CN115247428A - 一种适用于季节性冻土地区的预制能量桩及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于季节性冻土地区的预制能量桩及其施工方法，上部桩节采用粉煤灰和混凝土的混合物浇筑，下部桩节采用石墨烯和混凝土的混合物浇筑。换热管上部采用保温管道，下部采用普通钢管。换热管伸出桩体与集热器相连。所述施工方法为：上下桩节为预制；下部桩节先沉桩至方便焊接的高度，再将上部桩节与下部桩节连接，对桩节施焊；完成施焊和沉桩，将换热管与集热器相连，形成导热回路，即形成适用于季节性冻土地区的预制能量桩；本发明的上部桩节和换热管可降低热量耗散，同时防止冻结层土体融化，提高桩基承载力，下部桩节可提高换热效率，降低上部冻结层无法换热的影响。
Description
技术领域
本发明涉及土木建筑和能源技术领域，具体涉及一种适用于季节性冻土地区的预制能量桩及其施工方法。
背景技术
地热能是一种清洁，可再生且分布广泛的新型能源，具有广阔的开发前景。地源热泵技术是利用地温相对稳定的特性，将换热管直接埋入地下，通过对换热管注入换热液，将地热从地层中换取出来，转移到有需求的地方，以达到冬季制热，夏季制冷的目的。地源热泵是一种有效利用地热能的方式。
能量桩是一种将地源热泵和桩基础相结合的新型建筑结构形式。其将换热管埋入桩体之中，解决了地源热泵占据空间大，建设成本高的缺点。
在季节性冻土地区，冬季气温处于零下，地表层完全冻结，而地层深处的温度恒定，地热能丰富。然而能量桩在季节性冻土地区工作过程中，由于地表气温低，会导致换热液冻结，且换热液在出液口附近中受周围冻土层低温影响，会损失部分热量，导致换热效率低下。由于换热过程中桩体温度升高，会使桩周已冻结的土壤融化，造成融沉现象，导致桩体承载力降低。在夏季，季节性冻土地区地表温度高，换热液在出液口附近会损失部分热量，导致换热效率低下。
因此，有必要研发一种能解决上述问题的能量桩。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于季节性冻土地区的预制能量桩及其施工方法，以解决现有技术中存在的问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种适用于季节性冻土地区的预制能量桩，包括桩体和换热管。
所述桩体包括上部桩节和下部桩节，上部桩节连接在下部桩节的上端，上部桩节贯穿冻土层。所述上部桩节由粉煤灰和混凝土的混合物浇筑，下部桩节由掺有石墨烯的混凝土材料浇筑。
所述换热管包括聚氨酯保温管道和无缝钢管，无缝钢管包括进水管段、换热管段和出水管段，进水管段的一端与地面上的集热器连接，另一端穿过上部桩节并伸出上部桩节的下表面。
所述出水管段的一端与集热器连接，另一端穿过上部桩节并伸出上部桩节的下表面，位于地面上的地热泵设置在出水管段上。
所述换热管段为预埋在下部桩节内的U型管，换热管段的两端伸出下部桩节的上表面，换热管段的一端与进水管段的下端密闭连接，另一端与出水管段的下端密闭连接。
所述进水管段位于上部桩节内部的管段上套设有聚氨酯保温管道，出水管段上套设有聚氨酯保温管道，无缝钢管内填充有换热液。
进一步，所述聚氨酯保温管道包括高密度聚乙烯保护层和聚氨酯保温层，聚氨酯保温层包裹在无缝钢管对应的区段上，高密度聚乙烯保护层包裹在聚氨酯保温层上。
进一步，所述上部桩节的下端和下部桩节的上端均预埋有钢制连接板，钢制连接板呈圆台状。所述上部桩节下端的钢制连接板的下表面设置有两个供管道环扣安装的预留孔，下部桩节上端的钢制连接板的上表面设置有两个供管道环扣安装的预留孔。
所述下部桩节的两个伸出端均设置有管道环扣，管道环扣穿过下部桩节上端的预留孔并伸出所在钢制连接板的上表面，管道环扣内设置有防水垫圈。
连接所述上部桩节和下部桩节时，两个管道环扣分别安装到上部桩节下端的两个预留孔内，进水管段和出水管段均通过管道环扣与换热管段密闭连接，两块钢制连接板在坡口圆周处焊接形成焊缝。
进一步，所述换热液是水和乙二醇混合溶液，乙二醇体积分数为40％。
进一步，所述上部桩节和下部桩节内均设置有钢筋笼。
基于上述的一种适用于季节性冻土地区的预制能量桩的施工方法，包括以下步骤：
1)根据施工地气候条件、地层情况以及承载力要求，确定所述上部桩节和下部桩节的深度。
2)在工厂预制出所述上部桩节和下部桩节。其中，所述上部桩节中预埋有无缝钢管的进水管段、出水管段、聚氨酯保温管道和钢制连接板，下部桩节中预埋有无缝钢管的换热管段和钢制连接板。
