本實(shí)用新型屬于建筑節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型高強(qiáng)預(yù)制地?zé)崮芑炷凉軜丁?/p>

背景技術(shù)：
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隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，淺層地?zé)崮艿睦贸蔀橐环N新型節(jié)能方式，地?zé)崮懿坏梢怨?jié)約化石能源，還能減少污染的排放，是未來(lái)新型能源的一種。目前，地源熱泵技術(shù)利用換熱井中埋管技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)換熱和能量存儲(chǔ)提取，但是，傳統(tǒng)的地?zé)峤粨Q系統(tǒng)需要占用大量場(chǎng)地和地下空間，且初期投資高、安裝難度大，制約了地?zé)崮苜Y源的廣泛應(yīng)用。

近年來(lái)，在傳統(tǒng)地源熱泵技術(shù)的基礎(chǔ)上，將其與樁基協(xié)同施工和工作，形成一種全新的建筑節(jié)能技術(shù)—“能量樁”，能量樁將傳統(tǒng)的地?zé)峤粨Q系統(tǒng)的地埋管澆筑在樁基混凝土中，使其兼具結(jié)構(gòu)構(gòu)件和換熱器雙重功能，系統(tǒng)造價(jià)低。能量樁將環(huán)保的概念融入到樁基工程中，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著，但是，現(xiàn)有的能量樁中埋設(shè)換熱管，大大削弱基樁的豎向承載能力，為了滿(mǎn)足安全要求，傳統(tǒng)能量樁樁型一般采用直徑較大的鉆孔灌注樁，現(xiàn)場(chǎng)工序繁雜、工期長(zhǎng)、成本高。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)一種工期短、成本低、安全度高的新型結(jié)構(gòu)的能量樁。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)提供一種新型高強(qiáng)預(yù)制管樁能量樁，在現(xiàn)有預(yù)制閉口管樁技術(shù)的基礎(chǔ)上，壓樁結(jié)束后在預(yù)制管樁孔心內(nèi)快速安裝熱交換管，并在管樁孔芯內(nèi)灌滿(mǎn)混凝土作為導(dǎo)熱介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)夏季制冷、冬季供暖的功能，提高管樁質(zhì)量的同時(shí)，簡(jiǎn)化施工工序、縮短工期、降低工程造價(jià)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的主體結(jié)構(gòu)包括預(yù)制管樁樁體、預(yù)制管樁樁端、下部鋼筋籠、上部鋼筋籠、PE熱交換管、管芯填充介質(zhì)、樁基承臺(tái)、管樁端頭板和保護(hù)套管；預(yù)制管樁樁體采用用現(xiàn)有的管樁技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)打樁機(jī)壓樁制成，根據(jù)預(yù)制管樁樁體材料能用于預(yù)制鋼筋混凝土管樁或鋼管樁；預(yù)制管樁樁體嵌入式安裝在樁基承臺(tái)的底部；預(yù)制管樁樁體的底端為預(yù)制管樁樁端，預(yù)制管樁樁端為閉口結(jié)構(gòu)或在預(yù)制管樁樁端安裝閉口樁尖；下部鋼筋籠和上部鋼筋籠組合構(gòu)成支架，下部鋼筋籠和上部鋼筋籠的分界線(xiàn)距離預(yù)制管樁樁體的頂端設(shè)計(jì)標(biāo)高2m，下部鋼筋籠由直徑6mm、間距200mm的箍筋和四根直徑10mm的縱筋綁扎構(gòu)成，按照有效換熱距離綁扎和固定PE熱交換管，避免PE熱交換管的支管距離太近產(chǎn)生熱干擾；上部鋼筋籠由直徑8mm、間距150mm的箍筋和六根直徑20mm的縱筋綁扎構(gòu)成，上部鋼筋籠上預(yù)留有固定鋼筋，上部鋼筋籠伸入樁基承臺(tái)的部分為插筋，預(yù)制管樁樁體與樁基承臺(tái)通過(guò)插筋連接，插筋的錨固長(zhǎng)度根據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁《10G409國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集》的要求設(shè)置；PE熱交換管以單U型的布管形式與下部鋼筋籠和上部鋼筋籠組合構(gòu)成的支架綁扎在一起，PE熱交換管通過(guò)循環(huán)流動(dòng)的換熱液與預(yù)制管樁樁體周?chē)鷤鬟f來(lái)的地?zé)崮苓M(jìn)行熱交換；PE熱交換管的頂端接口處安裝保護(hù)套管；預(yù)制管樁樁體內(nèi)開(kāi)有管芯，PE熱交換管和支架一起插入管芯內(nèi)并通過(guò)上部鋼筋籠預(yù)留的固定鋼筋焊接在管樁端頭板上，以保證PE熱交換管在管芯內(nèi)的位置不發(fā)生移動(dòng)；管芯內(nèi)填充有管芯填充介質(zhì)，管芯填充介質(zhì)與預(yù)制管樁樁體材料一起用于實(shí)現(xiàn)淺層地?zé)崮芘c熱交換管間的熱傳遞功能，同時(shí)對(duì)支架和PE熱交換管起到固定和保護(hù)的作用，提高其耐久性。

