CN109113048B - 一种地下连续墙装置及施工方法 - Google Patents

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Abstract

一种地下连续墙装置及施工方法,连续墙内的迎土侧设有迎土侧内置导热管,连续墙内的背土侧设有背土侧内置导热管;还包括热交换器,热交换器具有可相互交换热量的第一换热通道和第二换热通道;迎土侧内置导热管、第一水泵、第一换热通道和第一外部导热管相互连通,以形成第一循环回路;第一循环回路内设有第一导热流体;背土侧内置导热管、第二水泵、第二换热通道和第二外部导热管相互连通,以形成第二循环回路;第二循环回路内设有第二导热流体;热交换器还具有可与第一换热通道和第二换热通道交换热量的第三换热通道,且第三换热通道的两端分别与给建筑供冷暖的供给管道的入口和出口相连通,且第三换热通道的两端分别设有开关。

Description

一种地下连续墙装置及施工方法
技术领域
本发明属于基坑工程领域,具体涉及一种地下连续墙装置及施工方法。
背景技术
城市高层建筑与地下结构的迅速发展,深基坑施工技术越来越受到人们的重视。地下连续墙是基础工程在地面上采用一种挖槽机械,沿着深开挖工程的周边轴线,在泥浆护壁条件下,开挖出一条狭长的深槽,清槽后,在槽内吊放钢筋笼,然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段,如此逐段进行,在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁,作为截水、防渗、承重、挡水结构。但现有的连续墙功能还比较单一,利用率还可以继续提升。
发明内容
为了解决现有的连续墙功能单一的缺点,本发明提供了一种地下连续墙装置及施工方法。
本发明采用的技术方案是:
本申请实施例提供一种地下连续墙装置,所述装置包括连续墙,所述连续墙内的迎土侧设有迎土侧内置导热管,所述连续墙内的背土侧设有背土侧内置导热管;
所述迎土侧内置导热管的两端贯穿所述连续墙,且所述迎土侧内置导热管的两端分别设有第一出水口和第一进水口;
所述背土侧内置导热管的两端贯穿所述连续墙,且所述背土侧内置导热管的两端分别设有第二出水口和第二进水口;
所述装置还包括热交换器,所述热交换器具有可相互交换热量的第一换热通道和第二换热通道;
所述装置还包括设置在所述连续墙外的第一外部导热管和第二外部导热管;
所述第一出水口和第一进水口分别与第一外部导热管的两端相连通,所述第一外部导热管上串联有第一水泵和所述第一换热通道;所述迎土侧内置导热管、所述第一水泵、所述第一换热通道和所述第一外部导热管相互连通,以形成第一循环回路;所述第一循环回路内设有第一导热流体,且所述第一循环回路上设有用于注入或排出所述第一导热流体的第一开口;
所述第二出水口和第二进水口分别与第二外部导热管的两端相连通,所述第二外部导热管上串联有第二水泵和第二换热通道,且所述背土侧内置导热管、所述第二水泵、所述第二换热通道和所述第二外部导热管相互连通,以形成第二循环回路;所述第二循环回路内设有第二导热流体,且所述第二循环回路上设有用于注入或排出所述第二导热流体的第二开口;
所述热交换器还具有可与第一换热通道和第二换热通道交换热量的第三换热通道,且所述第三换热通道的两端分别与给建筑供冷暖的供给管道的入口和出口相连通,且所述第三换热通道的两端分别设有开关。
进一步的,所述第一导热流体为水、乙醇或两者按任意比例混合的混合液。
进一步的,所述第二导热流体为水、乙醇或两者按任意比例混合的混合液。
进一步的,所述迎土侧内置导热管为PE管,且所述迎土侧内置导热管绑扎固定在所述连续墙内1的钢筋笼上。
