唧w施工過程包括以下五個步驟：

(1)管樁預(yù)制：在現(xiàn)有預(yù)制管樁技術(shù)的基礎(chǔ)上添加防滲工藝，利用高壓噴涂技術(shù)在管樁內(nèi)壁噴涂DPS或重防腐環(huán)氧粉末涂料制備得到預(yù)制管樁1，同時做好預(yù)制管樁1樁壁的防滲、防腐工作；

(2)現(xiàn)場壓樁：將場地整理平整后，采用全站儀定位樁基軸線，靜壓樁機(jī)進(jìn)行壓樁，壓樁過程中在管樁接頭處距離上、下管樁各100mm高度的范圍內(nèi)清理預(yù)制管樁1的內(nèi)壁后粘貼一根接頭防滲管4，管樁接縫處用碎鐵片密封找平并滿焊；

(3)換熱系統(tǒng)安裝：現(xiàn)場壓樁結(jié)束后，將預(yù)制管樁1的樁頭處理至設(shè)計(jì)標(biāo)高，現(xiàn)場綁扎支架、PE熱交換管6和注液管7，并將支架、PE熱交換管6和注液管7一起插入預(yù)制管樁1的管芯內(nèi)，并通過上部鋼筋網(wǎng)架12頂部的固定鋼筋21焊接在端頭板22上進(jìn)行固定，在PE熱交換管插入管芯之前檢查PE熱交換管6的密封性，在熱交換管內(nèi)通入0.9MPa的空氣壓力進(jìn)行試壓，觀察壓力表保持30min，以壓力不降為合格；

(4)管芯導(dǎo)熱液灌注：將管芯導(dǎo)熱液泵入管芯內(nèi)，根據(jù)注液管口的流量計(jì)和壓力計(jì)控制管芯導(dǎo)熱液14灌入量，并按公式m＝Δe×ΔT×100預(yù)留m％管芯導(dǎo)熱液體積膨脹空間，其中Δe指熱交換過程中不同溫度差下的管芯導(dǎo)熱液膨脹系數(shù)差；ΔT指本能量管樁進(jìn)行熱交換時管芯導(dǎo)熱液的溫度差；

(5)樁頂填芯：在鋼板托10至預(yù)制管樁1樁頂標(biāo)高范圍內(nèi)的管芯內(nèi)以50方每小時的速度澆筑微膨脹混凝土，保證混凝土澆筑質(zhì)量；樁頂填芯過程中對PE熱交換管進(jìn)口15、PE熱交換管出口20和注液管進(jìn)口16進(jìn)行保護(hù)，避難施工碎屑或混凝土進(jìn)入管內(nèi)將其堵塞，填芯過程中要保證PE熱交換管6的空氣壓力在15min內(nèi)不降，完成新型地?zé)崮芰抗軜兜氖┕ぁ?/p>