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专利号: 2018111358973
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.现浇钢筋混凝土水平围护能量桩,其特征在于:包括插设在基坑内的桩体,所述桩体沿轴向的底端固定嵌设在所述基坑的土体内,所述桩体沿轴向的顶端竖直向上延伸;

所述桩体内埋设有钢筋笼,所述桩体内还设有U形换热管,且所述U形换热管固定在所述钢筋笼上;所述U形换热管的管底位于所述桩体内,所述U形换热管的两个管口沿所述轴向向上延伸并贯穿所述桩体的顶面;

所述U形换热管包括关于所述轴向对称的第一半管和第二半管,其中,所述第一半管位于所述桩体内的背土侧,所述第二半管位于所述桩体内的迎土侧;

所述桩体内还设有用于隔绝所述第一半管和所述第二半管交换热量的隔热板,所述隔热板插设在所述第一半管和所述第二半管之间,且所述隔热板固定在所述钢筋笼上;

所述U形换热管的两个管口分别与水箱的第一进口和第一出口相连通,且所述U形换热管与所述水箱组成一个循环回路;所述第一半管的管口通过第一管道与所述水箱的第一进口相连通,且所述第一管道上设有第一水泵和第一开关,所述第二半管的管口通过第二管道与所述水箱的第一出口相连通,且所述第二管道上设有第二水泵和第二开关;

所述水箱上还开设有用于向所述水箱内注入导热流体的注入口和用于排出所述水箱内的导热流体的排出口;

所述水箱的第二进口和所述水箱的第二出口分别与给建筑供冷暖的供冷暖管道的入口和出口相连通;且所述第二进口和第二出口上分别设有第三开关。

2.如权利要求1所述的现浇钢筋混凝土水平围护能量桩,其特征在于:所述隔热板沿所述轴向设置在所述桩体的中间。

3.如权利要求1所述的现浇钢筋混凝土水平围护能量桩,其特征在于:所述隔热板的长度为所述桩体长度的三分之二,且所述隔热板的顶端与所述桩体的顶端平齐。

4.如权利要求1所述的现浇钢筋混凝土水平围护能量桩,其特征在于:所述第一半管和所述第二半管关于所述隔热板对称。

5.如权利要求1所述的现浇钢筋混凝土水平围护能量桩,其特征在于:所述导热流体为水。

6.如权利要求1至5任一项所述的现浇钢筋混凝土水平围护能量桩的施工方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)在基坑中安装钢筋笼,将U形换热管固定在所述钢筋笼上,且所述U形换热管的两个管口分别外露于所述钢筋笼的上端;所述U形换热管包括关于所述轴向对称的第一半管和第二半管,其中,所述第一半管位于所述桩体内的背土侧,所述第二半管位于所述桩体内的迎土侧;

在所述钢筋笼上安装隔热板,所述隔热板固定在所述第一半管和所述第二半管之间的钢筋笼上,所述第一半管和所述第二半管关于所述隔热板对称;

(2)向钢筋笼上浇灌混凝土,以形成桩体,且所述U形换热管的两个管口分别外露于所述桩体的上端;

(3)在所述桩体外布置所述水箱,将所述U形换热管的两个管口分别与水箱的第一进口和第一出口相连通,且所述U形换热管与所述水箱组成一个循环回路;

(4)基坑开挖时,在夏天,关闭第二开关、第三开关,打开第一开关,并向所述水箱内注入热的导热流体,且所述导热流体的温度高于基坑中的桩体及桩体周围地层的温度;

导热流体进入第一半管,由于导热流体水温高于桩体及桩体周围地层的温度,会使桩体的背土侧产生膨胀,产生温度应力抵抗基坑开挖产生的桩体变形;

由于5m以下的地层温度接近恒温,U形换热管内的导热流体与土体不断发生热交换,温度不断降低;当导热流体到达第二半管的管口时,温度会低于桩体迎土侧的温度,使桩体的迎土侧产生收缩,产生温度应力抵抗基坑开挖产生的桩体变形;

在冬天,关闭第一开关、第三开关,打开第二开关,并向所述水箱内注入冷的导热流体,且所述导热流体的温度低于基坑中的桩体及桩体周围地层的温度;

导热流体进入第二半管,由于导热流体水温低于桩体及桩体周围地层的温度,会使桩体的迎土侧产生收缩,产生温度应力抵抗基坑开挖产生的桩体变形;

由于5m以下的地层温度接近恒温,U形换热管内的导热流体与土体发生热交换,温度不断升高,当导热流体到达第一半管的管口时,温度会高于桩体的背土侧,使桩体的背土侧产生膨胀,产生温度应力,抵抗基坑开挖产生的桩体变形;

(5)在基坑开挖结束后,向所述水箱注入常温水,且打开第一开关、第二开关和第三开关;

夏天,当所述供冷暖管道给所述建筑供冷时,所述水箱内的常温水经循环回路被桩体及桩体周围地层中的地温能冷却,且冷却后的常温水流入供冷暖管道内给建筑供冷;

冬天,当所述供冷暖管道给所述建筑供暖时,所述水箱内的常温水经循环回路被桩体及桩体周围地层中的地温能加热,且加热后的常温水流入供冷暖管道内给建筑供暖。