3)待所述上部桩节和下部桩节制作完成后，将进水管段与换热管段通过管道环扣连接，出水管段与换热管段通过管道环扣连接，往无缝钢管中通入换热液，测试其换热和防漏水性能，测试完成后将其拆开。
4)将所述上部桩节和下部桩节运送至施工现场，下部桩节沉入桩孔，吊装上部桩节至下部桩节的正上方，将进水管段与换热管段连接，出水管段与换热管段连接，并在两个钢制连接板的坡口圆周上焊接。
5)待焊缝自然冷却后，将所述桩体下沉至设计深度。
6)将伸出所述桩体的进水管段与集热器连接，伸出所述桩体的出水管段依次与地热泵、集热器连接。
7)向所述无缝钢管中通入换热液，地层热量通过换热液运送到集热器。
本发明的有益效果在于：
1.利用水和乙二醇的混合溶液，代替传统的水换热液，降低换热液的凝固点，防止换热液在低温下结冰；
2.利用聚氨酯保温管道，代替上部土层范围内普通换热管，可阻挡热量传递，减少出水管换热液流经上部土层的热能耗散，提高能量桩整体换热效率；
3.利用掺有粉煤灰的混凝土浇筑上部桩身，使上部桩身导热系数降低，能更好地使换热管绝热，使换热液流经出液口附近时热量损失减小，同时防止冻结层土体融化以及桩基融沉现象的出现，提高桩基承载力；
4.利用石墨烯和混凝土的混合物浇筑地下未冻结层范围内的下部桩身，提高下部桩体导热系数，从而提高整体换热效率，降低上部保温管道无法换热的影响；
5.本发明原理易于理解，操作简单，成本低廉，可有效解决能量桩在季节性冻土地区运行中的换热液结冰、桩体融沉和换热液在地表层热量损失的问题。
附图说明
图1为本发明能量桩的纵截面示意图；
图2为上部桩节和下部桩节的示意图；
图3为换热管示意图；
图4为图3的A-A剖视图；
图5为桩体的截面图。
图中：桩体1、上部桩节11、下部桩节12、钢制连接板13、预留孔14、坡口圆周15、换热管2、聚氨酯保温管道21、高密度聚乙烯保护层211、聚氨酯保温层212、无缝钢管22、管道环扣23、钢筋笼3、集热器4、地热泵5、冻土层7、未冻结土层8和焊缝9。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
本实施例公开了一种适用于季节性冻土地区的预制能量桩，包括桩体1和换热管2。
参见图1或2，所述桩体1包括上部桩节11和下部桩节12，上部桩节11和下部桩节12内均设置有钢筋笼3，上部桩节11连接在下部桩节12的上端，上部桩节11贯穿冻土层7，下部桩节12位于未冻结土层8内。
所述上部桩节11由粉煤灰和混凝土的混合物浇筑，粉煤灰为一种轻质骨料，可降低混凝土的导热系数，防止换热液在地表层的热量损失，且冬季还可防止桩周土体融化，提高桩体承载力，上部桩节11深度根据当地气候条件、冻结土层深度以及承载力要求进行设计。
所述下部桩节12由掺有石墨烯的混凝土材料浇筑，石墨烯材料是导热性能极好的材料，其导热系数可达到5300W/m·K，将其掺入混凝土中，可有效提高混凝土导热系数，提高预埋在混凝土中的无缝钢管22的换热效率，降低上部桩节11无法换热带来的影响，下部桩节12深度根据地层情况和承载力要求进行设计。
参见图2或3，所述换热管2包括聚氨酯保温管道21和无缝钢管22，无缝钢管22包括进水管段、换热管段和出水管段，进水管段的一端与地面上的集热器4连接，另一端穿过上部桩节11并伸出上部桩节11的下表面。所述无缝钢管22外径为20～40mm，壁厚为2～5mm。
参见图1，所述出水管段的一端与集热器4连接，另一端穿过上部桩节11并伸出上部桩节11的下表面，位于地面上的地热泵5设置在出水管段上。所述进水管段和出水管段伸出上部桩节11下表面的长度为30～50mm。
所述上部桩节11的下端和下部桩节12的上端均预埋有钢制连接板13，钢制连接板13呈圆台状，便于两桩节间的焊接。所述上部桩节11下端的钢制连接板13的下表面设置有两个供管道环扣23安装的预留孔14，下部桩节12上端的钢制连接板13的上表面设置有两个供管道环扣23安装的预留孔14。
所述换热管段为预埋在下部桩节12内的U型管，换热管段的两端伸出下部桩节12的上表面。所述换热管段伸出下部桩节12的两端均设置有管道环扣23，管道环扣23穿过下部桩节12上端的预留孔14并伸出所在钢制连接板13的上表面，管道环扣23内设置有防水垫圈，起到防止渗漏的作用。
