【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于桩基施工领域，具体涉及一种应用于滨海软土地区的深浅组合植入式能源桩及其施工方法。
技术介绍
1、浅层地热能是指地表下200m深度范围内的岩土体温度在无干扰状态下常年保持不变，夏季低于地表温度，冬季高于地表温度的一种清洁能源。地源热泵系统是一种浅层地热能利用系统技术，它通过在建筑物周围埋设管路系统和热泵系统，输入少量高品位能源(电能)，实现地下浅层低品位地热能与髙品位热能的转移交换，从而实现各种规模的住宅和商业建筑的空间供热和制冷节能。在夏季，地源热泵系统通过热交换介质将建筑物内产生的热量转移到浅层岩土体中，冬季则将浅层岩土体中的热量转移到地表建筑物内，从而达到夏季制冷、冬季采暖的目的。其优点是埋置深、换热效率高，缺点为占用地下空间，需要额外钻孔，钻孔费用较高。20世纪80年代，奥地利和瑞士等的学者和工程师将地源热泵技术与建筑基础相结合，逐步发展和完善出现有的能源桩技术(桩基埋管地源热泵)。能源桩技术是将地源热泵系统的换热管路埋置在建筑桩基中，两者形成一个整体作为换热器，这样就节省了额外的钻孔费用，而在滨海软土地区，由于土体强度低、压缩性高、含水率大等特点导致钻孔灌注桩施工效率低下，普通预制桩绑扎换热管后下桩困难，导致能源桩技术的推广受到了一定的阻碍。
2、静钻根植能源桩是一种新型能源桩技术，它是通过螺旋钻钻孔、喷浆搅拌形成水泥土后，将预制管桩和换热管绑扎后放入钻孔中形成的组合型桩基。植桩时钻孔内充满流态的水泥土，将换热管固定于管桩外侧，与管桩一起沉入水泥土中，换热管施工方便，而且下沉过程中有水泥土的保护
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种换热量大的深浅组合植入式能源桩及其便捷、高效的施工方法。
2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种深浅组合植入式能源桩，包括预制管桩、桩外侧u型换热管和桩内侧u型换热管，所述的桩外侧u型换热管通过若干组换热管连接装置对称固定在所述的预制管桩的外侧，所述的预制管桩的内侧设有护壁套管，所述的桩内侧u型换热管设置在所述的护壁套管的内侧，所述的桩外侧u型换热管的弯曲段分别固定于所述的预制管桩的桩端，所述的桩内侧u型换热管的弯曲段位于所述的预制管桩的桩端的下方。
3、本专利技术深浅组合植入式能源桩将桩外侧u型换热管和桩内侧u型换热管这两种换热管长短结合，可充分利用静钻根植能源桩的施工特点，同时充分利用滨海软土地区的地下水条件，通过流动的地下水带走土体中堆积的热量，使土体达到热平衡，有效解决土体热量堆积的问题。并且桩内侧u型换热管可达到较大的埋设深度，能够与深处的地下水进行热量交换，从而达到更好的换热效果，拥有换热量大的优点。
4、作为优选，所述的桩外侧u型换热管和桩内侧u型换热管分别经软管与一热泵机组连接为回路，所述的热泵机组用于向室内供暖或供冷。本专利技术深浅组合植入式能源桩配合热泵机组时，能够有效提高能源桩的换热量。在夏季，桩外侧u型换热管和桩内侧u型换热管通过热交换介质将地表建筑物内产生的热量转移到浅层岩土体中，冬季则将浅层岩土体中的热量转移到地表建筑物内，从而达到夏季制冷、冬季采暖的目的。
5、作为优选，所述的预制管桩的外侧对称设置两根桩外侧u型换热管，所述的护壁套管的内侧设置一根桩内侧u型换热管。在实际应用中，也可以视实际情况确定桩外侧u型换热管和桩内侧u型换热管的数量。
6、本专利技术中换热管连接装置采用现有技术，如zl202221842116.6公开的静钻根植能源桩桩侧换热管的连接装置。
7、上述深浅组合植入式能源桩的施工方法，包括以下步骤：
8、1)钻孔和注浆
9、桩机定位后，在确定的植桩位置钻孔，对桩端进行扩头操作，然后按照从桩端到桩顶的顺序注入水泥浆，注浆过程中钻杆反复升降，使泥浆与水泥浆均匀混合为水泥土，该水泥土的性质优于周围土层；
10、2)接桩和制作换热管
11、准备场地，采用焊接接桩或机械连接的方法对预制管桩进行提前接桩，提前接桩可以减少植桩时的接头数量，提高施工速度；准备若干组换热管连接装置，并将桩外侧u型换热管的弯曲段分别通过一组换热管连接装置固定在预制管桩的桩端；
12、3)植桩和埋设桩外侧u型换热管
13、通过吊机将预制管桩吊运至植桩位置上方，将预制管桩竖直放入所钻的孔内，使预制管桩依靠自重沉入水泥土中，在预制管桩下沉的同时，在预制管桩的外侧依次间隔固定换热管连接装置，并通过换热管连接装置固定桩外侧u型换热管，最终将预制管桩与桩外侧u型换热管一同植入水泥土中；
14、4)换热管的保护
