[发明专利]一种预制能量桩的施工方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及地源热泵系统桩埋管的技术领域，尤其涉及一种预制能量桩的施工方法。主要适用于建筑桩基础和地源热泵技术领域。

 

背景技术

地源热泵技术，是一种有效利用地下可再生能源的新技术，对国家节能减排战略具有重要意义。该技术利用地下的土壤、地表水、地下水等温度相对稳定的特性，通过以大地为储能体进行热量交换（冬季将地下热量传递到上部建筑内；夏季将上部热量储存于地下）的能源的空调系统，从而可以替代传统空调技术。地下埋设换热器，是地源热泵空调系统的施工难点和投资重点。相关研究表明，下管是安装地源热泵系统的一个非常关键的步骤，下管的成功与否决定了系统是否能够顺利安装和运行的关键环节。将换热器埋管与建筑桩基础相结合的模式，可以有效解决专门埋管的施工步骤和地埋管占用地下空间问题，从而大大节省工程造价，近年来逐渐得到工程技术人员的关注。桩埋管地源热泵技术，根据桩基施工工艺的不同，主要分为灌注桩内埋设和预制管桩中埋设两种。

在本发明之前，中国发明专利“桩埋螺旋管式地源热泵系统的地热换热器的传热方法”（专利号：ZL200810159583.7）公开了一种在建筑物基础钻孔灌注桩钢筋笼上绑扎埋设螺旋管式传热管，地源热泵传热管埋设与建筑物桩基础打设同时进行的技术方案。该技术方案同时施工传热管埋设和钻孔灌注桩，将地源热泵施工与常规建筑桩基础施工结合在一起，省去了专门的钻孔埋设传热管，降低了地源热泵系统的初始投资，提高了施工效率、且施工方便便捷。但是，该技术方案将传热管绑扎在钢筋笼侧壁，占用了原本钢筋笼周围混凝土的体积，若传热管体积较大，将降低灌注桩中混凝土体积，从而影响桩基础的整体承载力；绑扎式的螺旋管式埋设对钢筋笼周边混凝土的振捣密实控制影响较大，容易引起钢筋笼附近区域空隙，在传热管冷热循环作用下，导致钢筋笼的腐蚀机会增加，最终导致灌注桩承载力的降低；同时钢筋笼侧壁绑扎的传热管容易在混凝土振捣密实过程中损坏，从而降低传热管埋设的存活率。此外，灌注桩中埋设传热管，灌注混凝土后不易更换，即一旦损坏之后，不容易更换。

先张法预应力混凝土（或高强混凝土）管桩是采用先张法预应力工艺和离心成型法制成的一种空心筒体细长混凝土预制构件，主要由圆筒形桩身、端头板和钢套箍等组成；该桩型具有桩身强度高、沉桩能力强、单桩承载力高、施工周期短、造价低等优点且易于批量生产，因而在实际工程中得到了广泛的应用；针对预应力管桩的原材料选择，管节制造、管桩拼接、质量控制、产品检验、储存、运输等相关细节制定了相应的技术规范（如：产品国家标准《先张法预应力混凝土管桩》GB13476-1999，《先张法预应力混凝土薄壁管桩》JC888-2001，《先张法预应力管桩生产工艺技术规程》（FS/QW01-2002），预应力混凝土管桩（图集）03SG409，广东标准《预应力管桩基础技术规程》DBJ15-22-98等），属于相对成熟的技术。在本发明之前，中国发明专利“一种先张法预应力混凝土多边形桩及其生产方法”（专利号：ZL201010214287.X）公开了一种利用先张法，在钢筋笼架内外灌注混凝土，形成内部圆形、外部为五边以上的预应力混凝土多边形桩。该技术方案通过将预应力管桩的外圆形边变化为五边以上的多边形，多边形的外形有利于桩体的堆放和运输安全，同时多边形也有利于提高单位材料桩侧表面积，从而提高桩侧摩阻力。

桩埋管地源热泵技术，是一种有效利用地热能源、降低专门钻孔埋管施工费用、以及合理布置和利用地下空间的技术方法。但是，预制预应力桩中在预应力构造钢筋笼上绑扎传热管的埋设方式，不仅影响预制桩中混凝土体积，而且传热管易在离心法制作过程中损坏，且增大了钢筋笼被腐蚀的风险，从而影响桩基承载力和耐久性。预应力管桩外边形状为圆形，不利于桩体的整体堆放和运输安全。正是这些技术不足和问题，影响了桩基础设计工程师们对桩埋管地源热泵技术使用的疑虑，最终影响桩埋管地源热泵技术的推广应用。因此，结合工程建设实际情况，开发技术合理、经济高效的预制桩内埋设传热管技术成了一项迫在眉睫的任务。

 

发明内容