所述换热管段的一端与进水管段的下端密闭连接，另一端与出水管段的下端密闭连接，连接过程中，两个管道环扣23分别安装到上部桩节11下端的两个预留孔14内，进水管段和出水管段均通过管道环扣23与换热管段密闭连接，两块钢制连接板13在坡口圆周15处焊接形成焊缝9。
参见图2，所述进水管段位于上部桩节11内部的管段上套设有聚氨酯保温管道21，出水管段上套设有聚氨酯保温管道21。
所述聚氨酯保温管道21包括高密度聚乙烯保护层211和聚氨酯保温层212，聚氨酯保温层212包裹在无缝钢管22对应的区段上，高密度聚乙烯保护层211包裹在聚氨酯保温层212上。
所述高密度聚乙烯保护层211的厚度2～3mm，起保护聚氨酯保温层212的作用。所述聚氨酯保温层212厚度为15～20mm，聚氨酯保温层212导热系数为0.018～0.024W/m·K，可有效减少能量桩与冻结土体的热交换，防止冻结土体融化。
所述无缝钢管22内填充有换热液，换热液是水和乙二醇混合溶液，水和乙二醇的体积比为3:2，混合溶液凝固点为-27℃，可防止气温过低引起的换热液冻结。
实施例2：
本实施例公开了基于实施例所述的一种适用于季节性冻土地区的预制能量桩的施工方法，包括以下步骤：
1)探明施工项目当地气候条件和地层情况，根据冻结层深度和承载力要求设计保温管道21长度以及上部桩节11的深度，根据地层情况和承载力要求设计下部桩节12深度等参数。
2)在工厂预制出所述上部桩节11和下部桩节12，根据设计要求在上部桩节11中预埋聚氨酯保温管道21、钢筋笼3、钢制连接板13、进水管段和出水管段，下部桩节12中预埋U型的换热管段、钢筋笼3、钢制连接板13，随后上部桩节11浇筑掺有粉煤灰的混凝土，下部桩节12浇筑掺有石墨烯的混凝土，并在上部桩节11底端的钢制连接板13和下部桩节12顶端的钢制连接板13设置预留孔14。
3)待所述上部桩节11和下部桩节12制作完成后，将进水管段与换热管段通过管道环扣23连接，出水管段与换热管段通过管道环扣23连接，往无缝钢管22中通入换热液，测试其换热和防漏水性能，测试完成后将其拆开。
4)将制作好的所述上部桩节11和下部桩节12运送至施工现场，确定沉桩位置，下部桩节12沉入桩孔至方便上部桩节11焊接的高度，吊装上部桩节11至下部桩节12的正上方，将进水管段与换热管段通过管道环扣23连接，出水管段与换热管段通过管道环扣23连接，并在两个钢制连接板13的坡口圆周15上焊接，焊接时应两人对称堆焊，保证焊缝9饱满。
5)焊接完成后等待15分钟，待焊缝自然冷却后，随后继续沉桩，将所述桩体1下沉至设计深度。
6)将伸出所述桩体1的进水管段与集热器4连接，伸出所述桩体1的出水管段依次与地热泵5、集热器4连接。
7)向所述无缝钢管22中通入换热液，地层热量不断通过换热液运送到集热器4中，集热器4再将热量输送到建筑的空调系统中，使地层热能被有效利用，最终完成了适用于季节性冻土地区的预制能量桩的施工。
实施例3：
本实施例公开了一种适用于季节性冻土地区的预制能量桩，包括桩体1和换热管2。
参见图1或2，所述桩体1包括上部桩节11和下部桩节12，上部桩节11连接在下部桩节12的上端，上部桩节11贯穿冻土层7，下部桩节12位于未冻结土层8内。所述上部桩节11由粉煤灰和混凝土的混合物浇筑，下部桩节12由掺有石墨烯的混凝土材料浇筑。
参见图2或3，所述换热管2包括聚氨酯保温管道21和无缝钢管22，无缝钢管22包括进水管段、换热管段和出水管段，进水管段的一端与地面上的集热器4连接，另一端穿过上部桩节11并伸出上部桩节11的下表面。
参见图1，所述出水管段的一端与集热器4连接，另一端穿过上部桩节11并伸出上部桩节11的下表面，位于地面上的地热泵5设置在出水管段上。
所述换热管段为预埋在下部桩节12内的U型管，换热管段的两端伸出下部桩节12的上表面，换热管段的一端与进水管段的下端密闭连接，另一端与出水管段的下端密闭连接。
参见图2，所述进水管段位于上部桩节11内部的管段上套设有聚氨酯保温管道21，出水管段上套设有聚氨酯保温管道21，无缝钢管22内填充有换热液。
实施例4：
本实施例主要结构同实施例3，进一步，参见图4，所述聚氨酯保温管道21包括高密度聚乙烯保护层211和聚氨酯保温层212，聚氨酯保温层212包裹在无缝钢管22对应的区段上，高密度聚乙烯保护层211包裹在聚氨酯保温层212上。
实施例5：
