CN104775418A - 一种能源采集地下连续墙及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能源采集地下连续墙及其施工方法。由地下连续墙、导热管、钢筋笼、活动接头、地热泵、集热器等部分组成连续墙。地下连续墙沿长度方向，每隔5～8m划分为一个单元槽段。在每个单元槽段内的钢筋笼内沿一侧，绑扎或焊接导热管。导热管内充填导热液体，并伸出钢筋笼，与地热泵、集热器连接成一个封闭式循环通道。本发明还公开了该能源采集地下连续墙的施工方法，包括砌筑导墙、划分单元槽段、成槽、加工钢筋笼、布置导热管、修槽、清底、吊入钢筋笼、二次清底、浇筑混凝土、连接地热泵和集热器形成循环回路等技术步骤。本发明施工简便，不但能回收再利用施工完便废弃的地下连续墙，也能提高地下连续墙的强度和稳定性，还能采集地热能，应用范围广。

Description

一种能源采集地下连续墙及其施工方法

技术领域

本发明属于土木建筑工程技术领域，特别涉及一种能源采集地下连续墙及其施工方法。

背景技术

地下连续墙是指在地面上，利用一种挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的基槽，并在其内浇注适当的材料而形成的一道具有防渗、挡土和承重功能的连续的地下墙体。该法施工振动小，墙体刚度大，整体性好，施工速度快，可省土石方，可用于密集建筑群中建造深基坑支护及进行逆作法施工。目前，我国土木建筑工程中应用最为广泛的是现浇钢筋混凝土壁板式地下连续墙，且分为两墙合一和纯为临时挡土墙两种情况。由于施工完成的地下连续墙墙面不够光滑，若作为两墙合一，则还需进行进一步处理，若纯为临时挡土墙，在施工阶段，起挡土和止水作用，在结构使用阶段，地下连续墙埋于地下，不发挥作用，因此经济性较差。如上所述，地下连续墙若作为一种临时性的地下支护结构，在工程结束后便被废弃，从而造成了材料的浪费。如何将废弃的地下连续墙再利用，是一个值得研究的问题。

地热资源是一种清洁能源，且分布广、造价低、使用方便，具有广阔的开发和应用前景。地源热泵是以地源能(土壤、地下水、地表水、低温地热水和尾水)作为冷热源，即冬季把高于环境温度的地能中的热能取出来供给室内采暖，夏季把室内的热能取出来释放到低于环境温度的土壤中，同时提供冬季采暖、夏季制冷的系统。在整个采暖和制冷过程中，系统只向土壤中吸热或排热，并不消耗水量也不污染水，也不会影响地面沉降，因此是一种可持续发展性强的绿色环保空调产品。但是，地源热泵埋设需要占用较大的土地面积，且初期埋设成本高，因此其经济性较差。如何将地热能采集技术与现有地下建筑结构相结合，达到地热能的经济、高效利用，是岩土工程界有待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的就在于克服了传统的水平、垂直埋管热泵系统占地面积大、造价高等缺陷，充分利用地下连续墙的内部空间，开发一种经济性好、使用方便的能源采集地下连续墙及其施工方法。

一种能源采集地下连续墙，由地下连续墙、导热管、钢筋笼、活动接头、地热泵、集热器等部分组成。其特征在于：地下连续墙沿长度方向，每隔5～8m划分为一个单元槽段。在每个单元槽段内的钢筋笼内沿一侧绑扎或焊接导热管。导热管在地下连续墙内设置成多道弯曲，形成循环回路。导热管内充填导热液体，并伸出钢筋笼，与地热泵、集热器连接成一个封闭式循环通道。