本實(shí)用新型所述管芯填充介質(zhì)包括C30的微膨脹混凝土和C30的普通混凝土，其中C30的微膨脹混凝土用于填充預(yù)制鋼筋混凝土管樁，由于浮漿的存在，預(yù)制鋼筋混凝土管樁內(nèi)壁表面比較粗糙，填充C30的微膨脹混凝土為介質(zhì)能保證管芯混凝土與樁身混凝土緊密接觸，避免填充介質(zhì)與管樁內(nèi)壁接觸面上產(chǎn)生氣泡熱阻，進(jìn)而影響能量樁傳熱效率；C30的普通混凝土用于鋼管樁，鋼管樁內(nèi)壁較光滑，填充C30的普通混凝土即可滿(mǎn)足要求。

本實(shí)用新型與傳統(tǒng)能量樁比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是預(yù)制管樁比鋼筋混凝土灌注樁施工速度快，并且熱交換管與支架一起能在壓樁結(jié)束后快速插入管芯內(nèi)，明顯縮短工期，降低工程造價(jià)；二是換熱管按有效換熱距離綁扎、固定在支架上，減小了支管間由于距離太近而產(chǎn)生的熱干擾，提高了換熱效率高；三是將熱交換管通過(guò)管芯填充介質(zhì)埋在預(yù)制管樁的管芯內(nèi)，而非埋在樁身混凝土內(nèi)，大大減小了樁身受力變形時(shí)集中應(yīng)力對(duì)樁身豎向承載力的影響；四是管芯填充介質(zhì)選用混凝土材料，不僅導(dǎo)熱系數(shù)高，而且能與支架鋼筋籠一起改善能量樁水平和豎向承載力，樁身在服役過(guò)程中安全可靠；其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，成本低，換熱效率高，安全可靠，環(huán)境友好。

