钻孔灌注桩内地源换热器埋管的桩基设计和埋管方式探讨

摘要：地源热泵空调系统在节能减排方面具有重要意义,近年来受到建设单位和社会的进一步关注。地源换热器的埋设有 多种形式,在钻孔灌注桩内埋管既满足其工作原理,又节约了施工成本,这种方式目前还处于探索阶段,在桩基设计和埋管工艺方 面还缺乏衔接。以下对钻孔灌注桩内地源换热器埋管的桩基设计条件以及埋管方式做一些探索,希望能够摸索出一些桩基设计 方式和施工方法,为地源热泵系统的推广和应用提供参考。

    地源热泵技术作为可再生能源利用的一种,且 不会对本地区地下水的平衡造成任何影响,因此既 可节能减排又具有重大环保意义。
    1　地源热泵的原理
    地源热泵是利用循环水与浅层地热进行冷热交换, 达到既可供热又可制冷的高效节能空调系统。系统主要分三部分:地源换热系统、热泵机组和空调末端系统。其中地源换热系统是通过循环水在封闭地下埋管中的流动(地源换热器),实现系统与大地之间的热交换。
    2　地源埋管的设置
    地源埋管分水平埋管和竖直埋管。竖直埋管就是把换热器(循环水管)埋入地下,目前多数直接钻孔埋管(埋入预制管桩中也有应用实例),将换热器管埋 入钻孔灌注桩中的方式,应用还不多,见图1。
    3　桩基设计对埋管工艺的要求
    在钻孔灌注桩内地源换热器埋管,根据钻孔灌注桩的设计桩径、钢筋笼设计长度不同,决定了不同埋管工艺。
                     
    3. 1　桩径的设计
    设计桩径在700 mm以下,同时钢筋笼设计到 孔底时(见图1),采用换热器管分段绑扎在钢筋笼 主筋上,随钢筋笼一起下放到孔底。每节钢筋笼之 间的分段换热器管采用热熔焊接。
    3. 2　钢筋笼的设计
    设计钢筋笼不到孔底,同时设计桩径在750mm 以上时(见图2),采用换热器管整根随桩机导管一起下放到孔底。
                     
    4　埋管工艺对桩基设计的要求
    地源换热器埋管施工工艺不同,对钻孔灌注桩的主筋直径、主筋分布方式的设计也有一定的要求。
    4. 1　换热器埋管随钢筋笼下放
    (1)为保护换热器管不被桩机导管碰伤,设计 主筋直径不小于32mm时,换热器埋管紧贴主筋根部与箍筋扎牢(见图3);或者设计主筋直径小于 32mm且不小于16mm时,采用其中两根主筋与另两根主筋叠放的布筋方式(见图4);若主筋直径小 于16mm时,采用其中两根主筋与另两根主筋叠放的布筋方式,同时在叠放的两根钢筋之间焊接垫筋, 以保护换热器管(见图5)。
                     
    (2)为保证换热器管埋置深度,钢筋笼必须设计到换热器需要的深度。若钢筋笼主筋上下数量不同,当主筋直径不小于32mm时,且根数不少于6根(见图6);当主筋直径小于32mm时,主筋不少于8 根(见图7),以保证钢筋笼成圆形同时有利于钢筋叠放。
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