基于深层埋管能源支护桩的换热系统及施工工艺技术方案

本发明专利技术公开了一种基于深层埋管能源支护桩的换热系统及施工工艺，换热系统包括分布在灌注支护桩之间的能源支护桩，所述能源支护桩包括灌注支护桩段、支护桩换热井和深层换热井，所述支护桩换热井设置在所述灌注支护桩段内部，所述深层换热井设置在所述支护桩换热井的底部并相连通形成深层埋管通道，所述深层埋管通道内设有能源桩换热管，所述能源桩换热管的进水管、出水管接入室内换热机组。本发明专利技术的基于深层埋管能源支护桩的换热系统及施工工艺，对灌注支护桩进行二次开发与能源桩技术相结合开发为能源支护桩，在不影响原有功能基础上提取深层地热清洁能源为上层建筑供能，解决了灌注支护桩在地下结构施工完毕后废弃造成浪费的问题。浪费的问题。浪费的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于深层埋管能源支护桩的换热系统及施工工艺


[0001]本专利技术涉及资源利用
，具体地指一种基于深层埋管能源支护桩的换热系统及施工工艺。

技术介绍

[0002]随着人类社会的快速发展，能源的消耗也越来越大，而中国现在的能源结构仍以煤炭为主，煤炭属于不可再生能源，而且燃烧的过程中会对环境造成严重的污染，因此发展新的能源势在必行。地热能源作为一种清洁可再生能源，可以大大降低建筑耗能。
[0003]能源桩作为新型地源热泵技术，凭借节省占地面积，节省额外钻孔费用，换热量大等优点已成为地热清洁能源利用的一种主要形式，是传统地源热泵与建筑桩基的改良技术。能源桩既能提取地热清洁能源为建筑供能，又能作为桩基承担上部结构的荷载，实现一桩两用。
[0004]然而，现有的能源桩技术大多采用钢筋笼绑扎换热管，浇筑混凝土成桩的方式，其工法与桩体施工相交叉，而绑扎换热管过于繁杂，人工成本较大且拖延工期，钢筋笼在长期荷载作用下的变形容易使换热管受到磨损，尤其是在深基坑工程中，多节钢筋笼连接使得换热管绑扎的工程量剧增，严重影响整个项目的施工工期，种种原因限制着能源桩的推广与使用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，提供一种基于深层埋管能源支护桩的换热系统及施工工艺，解决能源桩施工效率低下、拖延桩基施工工期的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术所设计的基于深层埋管能源支护桩的换热系统，包括分布在灌注支护桩之间的能源支护桩，所述能源支护桩包括灌注支护桩段、支护桩换热井和深层换热井，所述支护桩换热井设置在所述灌注支护桩段内部，所述深层换热井设置在所述支护桩换热井的底部并相连通形成深层埋管通道，所述深层埋管通道内设有能源桩换热管，所述能源桩换热管的进水管、出水管接入室内换热机组。
[0007]在其中一个实施例中，两根相邻的所述能源支护桩之间布设一根或多根灌注支护桩。
[0008]在其中一个实施例中，两根相邻的所述能源支护桩之间的间距不小于4m。
[0009]在其中一个实施例中，所述深层换热井(2)的直径小于或等于所述支护桩换热井(4)的直径。
[0010]在其中一个实施例中，所述支护桩换热井由钢管形成，所述钢管焊接或绑扎于所述灌注支护桩段内部的支护桩钢筋笼的内壁，所述钢管的上端露出所述灌注支护桩段的桩头且穿过所述灌注支护桩段顶部的冠梁。
[0011]在其中一个实施例中，所述能源桩换热管及所述钢管的端头均设置管头保护结构。
[0012]在其中一个实施例中，所述深层换热井包括U形的所述能源桩换热管和换热井回填料，所述能源桩换热管的外侧由所述换热井回填料填充。
[0013]在其中一个实施例中，所述换热井回填料为膨润土或细砂。
[0014]为实现上述目的，本专利技术所设计的基于深层埋管能源支护桩的换热系统的施工工艺，包括以下步骤：
[0015]步骤1)，在将长于灌注支护桩段长度的钢管焊接在支护桩钢筋笼内壁，并在在钢管端头设置管头保护结构；
[0016]步骤2)，采用吊机吊装在基坑内下放支护桩钢筋笼，并确保钢管位于靠近基坑外壁处；
[0017]步骤3)，在支护桩钢筋笼及钢管的外侧浇筑混凝土，形成灌注支护桩段，在灌注支护桩段的顶部设置冠梁；
[0018]步骤4)，切去超过设计高度的钢管形成支护桩换热井；
[0019]步骤5)，从钢管顶端按照预设的深层换热井深度向下钻至深层换热井井底，形成深层换热井；
[0020]步骤6)，由支护桩换热井井口下放能源桩换热管至深层换热井的井底，在能源桩换热管的端头设置管头保护结构；
[0021]步骤7)，在深层换热井内回填换热井回填料，形成能源支护桩；
[0022]步骤8)，将能源桩换热管的进水管、出水管接入室内换热机组。
[0023]在其中一个实施例中，所述灌注支护桩段、所述灌注支护桩为钻孔灌注桩，桩径为800mm，桩长为30m，桩间距为1m；所述混凝土为C30混凝土；所述钢管长30.5m，外径为160mm，壁厚为6mm；所述能源桩换热管的直径为30mm；所述深层换热井长80m，直径为150mm；所述换热井回填料为膨润土或细砂。