附圖說(shuō)明：

圖1為本實(shí)用新型的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的施工工藝流程示意框圖。

具體實(shí)施方式：

下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例：

本實(shí)施例的主體結(jié)構(gòu)包括預(yù)制管樁樁體1、預(yù)制管樁樁端2、下部鋼筋籠3、上部鋼筋籠4、PE熱交換管5、管芯填充介質(zhì)6、樁基承臺(tái)7、管樁端頭板8和保護(hù)套管9；預(yù)制管樁樁體1采用用現(xiàn)有的管樁技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)打樁機(jī)壓樁制成，根據(jù)預(yù)制管樁樁體1材料能用于預(yù)制鋼筋混凝土管樁或鋼管樁；預(yù)制管樁樁體1嵌入式安裝在樁基承臺(tái)7的底部；預(yù)制管樁樁體1的底端為預(yù)制管樁樁端2，預(yù)制管樁樁端2為閉口結(jié)構(gòu)或在預(yù)制管樁樁端2安裝閉口樁尖；下部鋼筋籠3和上部鋼筋籠4組合構(gòu)成支架，下部鋼筋籠3和上部鋼筋籠4的分界線(xiàn)距離預(yù)制管樁樁體1的頂端設(shè)計(jì)標(biāo)高2m，下部鋼筋籠3由直徑6mm、間距200mm的箍筋和四根直徑10mm的縱筋綁扎構(gòu)成，按照有效換熱距離綁扎和固定PE熱交換管5，避免PE熱交換管的支管(是指2到3根PE熱交換管插入管芯時(shí)，如果距離太近會(huì)產(chǎn)生熱阻效應(yīng)，可不用在圖中標(biāo)出)距離太近產(chǎn)生熱干擾；上部鋼筋籠4由直徑8mm、間距150mm的箍筋和六根直徑20mm的縱筋綁扎構(gòu)成，上部鋼筋籠4上預(yù)留有固定鋼筋，上部鋼筋籠4伸入樁基承臺(tái)7的部分為插筋，預(yù)制管樁樁體1與樁基承臺(tái)7通過(guò)插筋連接，插筋的錨固長(zhǎng)度根據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁《10G409國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集》的要求設(shè)置；PE熱交換管5以單U型的布管形式與下部鋼筋籠3和上部鋼筋籠4組合構(gòu)成的支架綁扎在一起，PE熱交換管5通過(guò)循環(huán)流動(dòng)的換熱液與預(yù)制管樁樁體1周?chē)鷤鬟f來(lái)的地?zé)崮苓M(jìn)行熱交換；PE熱交換管5的頂端接口處安裝保護(hù)套管9；預(yù)制管樁樁體1內(nèi)開(kāi)有管芯，PE熱交換管5和支架一起插入管芯內(nèi)并通過(guò)上部鋼筋籠4預(yù)留的固定鋼筋焊接在管樁端頭板8上，以保證PE熱交換管5在管芯內(nèi)的位置不發(fā)生移動(dòng)；管芯內(nèi)填充有管芯填充介質(zhì)6，管芯填充介質(zhì)6與預(yù)制管樁樁體1材料一起用于實(shí)現(xiàn)淺層地?zé)崮芘c熱交換管間的熱傳遞功能，同時(shí)對(duì)支架和PE熱交換管5起到固定和保護(hù)的作用，提高其耐久性。

本實(shí)施例所述新型高強(qiáng)預(yù)制地?zé)崮芑炷凉軜兜木唧w施工過(guò)程為：

1.現(xiàn)場(chǎng)壓樁：將場(chǎng)地平整后，用全站儀定位樁基軸線(xiàn)，并將打樁機(jī)準(zhǔn)備就位，采用靜壓樁的方法進(jìn)行壓樁，壓樁結(jié)束后，對(duì)樁頭處理至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高。

2.鋼筋籠綁扎和安裝：按照配筋要求綁扎鋼筋籠，PE熱交換管5按照W形式固定在上部鋼筋籠4和下部鋼筋籠3構(gòu)成的支架上，并將PE熱交換管5迅速下放安裝到管芯內(nèi)；PE熱交換管5固定之前通入0.9MPa的空氣壓力進(jìn)行試壓，并保持30min不降壓，確保PE熱交換管5的密封性，在PE熱交換管5的頂端接口處安裝保護(hù)套管9并伸出支架，以防在下放支架時(shí)對(duì)PE熱交換管5產(chǎn)生損壞，同時(shí)確?；炷凉嘈緯r(shí)PE熱交換管5不被混凝土或其它施工碎屑堵塞。

3.混凝土灌芯：泵送混凝土至管芯內(nèi)，控制提管速度，確?；炷恋臐仓|(zhì)量，混凝土灌芯過(guò)程中要求PE熱交換管5內(nèi)的空氣壓力15min不降壓，避免混凝土的灌入將熱交換管擠壓變形，從而影響換熱效率。