15、在桩顶附近，通过换热管套管对桩外侧u型换热管的上端进行封口保护；
16、5)桩内侧钻孔和排除泥浆
17、在预制管桩的内侧钻孔、排除泥浆并铺设护壁套管，其中钻孔和护壁套管的铺设交替进行，每向下钻孔一段距离，即向下铺设一段护壁套管，上下相邻的护壁套管通过螺纹接口对接，直至钻孔到达指定深度；钻孔产生的泥浆收集并放置于泥浆池，备用；护壁套管铺设完成后，护壁套管内残留大量积水；
18、6)桩内侧u型换热管的下管
19、在桩内侧u型换热管内注满水后，先使用钢丝绳将桩内侧u型换热管与灌浆管捆绑在一起，再下管，下管时，每隔2～4米设一弹簧卡将桩内侧u型换热管的两支管分开，将内侧u型换热管竖直沉入护壁套管内；下管完毕后，将桩内侧u型换热管的高出桩顶的部分卷成盘状；
20、7)灌浆和回填
21、桩内侧u型换热管下管完毕后，先解开捆绑桩内侧u型换热管与灌浆管的钢丝绳，再通过灌浆管将灌浆材料回填至护壁套管内进行回填封孔，形成深浅组合植入式能源桩。
22、本专利技术深浅组合植入式能源桩的整个施工过程便捷、高效。在滨海软土地区施工过程中，植桩时植桩位置所钻的孔内充满流态的水泥土，将桩外侧u型换热管固定于预制管桩的外侧，将预制管桩与桩外侧u型换热管一同植入水泥土中，桩外侧u型换热管施工方便，而且下沉过程中有水泥土的保护，令其安全性能得到保证；植桩完成后，在预制管桩的内侧钻孔并排除钻孔产生的泥浆，施工轻松，此后在预制管桩的内侧进行桩内侧u型换热管的下管操作，灌浆和回填后即形成深浅组合植入式能源桩。
23、采用护壁套管的施工措施，可确保桩内侧u型换热管的顺利下管，防止钻孔后形成的预制管桩内侧孔壁不牢固或者存在孔洞、洞穴等原因出现塌孔或成孔困难的现象。
24、护壁套管铺设完成后，护壁套管内残留大量积水，由于水的浮力影响，将对桩内侧u型换热管的下管造成一定的困难，而且由于水中含有大量的泥砂，泥砂沉积会减少孔洞的有效深度，因而本专利技术方法在步骤6)中，采用在桩内侧u型换热管内注满水的方法，并将桩内侧u型换热管本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种深浅组合植入式能源桩，其特征在于，包括预制管桩、桩外侧U型换热管和桩内侧U型换热管，所述的桩外侧U型换热管通过若干组换热管连接装置对称固定在所述的预制管桩的外侧，所述的预制管桩的内侧设有护壁套管，所述的桩内侧U型换热管设置在所述的护壁套管的内侧，所述的桩外侧U型换热管的弯曲段分别固定于所述的预制管桩的桩端，所述的桩内侧U型换热管的弯曲段位于所述的预制管桩的桩端的下方。
2.根据权利要求1所述的一种深浅组合植入式能源桩，其特征在于，所述的桩外侧U型换热管和桩内侧U型换热管分别经软管与一热泵机组连接为回路，所述的热泵机组用于向室内供暖或供冷。
3.根据权利要求1所述的一种深浅组合植入式能源桩，其特征在于，所述的预制管桩的外侧对称设置两根桩外侧U型换热管，所述的护壁套管的内侧设置一根桩内侧U型换热管。
4.一种深浅组合植入式能源桩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的深浅组合植入式能源桩的施工方法，其特征在于，施工后，所述的预制管桩的植桩深度为40m～60m，所述的内侧U型换热管埋置于地表100m以下。<...
【技术特征摘要】
1.一种深浅组合植入式能源桩，其特征在于，包括预制管桩、桩外侧u型换热管和桩内侧u型换热管，所述的桩外侧u型换热管通过若干组换热管连接装置对称固定在所述的预制管桩的外侧，所述的预制管桩的内侧设有护壁套管，所述的桩内侧u型换热管设置在所述的护壁套管的内侧，所述的桩外侧u型换热管的弯曲段分别固定于所述的预制管桩的桩端，所述的桩内侧u型换热管的弯曲段位于所述的预制管桩的桩端的下方。
2.根据权利要求1所述的一种深浅组合植入式能源桩，其特征在于，所述的桩外侧u型换热管和桩内侧u型换热管分别经软管与一热泵机组连接为回路，所述的热泵机组用于向室内供暖或供冷。
3.根据权利要求1所述的一种深浅组合植入式能源桩，其特征在于，所述的预制管桩的外侧对称设置两根桩外侧u型换热管，所述的护壁套管的内侧设置一根桩内侧u型换热管。
4.一种深浅组合植入式能源桩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
【专利技术属性】
技术研发人员：张日红，陈帅炯，邓岳保，张芳芳，牛帅，
申请(专利权)人：宁波中淳高科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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