本實用新型屬于建筑節能技術領域，涉及一種新型高強預制地熱能混凝土管樁。

背景技術：
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隨著科學技術的進步和發展，淺層地熱能的利用成為一種新型節能方式，地熱能不但可以節約化石能源，還能減少污染的排放，是未來新型能源的一種。目前，地源熱泵技術利用換熱井中埋管技術可以實現換熱和能量存儲提取，但是，傳統的地熱交換系統需要占用大量場地和地下空間，且初期投資高、安裝難度大，制約了地熱能資源的廣泛應用。

近年來，在傳統地源熱泵技術的基礎上，將其與樁基協同施工和工作，形成一種全新的建筑節能技術—“能量樁”，能量樁將傳統的地熱交換系統的地埋管澆筑在樁基混凝土中，使其兼具結構構件和換熱器雙重功能，系統造價低。能量樁將環保的概念融入到樁基工程中，經濟和社會效益顯著，但是，現有的能量樁中埋設換熱管，大大削弱基樁的豎向承載能力，為了滿足安全要求，傳統能量樁樁型一般采用直徑較大的鉆孔灌注樁，現場工序繁雜、工期長、成本高。因此，迫切需要開發一種工期短、成本低、安全度高的新型結構的能量樁。

技術實現要素：
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本實用新型的發明目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計提供一種新型高強預制管樁能量樁，在現有預制閉口管樁技術的基礎上，壓樁結束后在預制管樁孔心內快速安裝熱交換管，并在管樁孔芯內灌滿混凝土作為導熱介質，實現夏季制冷、冬季供暖的功能，提高管樁質量的同時，簡化施工工序、縮短工期、降低工程造價。

為了實現上述目的，本實用新型的主體結構包括預制管樁樁體、預制管樁樁端、下部鋼筋籠、上部鋼筋籠、PE熱交換管、管芯填充介質、樁基承臺、管樁端頭板和保護套管；預制管樁樁體采用用現有的管樁技術，現場打樁機壓樁制成，根據預制管樁樁體材料能用于預制鋼筋混凝土管樁或鋼管樁；預制管樁樁體嵌入式安裝在樁基承臺的底部；預制管樁樁體的底端為預制管樁樁端，預制管樁樁端為閉口結構或在預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成支架，下部鋼筋籠和上部鋼筋籠的分界線距離預制管樁樁體的頂端設計標高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的縱筋綁扎構成，上部鋼筋籠上預留有固定鋼筋，上部鋼筋籠伸入樁基承臺的部分為插筋，預制管樁樁體與樁基承臺通過插筋連接，插筋的錨固長度根據預應力混凝土管樁《10G409國家建筑標準設計圖集》的要求設置；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成的支架綁扎在一起，PE熱交換管通過循環流動的換熱液與預制管樁樁體周圍傳遞來的地熱能進行熱交換；PE熱交換管的頂端接口處安裝保護套管；預制管樁樁體內開有管芯，PE熱交換管和支架一起插入管芯內并通過上部鋼筋籠預留的固定鋼筋焊接在管樁端頭板上，以保證PE熱交換管在管芯內的位置不發生移動；管芯內填充有管芯填充介質，管芯填充介質與預制管樁樁體材料一起用于實現淺層地熱能與熱交換管間的熱傳遞功能，同時對支架和PE熱交換管起到固定和保護的作用，提高其耐久性。

本實用新型所述管芯填充介質包括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制鋼筋混凝土管樁，由于浮漿的存在，預制鋼筋混凝土管樁內壁表面比較粗糙，填充C30的微膨脹混凝土為介質能保證管芯混凝土與樁身混凝土緊密接觸，避免填充介質與管樁內壁接觸面上產生氣泡熱阻，進而影響能量樁傳熱效率；C30的普通混凝土用于鋼管樁，鋼管樁內壁較光滑，填充C30的普通混凝土即可滿足要求。

本實用新型與傳統能量樁比較，具有以下優點：一是預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束后快速插入管芯內，明顯縮短工期，降低工程造價；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生的熱干擾，提高了換熱效率高；三是將熱交換管通過管芯填充介質埋在預制管樁的管芯內，而非埋在樁身混凝土內，大大減小了樁身受力變形時集中應力對樁身豎向承載力的影響；四是管芯填充介質選用混凝土材料，不僅導熱系數高，而且能與支架鋼筋籠一起改善能量樁水平和豎向承載力，樁身在服役過程中安全可靠；其結構簡單，使用方便，成本低，換熱效率高，安全可靠，環境友好。

附圖說明：

圖1為本實用新型的主體結構原理示意圖。

圖2為本實用新型實施例的施工工藝流程示意框圖。

具體實施方式：

下面通過實施例并結合附圖對本實用新型做進一步說明。

實施例：

本實施例的主體結構包括預制管樁樁體1、預制管樁樁端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6、樁基承臺7、管樁端頭板8和保護套管9；預制管樁樁體1采用用現有的管樁技術，現場打樁機壓樁制成，根據預制管樁樁體1材料能用于預制鋼筋混凝土管樁或鋼管樁；預制管樁樁體1嵌入式安裝在樁基承臺7的底部；預制管樁樁體1的底端為預制管樁樁端2，預制管樁樁端2為閉口結構或在預制管樁樁端2安裝閉口樁尖；下部鋼筋籠3和上部鋼筋籠4組合構成支架，下部鋼筋籠3和上部鋼筋籠4的分界線距離預制管樁樁體1的頂端設計標高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，如果距離太近會產生熱阻效應，可不用在圖中標出)距離太近產生熱干擾；上部鋼筋籠4由直徑8mm、間距150mm的箍筋和六根直徑20mm的縱筋綁扎構成，上部鋼筋籠4上預留有固定鋼筋，上部鋼筋籠4伸入樁基承臺7的部分為插筋，預制管樁樁體1與樁基承臺7通過插筋連接，插筋的錨固長度根據預應力混凝土管樁《10G409國家建筑標準設計圖集》的要求設置；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組合構成的支架綁扎在一起，PE熱交換管5通過循環流動的換熱液與預制管樁樁體1周圍傳遞來的地熱能進行熱交換；PE熱交換管5的頂端接口處安裝保護套管9；預制管樁樁體1內開有管芯，PE熱交換管5和支架一起插入管芯內并通過上部鋼筋籠4預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在管芯內的位置不發生移動；管芯內填充有管芯填充介質6，管芯填充介質6與預制管樁樁體1材料一起用于實現淺層地熱能與熱交換管間的熱傳遞功能，同時對支架和PE熱交換管5起到固定和保護的作用，提高其耐久性。

本實施例所述新型高強預制地熱能混凝土管樁的具體施工過程為：

1.現場壓樁：將場地平整后，用全站儀定位樁基軸線，并將打樁機準備就位，采用靜壓樁的方法進行壓樁，壓樁結束后，對樁頭處理至樁頂設計標高。

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構成的支架上，并將PE熱交換管5迅速下放安裝到管芯內；PE熱交換管5固定之前通入0.9MPa的空氣壓力進行試壓，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套管9并伸出支架，以防在下放支架時對PE熱交換管5產生損壞，同時確保混凝土灌芯時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，控制提管速度，確?；炷恋臐仓|量，混凝土灌芯過程中要求PE熱交換管5內的空氣壓力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。