一种空心钢管混凝土能源地下连续墙及其施工工艺

本发明涉及能源墙的，特别是涉及一种空心钢管混凝土能源地下连续墙及其施工工艺。

背景技术：

1、随着我国每年能源总消耗量持续不断的增长，人们对可持续能源的需求不断增多，能源地下结构是一种由地源热泵引申的用于将地下结构地热能转化为可用热能的一种节能、绿色结构体系。地热能是一种清洁、可再生、储能巨大的新型能源，地下连续墙是一种在地面上采用挖槽机械，开挖深槽并在其中吊放钢筋笼及浇筑混凝土形成的作为截水、防渗、承重的结构，将地源热和地下连续墙相结合，使连续墙周围土体热能能够提取利用，具有较高的经济效益与社会效益。

2、传统能源地下连续墙是将换热管通过绑扎的形式固定在墙体纵筋上，在墙体内浇筑混凝土形成的能源地下连续墙，此种施工方式整体性较好，但施工占地较大，现场绑扎钢筋骨架速度较慢，且混凝土在浇筑后需等到结构凝结后才能进行下一步浇筑，施工速度较慢、效率低，这些都与保护城市环境和绿色施工的理念相违背。

3、而采用预制连续墙，可有效降低现场施工的噪音，施工环境得到极大改善，施工速度得到提高，但由于运输及吊装条件的限制，现有的连续墙单片较为笨重，不易制作较大；除此之外，能源地下连续墙热量的交换使周围岩土体的温度发生了变化，因热循环而导致土壤变形，加热和冷却会在黏土中产生不可恢复的变形，使被混凝土包裹的换热管易发生不均匀变形产生破坏。因此，亟需一种新型的空心钢管混凝土能源地下连续墙。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种空心钢管混凝土能源地下连续墙及其施工工艺，以解决上述现有技术存在的问题，使连续墙的自重轻、装配施工方便，温度差异变形不破坏混凝土结构。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供了一种空心钢管混凝土能源地下连续墙，包括预制墙板、空心钢管和换热管，所述预制墙板的上下端面和左右端面上均设置有相互匹配的拼接组件，所述预制墙板能够通过所述拼接组件拼接成一面连续墙体，所述预制墙板内设置有若干个所述空心钢管，所述空心钢管内设置有所述换热管，相邻的所述预制墙板内的所述换热管连接后与热泵系统连通。

4、优选的，所述拼接组件包括第一拼接组件和第二拼接组件，所述预制墙板的上下端面设置有相互匹配的第一拼接组件、左右端面设置有相互匹配的第二拼接组件，所述预制墙板能够通过所述第一拼接组件和所述第二拼接组件进行拼接。

5、优选的，所述第一拼接组件包括若干组预埋插接块和插接槽，所述预埋插接块和所述插接槽分别设置于所述预制墙板的上下端面上且位置一一对应，相邻预制墙板的所述预埋插接块和所述插接槽能够插接，所述插接槽上设置有注浆孔，所述注浆孔用于对所述预埋插接块与所述插接槽的连接处浇筑混凝土。

6、优选的，所述第一拼接组件还包括定位组件，所述定位组件包括定位柱和定位孔，所述定位柱与所述定位孔分别设置于所述预制墙板的上下端面上且位置一一对应，相邻预制墙板的所述定位柱与所述定位孔能够插接，且所述定位柱的凸出高度大于所述预埋插接块的凸出高度，所述预埋插接块的凸出高度为100mm-200mm，所述预埋插接块为工字型钢。

7、优选的，所述预制墙板的一端面上的空心钢管凸出设置、相对面上的空心钢管凹陷设置，形成空心钢管插接组件，相邻预制墙板的空心钢管的凸出端能够插接于凹陷端的凹槽中，所述空心钢管的凸出端的高度为50mm-100mm。

8、优选的，所述第一拼接组件和所述第二拼接组件均包括固定块、插接块和螺栓，所述预制墙板的前面和后面的边缘上分布有若干组对应设置的所述固定块，所述插接块上设置有两个与所述固定块形状尺寸相匹配的插槽，两个插槽分别插接一组位于相邻预制墙板上位置一一对应的固定块，所述插槽再通过螺栓与所述固定块连接。