[0024]本专利技术的有益效果是：本专利技术的基于深层埋管能源支护桩的换热系统及施工工艺，对灌注支护桩进行二次开发，通过设置换热井将其与能源桩技术相结合开发为能源支护桩，在不影响原有功能基础上提取深层地热清洁能源为上层建筑供能，实现“一桩两用”，解决了灌注支护桩在地下结构施工完毕后废弃造成浪费的问题；能源支护桩和灌注支护桩交叉布置的施工设计，既节省了桩基施工成本，又避免了相邻能源支护桩距离较近，影响换热效率，引发热堆积效应。
附图说明
[0025]图1为采用本专利技术的基于深层埋管能源支护桩的换热系统的基坑大样图；
[0026]图2为图1中基坑的局部剖面图；
[0027]图3为采用本专利技术优选实施例的基于深层埋管能源支护桩的换热系统的建筑基础结构示意图；
[0028]图4为图3中的能源支护桩的主视图；
[0029]图5为图4中的能源支护桩的的俯视图；
[0030]图6为图4中的能源支护桩的局部断面图；
[0031]图7为图4中的能源支护桩的深层换热井的局部断面图。
[0032]附图标记说明如下：
[0033]能源支护桩1、深层换热井2、冠梁3、支护桩换热井4、能源桩换热管5、支护桩钢筋笼6、换热井回填料7、混凝土8、管头保护结构9、钢管10、灌注支护桩段11、基坑顶12、基坑底13、灌注支护桩14。
具体实施方式
[0034]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。
[0035]近年来，随着我国经济的快速发展，城市基础设施的规模逐渐增大，地下空间的利用越来越受到重视，对基坑工程的要求也越来越高。为了使城市居民对于交通、停车、商业等功能需求得到充分满足，深基坑工程越来越普遍。支护桩作为基坑开挖支护工程设计和施工中非常重要的辅助工程，对于基坑侧壁的稳定性和安全性都具有非常重要的影响。传统的支护桩在地下工程施工完毕、基坑回填后就埋在土中，与地下结构独立存在，造成支护结构的浪费。
[0036]为了解决
技术介绍
中能源桩因结构工法而导致其推广受限的问题你，将支护桩和能源桩进行有效结合是一个工程收益前景巨大的构想，对其具体工法的探索与改进则是两者技术融合的迫切需求。基于此，本专利技术提供一种基于深层埋管能源支护桩的换热系统及施工工艺，将支护桩和能源桩两种桩的优缺点进行糅合利用，既解决了常规灌注支护桩在地下结构施工完毕后废弃造成浪费的问题，又克服了传统能源桩施工效率低下、拖延桩基施工工期的缺点，提高地热清洁能源利用率。
[0037]如图1、图2和图3所示，本专利技术实施例的基于深层埋管能源支护桩的换热系统包括分布在灌注支护桩14之间的能源支护桩1，能源支护桩1的顶部能源桩换热管5的进水管、出水管接入室内换热机组形成换热系统进行能源供给。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于深层埋管能源支护桩的换热系统，其特征在于：所述换热系统包括分布在灌注支护桩(14)之间的能源支护桩(1)，所述能源支护桩(1)包括灌注支护桩段(11)、支护桩换热井(4)和深层换热井(2)，所述支护桩换热井(4)设置在所述灌注支护桩段(11)内部，所述深层换热井(2)设置在所述支护桩换热井(4)的底部并相连通形成深层埋管通道，所述深层埋管通道内设有能源桩换热管(5)，所述能源桩换热管(5)的进水管、出水管接入室内换热机组。2.根据权利要求1所述的基于深层埋管能源支护桩的换热系统，其特征在于：两根相邻的所述能源支护桩(1)之间布设一根或多根灌注支护桩(14)。3.根据权利要求2所述的基于深层埋管能源支护桩的换热系统，其特征在于：两根相邻的所述能源支护桩(1)之间的间距不小于4m。4.根据权利要求2所述的基于深层埋管能源支护桩的换热系统，其特征在于：所述深层换热井(2)的直径小于或等于所述支护桩换热井(4)的直径。5.根据权利要求1所述的基于深层埋管能源支护桩的换热系统，其特征在于：所述支护桩换热井(4)由钢管(10)形成，所述钢管(10)焊接或绑扎于所述灌注支护桩段(11)内部的支护桩钢筋笼(6)的内壁，所述钢管(10)的上端露出所述灌注支护桩段(11)的桩头且穿过所述灌注支护桩段(11)顶部的冠梁(3)。6.根据权利要求5所述的基于深层埋管能源支护桩的换热系统，其特征在于：所述能源桩换热管(5)及所述钢管(10)的端头均设置管头保护结构(9)。7.根据权利要求1所述的基于深层埋管能源支护桩的换热系统，其特征在于：所述深层换热井(2)包括U形的所述能源桩换热管(5)和换热井回填料(7)，所述能源桩换热管(5)的外侧由所述换热井回填料(7...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军兵，何苗，肖衡林，李军，刘相林，马强，常春霞，陈智，肖勇，海迪，
申请(专利权)人：中交第二公路勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：