[發明專利]一種現澆鋼筋混凝土水平圍護能量樁及施工方法

有效

• 申請號: 201811135803.2
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN109083159B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 王哲;姚王晶;翁凱文;金磊;曾理彬;劉耶軍;馮韋皓;王喬坎;李翠鳳;卞蒙丹;許四法
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: E02D17/04
• 分類號: E02D17/04;E02D5/34;F24T10/10
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;吳紅斐

1.一種現澆鋼筋混凝土水平圍護能量樁，其特征在于：包括插設在基坑內的樁體，所述樁體沿軸向的底端固定嵌設在所述基坑的土體內，所述樁體沿軸向的頂端豎直向上延伸；

所述樁體內埋設有鋼筋籠，所述樁體內的背土側間隔設有若干個背土側U形換熱管，所述樁體內的迎土側間隔設有若干個迎土側U形換熱管；且所述背土側U形換熱管和所述迎土側U形換熱管均固定設置在所述鋼筋籠上；

所述樁體內設有用于隔絕所述背土側U形換熱管和所述迎土側U形換熱管交換熱量的隔熱板，且所述隔熱板插設在所述背土側U形換熱管和所述迎土側U形換熱管之間；

所述背土側U形換熱管的管底和所述迎土側U形換熱管的管底均位于所述樁體內，所述背土側U形換熱管的兩個管口和所述迎土側U形換熱管的兩個管口均沿所述軸向貫穿所述樁體的頂面；

所述背土側U形換熱管的兩個管口分別與熱水箱的第一進口和所述熱水箱的第一出口相連通，且每個所述背土側U形換熱管分別與所述熱水箱組成一個第一循環回路；所述第一循環回路上串聯有第一水泵，且所述第一水泵位于所述樁體外；

所述迎土側U形換熱管的兩個管口分別與冷水箱的第一進口和所述冷水箱的第一出口相連通；且每個迎土側U形換熱管分別與所述冷水箱組成一個第二循環回路；所述第二循環回路上串聯有第二水泵，且所述第二水泵位于所述樁體外；

所述熱水箱上開設有用于向熱水箱內注入第一導熱流體的第一注入口和用于排出第一導熱流體的第一排出口；所述冷水箱上開設有用于向所述冷水箱內注入第二導熱流體的第二注入口和用于排出所述冷水箱內的第二導熱流體的第二排出口；

所述熱水箱的第二進口和所述熱水箱的第二出口分別與給建筑供冷暖的供冷暖管道的入口和出口相連通；

所述冷水箱的第二進口和所述冷水箱的第二出口分別與給建筑供冷暖的管道的入口和出口相連通；

且所述熱水箱的第二進口、所述熱水箱的第二出口、所述冷水箱的第二進口和所述冷水箱的第二出口上分別設有開關。

2.如權利要求1所述的一種現澆鋼筋混凝土水平圍護能量樁，其特征在于：所述第一導熱流體和所述第二導熱流體均為水。

3.如權利要求1所述的一種現澆鋼筋混凝土水平圍護能量樁，其特征在于：所述隔熱板沿所述軸向設置在所述樁體的中間。

4.如權利要求1所述的一種現澆鋼筋混凝土水平圍護能量樁，其特征在于：所述樁體內的背土側間隔設有兩個背土側U形換熱管，所述樁體內的迎土側間隔設有兩個迎土側U形換熱管；且所述背土側U形換熱管和所述迎土側U形換熱管分別對稱設置在所述隔熱板的兩側。

5.如權利要求1至4任一項所述的一種現澆鋼筋混凝土水平圍護能量樁的施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)在基坑中安裝鋼筋籠，將若干個背土側U形換熱管固定在所述鋼筋籠的背土側上，且所述背土側U形換熱管的兩個管口分別外露于所述鋼筋籠的上端；將若干個迎土側U形換熱管分別固定在所述鋼筋籠的迎土側上，且所述迎土側U形換熱管的兩個管口分別外露于所述鋼筋籠的上端；

在所述鋼筋籠上安裝隔熱板，所述隔熱板固定在所述背土側U形換熱管和所述迎土側U形換熱管之間的鋼筋籠上；

(2)向所述鋼筋籠上澆灌混凝土，以形成樁體，且所述背土側U形換熱管的兩個管口、所述迎土側U形換熱管的兩個管口分別外露于所述樁體的上端；

(3)在所述樁體外布置所述熱水箱和所述冷水箱；

將所述背土側U形換熱管的兩個管口分別與所述熱水箱的第一進口和所述熱水箱的第一出口相連通，且每個所述背土側U形換熱管分別與所述熱水箱組成一個第一循環回路；

將所述迎土側U形換熱管的兩個管口分別與所述冷水箱的第一進口和所述冷水箱的第一出口相連通，且每個所述迎土側U形換熱管分別與所述冷水箱組成一個第二循環回路；

(4)在基坑開挖階段，向所述熱水箱內注入熱的第一導熱流體，且所述第一導熱流體的溫度高于基坑中的樁體及樁體周圍地層的溫度；向所述冷水箱內注入冷的所述第二導熱流體，且所述第二導熱流體的溫度低于基坑中的樁體及樁體周圍地層的溫度；

由于所述第一導熱流體的溫度高于基坑中的樁體及樁體周圍地層的溫度，所述第一導熱流體會使所述樁體的背土側產生膨脹，產生溫度應力，從而抵抗在所述基坑開挖過程中的樁體變形；

由于所述第二導熱流體溫度低于基坑中的樁體及樁體周圍地層的溫度，所述第二導熱流體會使樁體的迎土側產生收縮，產生溫度應力，從而抵抗基坑開挖過程中的樁體變形；

(5)在所述基坑開挖結束后，向所述熱水箱和所述冷水箱內均注入常溫水，且打開所述熱水箱的第二進口、所述熱水箱的第二出口、所述冷水箱的第二進口和所述冷水箱的第二出口上的開關；

夏天，當所述供冷暖管道給所述建筑供冷時，所述熱水箱和所述冷水箱內的常溫水分別經第一循環回路和第二循環回路被樁體及樁體周圍地層中的地溫能冷卻，且冷卻后的常溫水流入供冷暖管道內給建筑供冷；

冬天，當所述供冷暖管道給所述建筑供暖時，所述熱水箱和所述冷水箱內的常溫水分別經第一循環回路和第二循環回路被樁體及樁體周圍地層中的地溫能加熱，且加熱后的常溫水流入供冷暖管道內給建筑供暖。