进一步的,所述迎土侧内置导热管为钢管,且所述迎土侧内置导热管焊接固定在所述连续墙内的钢筋笼上。
进一步的,所述背土侧内置导热管为PE管,且所述背土侧内置导热管绑扎固定在所述连续墙内的钢筋笼上。
进一步的,所述背土侧内置导热管为钢管,且所述背土侧内置导热管绑扎固定在所述连续墙内的钢筋笼上。
进一步的,所述第一出水口和所述第一进水口分别通过第一连接头与所述迎土侧内置导热管连通;所述第二出水口和所述第二进水口分别通过第二连接头与所述背土侧内置导热管连通。
本申请实施例还提供一种地下连续墙装置的施工方法,包括以下步骤:
(1)在连续墙的钢筋笼安装好后,将迎土侧内置导热管固定在所述钢筋笼的迎土侧上,且所述第一出水口和所述第一进水口分别外露于所述钢筋笼的两端;将背土侧内置导热管固定在所述钢筋笼的背土侧上,且所述第二出水口和所述第二进水口分别外露于所述钢筋笼的两端;
(2)向钢筋笼上浇灌混凝土,以形成连续墙;
(3)在所述连续墙外布置第一外部导热管和第二外部导热管;
将第一外部导热管串联所述第一水泵和所述第一换热通道,并将所述第一外部导热管的两端分别与第一出水口和第一进水口相连通;所述迎土侧内置导热管、所述第一水泵、所述第一换热通道和所述第一外部导热管相互连通以形成第一循环回路;
将第二外部导热管串联所述第二水泵和所述第二换热通道,并将所述第二外部导热管的两端分别与所述第二出水口和所述第二进水口相连通;所述背土侧内置导热管、所述第二水泵、所述第二换热通道和所述第二外部导热管相互连通以形成第二循环回路;
(4)在基坑开挖阶段,向所述第一循环回路内注入冷的第一导热流体,且第一导热流体的温度低于连续墙及连续墙周围土层的温度;向所述第二循环回路内注入热的所述第二导热流体,且所述第二导热流体的温度高于连续墙及连续墙周围土层的温度;
由于第二导热流体的温度高于连续墙及连续墙周围土层的温度,第二导热流体会使连续墙的背土侧产生膨胀,产生温度应力,从而抵抗基坑开挖过程中的连续墙变形;
由于第一导热流体温度低于连续墙及连续墙周围土层的温度,第一导热流体会使连续墙的迎土侧产生收缩,产生温度应力,从而抵抗基坑开挖过程中的连续墙变形;
(5)在基坑开挖结束后,向第一循环回路内注入的第一导热流体和向第二循环回路内注入的第二导热流体的温度相同,且打开第三换热通道两端的开关;
夏天,当所述供给管道给所述建筑供冷时,所述第一循环回路和所述第二循环回路从土层中吸收地温能,并冷却所述第三循环回路;
冬天,当所述供给管道给建筑供热时,所述第一循环回路和所述第二循环回路从土层中吸收地温能,并加热所述第三循环回路。
本发明在基坑施工期间,迎土侧的第一循环回路通低温水,背土侧的第二循环回路通高温水,两者形成温度弯矩可以减小土压力引起的弯矩对地下连续墙的影响,提升地下连续墙的承载力。
后期运营阶段,迎土侧的第一循环回路和背土侧的第二循环回路通相同温度的水,提取地温能源为建筑供热制冷。本发明提出了一种利用温度控制地下连续墙水平位移的新思路,并可以以地下连续墙作为提取浅层地温能的媒介,实现了一墙多用,且结构简单,且施工成本低,具有较强的推广性。
本发明的有益效果体现在:
1、通过改变地下连续墙体内的温度来减小地下连续墙体的弯矩及位移,能最大限度的减少基坑的内部支撑,为基坑施工提供方便;
2、在充分利用地连墙承重特性的同时,在地连墙中埋入热导管,将地下连续墙变为提取地热能源的媒介,实现了地连墙的多功能化;
3、与现有的提取地热技术—地缘热泵技术相比具有降低成本,提高热提取效率的优点;
4、设计合理,结构简单,投入成本低,容易实现量产。
附图说明
图1是一实施例中本发明的结构示意图。
图2是一实施例中第一循环回路的结构示意图。
图3是一实施例中第二循环回路的结构示意图。
图4是一实施例中本发明的立体结构示意图。