9、优选的，所述固定块的横截面形状为t型或者梯形，且长度方向平行于所述预制墙板对应的边，四个所述螺栓对称设置于所述插槽上。

10、优选的，所述第二拼接组件还包括t型插槽和插接钉，所述预制墙板的左右端面上对应设置有若干组所述t型插槽和凸出的所述插接钉，所述插接钉的另一端依次焊接有加强板、锚杆和锚板，所述t型插槽包括依次焊接钢板槽、锚杆和锚板，所述预制墙板的端面上设置有一t型槽，所述钢板槽预埋于所述t型槽的下端且设置有一u型开口，所述钢板槽、所述加强板、所述锚杆和所述锚板均预埋设于所述预制墙板内，所述插接钉的凸出端能够插接于所述钢板槽中。

11、优选的，所述空心钢管内等间距均布有若干个限位环，所述换热管穿设于所述限位环中且呈螺旋型、w型或者u型排布，增大换热面积的同时使换热均匀，相邻预制墙板中对应的空心钢管内的换热管通过接头连通；所述预制墙板的四周均布有纵向钢筋，所述纵向钢筋上均布有箍筋，所述预制墙板的上下端面上设置有隔水垫。

12、本发明还涉及一种空心钢管混凝土能源地下连续墙的施工工艺，基于上述的空心钢管混凝土能源地下连续墙，具体包括如下步骤：

13、s1，探测勘察现场地质状况，根据工程概况设计得出连续墙体的长度及宽度，并计算和设计出每一个块预制墙板的尺寸和需要预制墙板的数量，在工厂加工出对应的预制墙板，同时将换热管安装至预制墙板的空心钢管中，再将其运输至施工现场；

14、s2，在预制墙板进行安装时，先将一个预制墙板吊装至预定位置，并将换热管的连接端口朝向地面，将另一个预制墙体的插接钉与第一个预制墙板的t型插槽由上至下插接到位，再将两个相邻的固定块插接于一个插接块中，并用高强螺栓进行固定，重复s2，直至完成水平方向连续墙的安装；

15、s3，在预制墙体横向安装固定好后，竖向安装上方的预制墙体，先将对应的换热管通过接头进行连接，同时使定位柱插接入对应的定位孔中后，上方的预制墙体下移的同时，预埋插接块和空心钢管依次插入对应的槽中，之后用插接块和螺栓装配对应的两个固定块，使上方和下方的预制墙体连接为一整体，最后在插接槽上的注浆孔中注浆，重复s3，直至完成竖直方向连续墙的安装；

16、s4，后续连续墙的横向和竖向的安装方法重复操作步骤s2和s3的安装方法，直至整面连续墙全部安装完成。

17、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

18、本发明的空心钢管混凝土能源地下连续墙内部设有空心钢管，使其整体自重得到大幅降低，方便运输及施工，且空心钢管给热换管的形变预留空间，使其不与混凝土直接接触，温度差异变形不破坏混凝土结构，以此提高能源地下连续墙使用寿命，降低后期维修费用。

技术特征：

1.一种空心钢管混凝土能源地下连续墙，其特征在于：包括预制墙板、空心钢管和换热管，所述预制墙板的上下端面和左右端面上均设置有相互匹配的拼接组件，所述预制墙板能够通过所述拼接组件拼接成一面连续墙体，所述预制墙板内设置有若干个所述空心钢管，所述空心钢管内设置有所述换热管，相邻的所述预制墙板内的所述换热管连接后与热泵系统连通。

2.根据权利要求1所述的空心钢管混凝土能源地下连续墙，其特征在于：所述拼接组件包括第一拼接组件和第二拼接组件，所述预制墙板的上下端面设置有相互匹配的第一拼接组件、左右端面设置有相互匹配的第二拼接组件，所述预制墙板能够通过所述第一拼接组件和所述第二拼接组件进行拼接。

