能源支护桩系统及其施工方法技术方案

本发明专利技术提供一种能源支护桩系统，包括：多根能源支护桩，每根所述能源支护桩中设置有桩内换热管，所述能源支护桩内设置有桩基钢筋笼，所述桩基钢筋笼具有桩侧部和桩端部；冠梁，所述冠梁与所述多根能源支护桩固定连接；其中，所述冠梁内设置有汇水管，所述汇水管上设有接口管，所述桩内换热管与所述汇水管连通。本发明专利技术还提供一种能源支护桩系统的施工方法。采用本发明专利技术的能源支护桩系统及其施工方法，能够解决现有技术中基坑支护桩仅能作为临时性的结构、无法在地缘热交换中得到长期有效利用的技术问题的技术问题。的技术问题的技术问题。的技术问题的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
能源支护桩系统及其施工方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程基坑支护
，具体涉及一种能源支护桩系统及其施工方法。

技术介绍

[0002]浅层地热能的开发与利用具有巨大的实际需求和应用前景。作为利用浅层地热能常规技术，地源热泵地下换热管一般埋置在200m深度内的土体中。热泵系统通过传热介质从土体中提取能量与室内空气进行能量交换，从而实现供热制冷。20世纪80 年代，奥地利工程师首先提出并应用了能源桩技术，能源桩取代了传统地源热泵一级回路的地埋管，将换热管埋置于桩身中，承载的同时与周边土体进行热交换，提取浅层地热能，实现了“一桩两用”。由于混凝土良好的导热性，能源桩可达到更高的换热效率，同时也节省了钻孔回填工序，因而其技术经济优势十分明显。
[0003]国内外能源桩研究和应用主要集中在20
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40m长的常规抗压桩，随着我国大型公用基础设施建设速度的加快，城市建设用地日益紧张，对地下空间开发的力度越来越大，随之而来的各种深基坑工程也大量出现，尤其是商业综合体、办公楼、超高层建筑、地铁车站等。支护桩(附加锚杆、支撑)是大型深基坑工程最常见的支护形式，一般而言，基坑支护桩是临时性结构，只在基坑开挖和地下结构施工期间起到支护作用，一旦基坑回填，支护桩即完成使命，成为土体中的“固体废弃物”。由于深基坑支护桩一般为钢筋混凝土结构，且深基坑工程中支护桩数量众多，桩长较长，造价本来就非常高。如果仅将其视为临时性的结构，必将造成巨大的资源浪费，不符合现代可持续发展的理念。另一方面，由于北京等一线城市建筑红线内的用地资源非常紧张，传统地源热泵、能源桩可利用的空间非常少，造成地源热泵系统开发一级回路供能受限，常常使整个浅层地热资源利用方案不具可行性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种能源支护桩系统及其施工方法，解决现有技术中基坑支护桩仅能作为临时性的结构、无法在地缘热交换中得到长期有效利用的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种能源支护桩系统，包括：多根能源支护桩，每根所述能源支护桩中设置有桩内换热管，所述能源支护桩内设置有桩基钢筋笼，所述桩基钢筋笼具有桩侧部和桩端部；冠梁，所述冠梁与所述多根能源支护桩固定连接；其中，所述冠梁内设置有汇水管，所述汇水管上设有接口管，所述桩内换热管与所述汇水管连通。
[0006]本专利技术还提供一种能源支护桩系统的施工方法，包括以下步骤：步骤1，进行高放坡土钉墙施工；步骤2，当土钉墙的护面达到养护时间和强度要求后，采用旋挖成孔工艺现场施工能源支护桩的桩孔，并将桩内换热管敷设在桩基钢筋笼内侧并对换热管充压；步骤3，以保压状态将桩内换热管随桩基钢筋笼下放至所述桩孔中，旋转调整桩基钢筋笼，使桩内换热管贴在基坑外部土体上；步骤4，浇筑桩身混凝土，形成能源支护桩；步骤5，将桩内换热管与汇水管连通，浇筑冠梁混凝土，形成冠梁。
[0007]优选的，所述能源支护桩系统还包括高放坡土钉墙，所述高放坡土钉墙包括土钉、剖面钢筋网和护面；所述土钉与所述剖面钢筋网固定连接，所述护面附着于所述剖面钢筋网上，所述土钉与所述护面相互垂直设置；所述土钉在水平面倾角为5～20
°
。
[0008]优选的，所述能源支护桩系统还包括普通支护桩，所述普通支护桩内不设置桩内换热管，所述普通支护桩与所述冠梁固定连接，所述普通支护桩与所述能源支护桩间隔布置。
[0009]优选的，所述能源支护桩系统还包括腰梁和多条锚固体，所述腰梁与所述多根能源支护桩固定连接，所述腰梁沿所述多根能源支护桩排列方向通长布置，所述锚固体的一端固定连接于所述腰梁上。
[0010]优选的，所述能源支护桩系统还包括多根锚固体换热管，每根所述锚固体换热管包括换热部和连通部，所述换热部在至少部分所述锚固体内延伸，所述换热部靠近所述腰梁的一端向所述锚固体外延伸出所述连通部，所述多根锚固体换热管通过所述连通部与所述汇水管连通。