本实施例主要结构同实施例3，进一步，参见图2，所述上部桩节11的下端和下部桩节12的上端均预埋有钢制连接板13，钢制连接板13呈圆台状。所述上部桩节11下端的钢制连接板13的下表面设置有两个供管道环扣23安装的预留孔14，下部桩节12上端的钢制连接板13的上表面设置有两个供管道环扣23安装的预留孔14。
所述换热管段伸出下部桩节12的两端均设置有管道环扣23，管道环扣23穿过下部桩节12上端的预留孔14并伸出所在钢制连接板13的上表面，管道环扣23内设置有防水垫圈。
连接所述上部桩节11和下部桩节12时，两个管道环扣23分别安装到上部桩节11下端的两个预留孔14内，进水管段和出水管段均通过管道环扣23与换热管段密闭连接，两块钢制连接板13在坡口圆周15处焊接形成焊缝9。
实施例6：
本实施例主要结构同实施例3，进一步，所述换热液是水和乙二醇混合溶液，乙二醇体积分数为40％。
实施例7：
本实施例主要结构同实施例3，进一步，参见图5，所述上部桩节11和下部桩节12内均设置有钢筋笼3。
Claims (6)
1.一种适用于季节性冻土地区的预制能量桩，其特征在于：包括所述桩体(1)和换热管(2)；
所述桩体(1)包括上部桩节(11)和下部桩节(12)，上部桩节(11)连接在下部桩节(12)的上端，上部桩节(11)贯穿冻土层(7)；所述上部桩节(11)由粉煤灰和混凝土的混合物浇筑，下部桩节(12)由掺有石墨烯的混凝土材料浇筑；
所述换热管(2)包括聚氨酯保温管道(21)和无缝钢管(22)，无缝钢管(22)包括进水管段、换热管段和出水管段，进水管段的一端与地面上的集热器(4)连接，另一端穿过上部桩节(11)并伸出上部桩节(11)的下表面；
所述出水管段的一端与集热器(4)连接，另一端穿过上部桩节(11)并伸出上部桩节(11)的下表面，位于地面上的地热泵(5)设置在出水管段上；
所述换热管段为预埋在下部桩节(12)内的U型管，换热管段的两端伸出下部桩节(12)的上表面，换热管段的一端与进水管段的下端密闭连接，另一端与出水管段的下端密闭连接；
所述进水管段位于上部桩节(11)内部的管段上套设有聚氨酯保温管道(21)，出水管段上套设有聚氨酯保温管道(21)，无缝钢管(22)内填充有换热液。
2.根据权利要求1所述的一种适用于季节性冻土地区的预制能量桩，其特征在于：所述聚氨酯保温管道(21)包括高密度聚乙烯保护层(211)和聚氨酯保温层(212)，聚氨酯保温层(212)包裹在无缝钢管(22)对应的区段上，高密度聚乙烯保护层(211)包裹在聚氨酯保温层(212)上。
3.根据权利要求1或2所述的一种适用于季节性冻土地区的预制能量桩，其特征在于：所述上部桩节(11)的下端和下部桩节(12)的上端均预埋有钢制连接板(13)，钢制连接板(13)呈圆台状；所述上部桩节(11)下端的钢制连接板(13)的下表面设置有两个供管道环扣(23)安装的预留孔(14)，下部桩节(12)上端的钢制连接板(13)的上表面设置有两个供管道环扣(23)安装的预留孔(14)；
所述下部桩节(12)的两个伸出端均设置有管道环扣(23)，管道环扣(23)穿过下部桩节(12)上端的预留孔(14)并伸出所在钢制连接板(13)的上表面，管道环扣(23)内设置有防水垫圈；
连接所述上部桩节(11)和下部桩节(12)时，两个管道环扣(23)分别安装到上部桩节(11)下端的两个预留孔(14)内，进水管段和出水管段均通过管道环扣(23)与换热管段密闭连接，两块钢制连接板(13)在坡口圆周(15)处焊接形成焊缝(9)。
4.根据权利要求2或3所述的一种适用于季节性冻土地区的预制能量桩，其特征在于：所述换热液是水和乙二醇混合溶液，乙二醇体积分数为40％。
5.根据权利要求1所述的一种适用于季节性冻土地区的预制能量桩，其特征在于：所述上部桩节(11)和下部桩节(12)内均设置有钢筋笼(3)。
6.基于权利要求3所述的一种适用于季节性冻土地区的预制能量桩的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)根据施工地气候条件、地层情况以及承载力要求，确定所述上部桩节(11)和下部桩节(12)的深度；
2)在工厂预制出所述上部桩节(11)和下部桩节(12)；其中，所述上部桩节(11)中预埋有无缝钢管(22)的进水管段、出水管段、聚氨酯保温管道(21)和钢制连接板(13)，下部桩节(12)中预埋有无缝钢管(22)的换热管段和钢制连接板(13)；