所述的地下连续墙为现浇钢筋混凝土壁板式地下连续墙。

所述的导热管为高密度聚乙烯管或金属管。

所述的钢筋笼内沿为横向、纵向钢筋和纵向桁架交接处内侧。

所述的能源采集地下连续墙的施工方法，主要包括以下技术步骤：

(1)沿地下连续墙墙面线两侧砌筑厚度15～20cm，深度1～2m的导墙，并在内壁每隔1～3m设置临时支撑。

(2)划分单元槽段，并在导墙上做出标记。

(3)在一个单元槽段内，以导墙为基准，进行成槽挖土，同时输送制备好的泥浆，防止槽壁坍塌。

(4)在成槽的同时，进行钢筋笼的加工，并布置导热管，将导热管绑扎在钢筋笼内沿。

(5)对地下连续墙进行修槽、清底。

(6)在槽内吊入钢筋笼，若纯为临时挡土墙，则直接浇筑混凝土；若为二墙合一，则应先进行二次清底，再浇筑混凝土。

(7)待混凝土强度达到设计要求，拔出接头管。

(8)重复步骤(3)～步骤(7)，完成其余单元槽段的施工。

(9)将导热管、活动接头、地热泵，集热器连接形成封闭式循环通道。

本发明的优点和效果在于：

(1)充分利用了地下连续墙的空间，使原本施工后便废弃的地下连续墙变废为宝。

(2)充分利用地热资源，地热能源属于清洁能源，不污染环境，经济效益高。

(3)施工简便，导热管与钢筋笼一起埋入，不增加施工成本。

(4)导热管在地下连续墙内多道弯曲，使之与混凝土接触面积增大，能吸取更多的热量。

附图说明：

图1——本发明平面布置示意图。

图2——本发明图1中A位置局部放大图。

图3——本发明图1中B位置局部放大图

图4——本发明图2中C-C位置剖面示意图。

图5——本发明图2中D-D位置剖面示意图。

图6——本发明图3中E-E位置剖面示意图。

图7——本发明图3中F-F位置剖面示意图。

图8——本发明图1中A位置导热液体运动方向示意图。

图9——本发明图1中B位置导热液体运动方向示意图01。

图10——本发明图1中B位置导热液体运动方向示意图02。

图中：1为导热管；2为钢筋笼；3为活动接头；4为地热泵；5为集热器。

具体实施方式

如图1～图10所示，一种能源采集地下连续墙及其施工方法，由导热管1、钢筋笼2、活动接头3、地热泵4、集热器5等部分组成，地下连续墙沿长度方向，每隔5～8m划分为一个单元槽段。在每个单元槽段内的钢筋笼2内沿一侧，绑扎或焊接导热管1。导热管1内充填导热液体(如水)，并伸出钢筋笼2，与地热泵4、集热器5连接成一个封闭式循环通道。

上述能源采集地下连续墙的施工方法，包括以下技术步骤：

1)砌筑导墙，导墙位于地下连续墙的墙面线两侧，和地下连续墙中心线平行，厚度一般为15～20cm，深度一般为1～2m，顶面高于施工地面5～10cm，内墙面竖直，二导墙的内壁间净距为地下连续墙的宽度另加4～6cm，且在内壁间每隔1～3m设置直径为10cm的上下二道圆木进行临时支撑。导墙面应保持水平，砼底面和土面应密贴，砼养护期间起重机等重型设备不应在导墙附近作业停留，成槽前支撑不允许拆除，以免导墙变位。

2)在制作导墙的同时，在泥浆池里进行泥浆的拌制。泥浆搅拌应严格按照操作规程和配合比的要求进行，泥浆拌制后应静置24小时后方可使用。

3)考虑槽壁的稳定，钢筋笼2的起吊能力等因素，划分单元槽段，一般为5～8m，并在导墙上精确定位，作出标记线。

4)在一个单元槽段内，根据施工技术要求，选择成槽设备，并以导墙为基准进行成槽挖土。在成槽过程中，应输送制备好的泥浆，泥浆的静压力有效地作用在槽壁上，可防止槽壁坍塌，还可对钻机进行有效的冷却和润滑。

5)槽段挖至设计标高后，用钻机的钻头或超声波方法测量槽段断面，如果误差超过规定的精度则需修槽。

6)对地下连续墙进行清底。如果地下连续墙纯为临时挡土墙，则清底至沉渣厚度小于200mm为止；如果地下连续墙之后要作为地下结构的外墙，即二墙合一时，则清底至沉渣厚度小于100mm为止。