[0011]优选的，所述步骤1具体包括：步骤11，在基坑范围内开挖表层土体，基坑边坡开挖角度为70～85
°
；步骤12，在边坡上钻孔并打设土钉，在土钉孔内进行注浆；步骤13，在边坡坡面上铺设剖面钢筋网，并采用加强筋将土钉与剖面钢筋网进行焊接；步骤14，重复步骤11至步骤13至预设基坑深度，而后对坡面进行混凝土喷浆护面处理，形成土钉墙的护面。
[0012]优选的，所述汇水管上设有接口管；完成所述步骤5之后，采用临时堵头暂时封闭所述接口管的管口。
[0013]优选的，所述步骤5中，将桩内换热管与汇水管连通后，在浇筑冠梁混凝土之前，在汇水管上预留与锚固体换热管连接的连接管和接头，并进行锚固体和腰梁施工。
[0014]优选的，所述进行锚固体和腰梁施工具体包括：步骤51，施工能源锚杆钻孔，锚固体换热管随能源锚杆施工斜向打设在能源锚杆钻孔内；步骤52，对能源锚杆钻孔进行注浆处理；步骤53，能源锚杆钻孔内注浆水泥浆强度达到要求后，在能源支护桩上安装腰梁；步骤54，进行能源锚杆预应力施加、预应力锁定。
[0015]相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0016]采用本专利技术的能源支护桩系统，不仅可起到深基坑开挖期间支护作用，在基坑回填后还可以充当建筑空调暖通系统的地下热交换器，在保障支护体系传统功能的前提下，充分挖掘和开发其价值潜能，从而实现“一桩两用，变废为宝”。本专利技术可大幅度降低能源桩的综合成本造价及施工难度，并保证换热管系统的施工效率和质量，促进该项技术的进一步推广与应用。
[0017]本专利技术提出了土钉墙高放坡复合能源桩锚的深基坑支护形式，上部土钉墙既充当顶层土体支护结构，降低桩锚支护成本，同时也使能源支护桩锚都位于自然地面深处，消除了地表变温层对换热管路的影响。
[0018]本专利技术支护桩内换热管可以为W型，且敷设在桩基钢筋笼内部靠近土体一侧，进出口处加装PVC护管，避免在桩头清理过程中对换热管造成破坏。同时锚固体换热管跟随钢绞线安装在锚杆钻孔中，与能源支护桩共同组成一级回路，扩大了地下换热管的规模，提高了整体热交换能力。
[0019]多根能源支护桩和能源锚杆通过并联的方式汇集在冠梁内部的集/分水管路中，
并预留了进/出口管路与热泵机组、空调暖通系统连接，从而实现了模块化封装，保证了整个管路在施工和运行期间免受破坏。利用钻具钻进至桩底土层下一定深度，能够使浆液通过渗入、劈裂、压密压入桩底、桩侧更大范围的土体，增加桩端阻力和桩侧摩阻力，达到提高基桩承载力、减少基桩沉降量的目的。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本专利技术能源支护桩系统的主视图；
[0022]图2为本专利技术能源支护桩系统的正视图；
[0023]图3为本专利技术能源本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.能源支护桩系统，其特征在于，包括：多根能源支护桩，每根所述能源支护桩中设置有桩内换热管，所述能源支护桩内设置有桩基钢筋笼，所述桩基钢筋笼具有桩侧部和桩端部；冠梁，所述冠梁与所述多根能源支护桩固定连接；其中，所述冠梁内设置有汇水管，所述汇水管上设有接口管，所述桩内换热管与所述汇水管连通。2.如权利要求1所述能源支护桩系统，其特征在于，还包括高放坡土钉墙，所述高放坡土钉墙包括土钉、剖面钢筋网和护面；所述土钉与所述剖面钢筋网固定连接，所述护面附着于所述剖面钢筋网上，所述土钉与所述护面相互垂直设置；所述土钉在水平面倾角为5～20
°
。3.如权利要求1所述能源支护桩系统，其特征在于，还包括普通支护桩，所述普通支护桩内不设置桩内换热管，所述普通支护桩与所述冠梁固定连接，所述普通支护桩与所述能源支护桩间隔布置。4.如权利要求1～3任意一项所述能源支护桩系统，其特征在于，还包括腰梁和多条锚固体，所述腰梁与所述多根能源支护桩固定连接，所述腰梁沿所述多根能源支护桩排列方向通长布置，所述锚固体的一端固定连接于所述腰梁上。5.如权利要求4所述能源支护桩系统，其特征在于，还包括多根锚固体换热管，每根所述锚固体换热管包括换热部和连通部，所述换热部在至少部分所述锚固体内延伸，所述换热部靠近所述腰梁的一端向所述锚固体外延伸出所述连通部，所述多根锚固体换热管通过所述连通部与所述汇水管连通。6.能源支护桩系统的施工方法，包括以下步骤：步骤1，进行高放坡土钉墙施工；步骤2，当土钉墙的护面达到养护时间和强度要求后，采用旋挖成孔工艺现场施工能源支护桩的桩孔，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜风雷，刘民易，张权，王涛，张广哲，杨晋，
申请(专利权)人：建研地基基础工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：