图5是一实施例中本发明的工作原理示意图,其中连续墙内的箭头表示水流方向。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照附图,本发明提供一种地下连续墙装置,所述装置包括连续墙1,所述连续墙1内的迎土侧设有迎土侧内置导热管2,所述连续墙1内的背土侧设有背土侧内置导热管3;
所述迎土侧内置导热管2的两端贯穿所述连续墙1,且所述迎土侧内置导热管2的两端分别设有第一出水口和第一进水口;
所述背土侧内置导热管3的两端贯穿所述连续墙1,且所述背土侧内置导热管3的两端分别设有第二出水口9和第二进水口8;
所述装置还包括热交换器6,所述热交换器6具有可相互交换热量的第一换热通道和第二换热通道;
所述装置还包括设置在所述连续墙1外的第一外部导热管11和第二外部导热管12;
所述一出水口和第一进水口分别与第一外部导热管11的两端相连通,所述第一外部导热管11上串联有第一水泵5和所述第一换热通道;所述迎土侧内置导热管2、所述第一水泵5、所述第一换热通道和所述第一外部导热管11相互连通,以形成第一循环回路;所述第一循环回路内设有第一导热流体,且所述第一循环回路上设有用于注入或排出所述第一导热流体的第一开口;
具体的,所述第一开口设置在所述第一外部导热管11上。
所述二出水口和第二进水口分别与第二外部导热管12的两端相连通,所述第二外部导热管12上串联有第二水泵13和第二换热通道,且所述背土侧内置导热管3、所述第二水泵13、所述第二换热通道和所述第二外部导热管12相互连通,以形成第二循环回路;所述第二循环回路内设有第二导热流体,且所述第二循环回路上设有用于注入或排出所述第二导热流体的第二开口;
具体的,所述第二开口设置在所述第二外部导热管12上。
所述热交换器6还具有可与第一换热通道和第二换热通道交换热量的第三换热通道,且所述第三换热通道的两端分别与给建筑供冷暖的供给管道的入口和出口相连通,且所述第三换热通道的两端分别设有开关。
进一步的,所述第一导热流体为水、乙醇或两者按任意比例混合的混合液。
进一步的,所述第二导热流体为水、乙醇或两者按任意比例混合的混合液。
进一步的,所述迎土侧内置导热管2为PE管,且所述迎土侧内置导热管2绑扎固定在所述连续墙内1的钢筋笼上。
具体的,可通过钢筋将所述迎土侧内置导热管2绑扎固定在所述连续墙内1的钢筋笼上。
进一步的,所述迎土侧内置导热管2为钢管,且所述迎土侧内置导热管2焊接固定在所述连续墙1内的钢筋笼上。
进一步的,所述背土侧内置导热管3为PE管,且所述背土侧内置导热管2绑扎固定在所述连续墙1内的钢筋笼上。
具体的,可通过钢筋将所述背土侧内置导热管3绑扎固定在所述连续墙内1的钢筋笼上。
进一步的,所述背土侧内置导热管3为钢管,且所述背土侧内置导热管3绑扎固定在所述连续墙1内的钢筋笼上。
进一步的,所述第一出水口和所述第一进水口分别通过第一连接头与所述迎土侧内置导热管2连通;所述第二出水口和所述第二进水口分别通过第二连接头4与所述背土侧内置导热管3连通。
具体的,所述热交换器6、第一水泵5和第二水泵13均位于所述连续墙1外。
本实施例还提供一种地下连续墙装置的施工方法,包括以下步骤:
(1)在连续墙1的钢筋笼安装好后,将迎土侧内置导热管2固定在所述钢筋笼的迎土侧上,且所述第一出水口和所述第一进水口分别外露于所述钢筋笼的两端;
将背土侧内置导热管3固定在所述钢筋笼的背土侧上,且所述第二出水口和所述第二进水口分别外露于所述钢筋笼的两端;
(2)向钢筋笼上浇灌混凝土,以形成连续墙1;
(3)在所述连续墙1外布置第一外部导热管11和第二外部导热管12;