7)在成槽挖土的同时，可在钢筋棚内进行钢筋笼2的加工。根据单元槽段的规格与接头形式等设计钢筋笼2的尺寸，按设计图纸要求对钢筋进行下料，并在平台上制作钢筋笼2，预留插放混凝土导管的位置，导管位置周围需增设箍筋和连接筋。为使横向钢筋不妨碍导管的下入，纵向钢筋应放在内侧，横向钢筋放在外侧，纵向钢筋的底端应距离槽底面10～20cm，底端应稍向内弯折，纵向钢筋的接长宜用焊接。沿单元槽段长度方向每隔适当距离设置纵向桁架，以增强钢筋笼2的纵向刚度及整体性。

8)在钢筋笼2的内沿，即一侧的纵、横向钢筋和纵向桁架的交接处内侧设置导热管1，导热管1与钢筋笼2之间用扎丝进行绑扎连接或直接焊接，导热管1伸出钢筋笼2适当距离，以利于之后连接集热器5等构件。

9)钢筋笼2和导热管1连接成一个整体后，待一个单元槽段土方挖好并清底后，于槽段端部用吊车放入接头管，然后用横吊梁氏吊架起吊钢筋笼2，并使钢筋笼2对准单元槽段的中心，有导热管1的一侧位于背土侧，然后将钢筋笼2垂直而又准确的插入槽内。注意不要因起重臂摆动而使钢筋笼2产生横向摆动，造成坍塌。

10)如果地下连续墙纯为临时挡土墙，则可直接浇筑混凝土，如果地下连续墙之后要作为地下结构的外墙，即二墙合一时，则在混凝土浇筑之前还需对槽进行二次清底，直至沉渣厚度小于100mm为止。

11)浇筑的混凝土强度达到设计要求时，将接头管旋转拔出，重复步骤4-步骤10，完成其余单元槽段的施工。

12)将所有单元槽段中伸出的导热管1连接活动接头3、地热泵4，并与集热器5形成一个封闭式循环通道。

本发明的保护范围并不以具体实施方式为限，而是由权利要求加以限定。

Claims (5)

1.一种能源采集地下连续墙，其特征在于：由地下连续墙、导热管、钢筋笼、活动接头、地热泵和集热器组成；

所述地下连续墙沿长度方向，每隔5～8m划分为一个单元槽段；在每个单元槽段内的钢筋笼内沿一侧绑扎或焊接导热管；导热管在地下连续墙内设置成若干道弯曲，形成循环回路；导热管内充填导热液体；导热管伸出钢筋笼，与地热泵、集热器连接成一个封闭式循环通道。

2.根据权利要求1所述的一种能源采集地下连续墙，其特征在于：地下连续墙为现浇钢筋混凝土壁板式地下连续墙。

3.根据权利要求1所述的一种能源采集地下连续墙，其特征在于：导热管为高密度聚乙烯管或金属管。

4.根据权利要求1所述的一种能源采集地下连续墙，其特征在于：钢筋笼内沿为横向、纵向钢筋和纵向桁架交接处内侧。

5.一种用于建造1～4任意一项权利要求所述的一种能源采集地下连续墙的施工方法，其特征在于，包括以下技术步骤：

(1)沿地下连续墙墙面线两侧砌筑厚度15～20cm，深度1～2m的导墙，并在内壁每隔1～3m设置临时支撑；

(2)划分单元槽段，并在导墙上做出标记；

(3)在一个单元槽段内，以导墙为基准，进行成槽挖土，同时输送制备好的泥浆，防止槽壁坍塌；

(4)在成槽的同时，进行钢筋笼的加工，并布置导热管，将导热管绑扎在钢筋笼内沿；

(5)对地下连续墙进行修槽、清底；

(6)在槽内吊入钢筋笼，若纯为临时挡土墙，则直接浇筑混凝土；若地下连续墙之后要作为地下结构的外墙，则应先进行二次清底，再浇筑混凝土；

(7)待混凝土强度达到设计要求，拔出接头管；

(8)重复步骤(3)～步骤(7)，完成其余单元槽段的施工；

将导热管、活动接头、地热泵，集热器连接形成封闭式循环通道。