3)待所述上部桩节(11)和下部桩节(12)制作完成后，将进水管段与换热管段通过管道环扣(23)连接，出水管段与换热管段通过管道环扣(23)连接，往无缝钢管(22)中通入换热液，测试其换热和防漏水性能，测试完成后将其拆开；
4)将所述上部桩节(11)和下部桩节(12)运送至施工现场，下部桩节(12)沉入桩孔，吊装上部桩节(11)至下部桩节(12)的正上方，将进水管段与换热管段连接，出水管段与换热管段连接，并在两个钢制连接板(13)的坡口圆周(15)上焊接；
5)待焊缝自然冷却后，将所述桩体(1)下沉至设计深度；
6)将伸出所述桩体(1)的进水管段与集热器(4)连接，伸出所述桩体(1)的出水管段依次与地热泵(5)、集热器(4)连接；
7)向所述无缝钢管(22)中通入换热液，地层热量通过换热液运送到集热器(4)。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006038256A (ja) * | 2004-07-22 | 2006-02-09 | Toko Kogyo:Kk | 地中熱交換器 |
| CN204356767U (zh) * | 2014-12-26 | 2015-05-27 | 重庆大学 | 一种石墨烯改性能量桩 |
| CN104929108A (zh) * | 2015-03-23 | 2015-09-23 | 重庆大学 | 一种硬质土场地pcc桩的施工方法 |
| CN205501992U (zh) * | 2016-03-01 | 2016-08-24 | 南京航空航天大学 | 一种能量桩换热管路结构 |
| CN106225268A (zh) * | 2016-07-18 | 2016-12-14 | 河海大学 | 一种冷热电联产灌注桩装置及其施工方法 |
| CN107676996A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-02-09 | 上海中金能源投资有限公司 | 地热井内换热器及地热井固井工艺 |
| CN109403916A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-03-01 | 田振林 | 一种地热井导热固井工艺 |
| CN110530038A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-12-03 | 曹树梁 | 打拔桩机打孔至基岩建造陶瓷太阳能储能装置 |
-
2021
- 2021-04-28 CN CN202110468275.8A patent/CN115247428A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006038256A (ja) * | 2004-07-22 | 2006-02-09 | Toko Kogyo:Kk | 地中熱交換器 |
| CN204356767U (zh) * | 2014-12-26 | 2015-05-27 | 重庆大学 | 一种石墨烯改性能量桩 |
| CN104929108A (zh) * | 2015-03-23 | 2015-09-23 | 重庆大学 | 一种硬质土场地pcc桩的施工方法 |
| CN205501992U (zh) * | 2016-03-01 | 2016-08-24 | 南京航空航天大学 | 一种能量桩换热管路结构 |
| CN106225268A (zh) * | 2016-07-18 | 2016-12-14 | 河海大学 | 一种冷热电联产灌注桩装置及其施工方法 |
| CN107676996A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-02-09 | 上海中金能源投资有限公司 | 地热井内换热器及地热井固井工艺 |
| CN109403916A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-03-01 | 田振林 | 一种地热井导热固井工艺 |
| CN110530038A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-12-03 | 曹树梁 | 打拔桩机打孔至基岩建造陶瓷太阳能储能装置 |
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