将第一外部导热管11串联所述第一水泵5和所述第一换热通道,并将所述第一外部导热管11的两端分别与第一出水口和第一进水口相连通;所述迎土侧内置导热管2、所述第一水泵5、所述所述第一换热通道和所述第一外部导热管11相互连通以形成第一循环回路;
将第二外部导热管12串联所述第二水泵13和所述第二换热通道,并将所述第二外部导热管12的两端分别与所述第二出水口和所述第二进水口相连通;所述背土侧内置导热管3、所述第二水泵5、所述第二换热通道和所述第二外部导热管12相互连通以形成第二循环回路;
(4)在基坑开挖阶段,向所述第一循环回路内注入冷的第一导热流体,且第一导热流体的温度低于连续墙及连续墙周围土层的温度,向所述第二循环回路内注入热的所述第二导热流体,且第二导热流体的温度高于连续墙及连续墙周围土层的温度;
由于第二导热流体的温度高于连续墙及连续墙周围底层的温度,第二导热流体会使连续墙的背土侧(受压侧)产生膨胀,产生温度应力,从而抵抗基坑开挖过程中的连续墙变形;
由于第一导热流体的温度低于连续墙及连续墙周围土层的温度,第一导热流体会使连续墙的迎土侧(受拉侧)产生收缩,产生温度应力,从而抵抗基坑开挖过程中的连续墙变形;
具体的,如图5所示,土压力引起的土压力力矩引起连续墙1变形,而温度引起的弯矩抵抗基坑1开挖产生的连续墙1变形。
(5)在基坑开挖结束后,向第一循环回路内注入的第一导热流体和向第二循环回路内注入的第二导热流体的温度相同,且打开第三换热通道两端的开关;
夏天,当所述供给管道给建筑供冷时,所述第一循环回路和所述第二循环回路从土层中吸收地温能,并冷却所述第三循环回路;
冬天,当所述供给管道给建筑供热时,所述第一循环回路和所述第二循环回路从土层中吸收地温能,并加热所述第三循环回路。从而使得所述第一循环回路和所述第二循环回路能为建筑供冷暖,节约能源,实现建筑的节能减排。
具体的,所述连续墙1是所述基坑的围护结构,且所述连续墙1围合在所述基坑的周围。
地温能是指温度在25℃以下,蕴藏在浅层地表层的土壤、岩石、水源中的可再生能源。将这种能源利用于建筑空调领域的技术,称之为地温技术。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的例举,本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例陈述的具体形式,本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (9)

1.一种地下连续墙装置,其特征在于:所述装置包括连续墙,所述连续墙内的迎土侧设有迎土侧内置导热管,所述连续墙内的背土侧设有背土侧内置导热管;
所述迎土侧内置导热管的两端贯穿所述连续墙,且所述迎土侧内置导热管的两端分别设有第一出水口和第一进水口;
所述背土侧内置导热管的两端贯穿所述连续墙,且所述背土侧内置导热管的两端分别设有第二出水口和第二进水口;
所述装置还包括热交换器,所述热交换器具有可相互交换热量的第一换热通道和第二换热通道;
所述装置还包括设置在所述连续墙外的第一外部导热管和第二外部导热管;
所述第一出水口和第一进水口分别与第一外部导热管的两端相连通,所述第一外部导热管上串联有第一水泵和所述第一换热通道;所述迎土侧内置导热管、所述第一水泵、所述第一换热通道和所述第一外部导热管相互连通,以形成第一循环回路;所述第一循环回路内设有第一导热流体,且所述第一循环回路上设有用于注入或排出所述第一导热流体的第一开口;
所述第二出水口和所述第二进水口分别与第二外部导热管的两端相连通,所述第二外部导热管上串联有第二水泵和第二换热通道,且所述背土侧内置导热管、所述第二水泵、所述第二换热通道和所述第二外部导热管相互连通,以形成第二循环回路;所述第二循环回路内设有第二导热流体,且所述第二循环回路上设有用于注入或排出所述第二导热流体的第二开口;