3.根据权利要求2所述的空心钢管混凝土能源地下连续墙，其特征在于：所述第一拼接组件包括若干组预埋插接块和插接槽，所述预埋插接块和所述插接槽分别设置于所述预制墙板的上下端面上且位置一一对应，相邻预制墙板的所述预埋插接块和所述插接槽能够插接，所述插接槽上设置有注浆孔，所述注浆孔用于对所述预埋插接块与所述插接槽的连接处浇筑混凝土。

4.根据权利要求3所述的空心钢管混凝土能源地下连续墙，其特征在于：所述第一拼接组件还包括定位组件，所述定位组件包括定位柱和定位孔，所述定位柱与所述定位孔分别设置于所述预制墙板的上下端面上且位置一一对应，相邻预制墙板的所述定位柱与所述定位孔能够插接，且所述定位柱的凸出高度大于所述预埋插接块的凸出高度，所述预埋插接块的凸出高度为100mm-200mm，所述预埋插接块为工字型钢。

5.根据权利要求1所述的空心钢管混凝土能源地下连续墙，其特征在于：所述预制墙板的一端面上的空心钢管凸出设置、相对面上的空心钢管凹陷设置，形成空心钢管插接组件，相邻预制墙板的空心钢管的凸出端能够插接于凹陷端的凹槽中，所述空心钢管的凸出端的高度为50mm-100mm。

6.根据权利要求2所述的空心钢管混凝土能源地下连续墙，其特征在于：所述第一拼接组件和所述第二拼接组件均包括固定块、插接块和螺栓，所述预制墙板的前面和后面的边缘上分布有若干组对应设置的所述固定块，所述插接块上设置有两个与所述固定块形状尺寸相匹配的插槽，两个插槽分别插接一组位于相邻预制墙板上位置一一对应的固定块，所述插槽再通过螺栓与所述固定块连接。

7.根据权利要求6所述的空心钢管混凝土能源地下连续墙，其特征在于：所述固定块的横截面形状为t型或者梯形，且长度方向平行于所述预制墙板对应的边，四个所述螺栓对称设置于所述插槽上。

8.根据权利要求6所述的空心钢管混凝土能源地下连续墙，其特征在于：所述第二拼接组件还包括t型插槽和插接钉，所述预制墙板的左右端面上对应设置有若干组所述t型插槽和凸出的所述插接钉，所述插接钉的另一端依次焊接有加强板、锚杆和锚板，所述t型插槽包括依次焊接钢板槽、锚杆和锚板，所述预制墙板的端面上设置有一t型槽，所述钢板槽预埋于所述t型槽的下端且设置有一u型开口，所述钢板槽、所述加强板、所述锚杆和所述锚板均预埋设于所述预制墙板内，所述插接钉的凸出端能够插接于所述钢板槽中。

9.根据权利要求1所述的空心钢管混凝土能源地下连续墙，其特征在于：所述空心钢管内等间距均布有若干个限位环，所述换热管穿设于所述限位环中且呈螺旋型、w型或者u型排布，相邻预制墙板中对应的空心钢管内的换热管通过接头连通；所述预制墙板的四周均布有纵向钢筋，所述纵向钢筋上均布有箍筋，所述预制墙板的上下端面上设置有隔水垫。

10.一种空心钢管混凝土能源地下连续墙的施工工艺，基于权利要求1-9中任意一项所述的空心钢管混凝土能源地下连续墙，其特征在于，具体包括如下步骤：

技术总结本发明公开了一种空心钢管混凝土能源地下连续墙及其施工工艺，涉及能源墙的技术领域，包括预制墙板、空心钢管和换热管，预制墙板的上下端面和左右端面上均设置有相互匹配的拼接组件，预制墙板能够通过拼接组件拼接成一面连续墙体，预制墙板内设置有若干个空心钢管，空心钢管内设置有换热管，相邻的预制墙板内的换热管连接后与热泵系统连通。本发明的空心钢管混凝土能源地下连续墙内部设有空心钢管，使其整体自重得到大幅降低，方便运输及施工，且空心钢管给热换管的形变预留空间，使其不与混凝土直接接触，温度差异变形不破坏混凝土结构，以此提高能源地下连续墙使用寿命，降低后期维修费用。技术研发人员：杨勇,马银科,葛杉明受保护的技术使用者：西安建筑科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5