所述热交换器还具有可与第一换热通道和第二换热通道交换热量的第三换热通道,且所述第三换热通道的两端分别与给建筑供冷暖的供给管道的入口和出口相连通,且所述第三换热通道的两端分别设有开关。
2.如权利要求1所述的一种地下连续墙装置,其特征在于:所述第一导热流体为水、乙醇或两者按任意比例混合的混合液。
3.如权利要求1所述的一种地下连续墙装置,其特征在于:所述第二导热流体为水、乙醇或两者按任意比例混合的混合液。
4.如权利要求1所述的一种地下连续墙装置,其特征在于:所述迎土侧内置导热管为PE管,且所述迎土侧内置导热管绑扎固定在所述连续墙内的钢筋笼上。
5.如权利要求1所述的一种地下连续墙装置,其特征在于:所述迎土侧内置导热管为钢管,且所述迎土侧内置导热管焊接固定在所述连续墙内的钢筋笼上。
6.如权利要求1所述的一种地下连续墙装置,其特征在于:所述背土侧内置导热管为PE管,且所述背土侧内置导热管绑扎固定在所述连续墙内的钢筋笼上。
7.如权利要求1所述的一种地下连续墙装置,其特征在于:所述背土侧内置导热管为钢管,且所述背土侧内置导热管绑扎固定在所述连续墙内的钢筋笼上。
8.如权利要求1所述的一种地下连续墙装置,其特征在于:所述第一出水口和所述第一进水口分别通过第一连接头与所述迎土侧内置导热管连通;所述第二出水口和所述第二进水口分别通过第二连接头与所述背土侧内置导热管连通。
9.如权利要求1~8任一项所述的一种地下连续墙装置的施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)在连续墙的钢筋笼安装好后,将迎土侧内置导热管固定在所述钢筋笼的迎土侧上,且所述第一出水口和所述第一进水口分别外露于所述钢筋笼的两端;将背土侧内置导热管固定在所述钢筋笼的背土侧上,且所述第二出水口和所述第二进水口分别外露于所述钢筋笼的两端;
(2)向钢筋笼上浇灌混凝土,以形成连续墙;
(3)在所述连续墙外布置第一外部导热管和第二外部导热管;
将第一外部导热管串联所述第一水泵和所述第一换热通道,并将所述第一外部导热管的两端分别与第一出水口和第一进水口相连通;所述迎土侧内置导热管、所述第一水泵、所述第一换热通道和所述第一外部导热管相互连通以形成第一循环回路;
将第二外部导热管串联所述第二水泵和所述第二换热通道,并将所述第二外部导热管的两端分别与所述第二出水口和所述第二进水口相连通;所述背土侧内置导热管、所述第二水泵、所述第二换热通道和所述第二外部导热管相互连通以形成第二循环回路;
(4)在基坑开挖阶段,向所述第一循环回路内注入冷的第一导热流体,且第一导热流体的温度低于连续墙及连续墙周围土层的温度;向所述第二循环回路内注入热的所述第二导热流体,且所述第二导热流体的温度高于基坑中的连续墙及连续墙周围土层的温度;
由于第二导热流体的温度高于连续墙及连续墙周围土层的温度,第二导热流体会使连续墙的背土侧产生膨胀,产生温度应力,从而抵抗基坑开挖过程中的连续墙变形;
由于第一导热流体温度低于基坑中的连续墙及连续墙周围土层的温度,第一导热流体会使连续墙的迎土侧产生收缩,产生温度应力,从而抵抗基坑开挖过程中的连续墙变形;
(5)在基坑开挖结束后,向第一循环回路内注入的第一导热流体和向第二循环回路内注入的第二导热流体的温度相同,且打开第三换热通道两端的开关;
夏天,当所述供给管道给所述建筑供冷时,所述第一循环回路和所述第二循环回路从土层中吸收地温能,并冷却所述第三循环回路;
冬天,当所述供给管道给建筑供热时,所述第一循环回路和所述第二循环回路从土层中吸收地温能,并加热所述第三循环回路。
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