一种预制叠合式能源地下连续墙及施工方法

本发明涉及土木建筑与能源，尤其涉及一种预制叠合式能源地下连续墙及施工方法。

背景技术：

1、浅层地热能是是一种清洁、可再生、储量巨大且分布广泛的新型能源，具有广阔的开发前景，浅层地热能的开发和使用也是建筑节能的首选目标。能源墙技术通过将地源热泵和地下连续墙相结合的方式，与周围土体发生热交换从而提取浅层地热能，具有较高的经济和环境效益。

2、地下连续墙按施工方法有预制式、现浇式和叠合式；相比现浇式，预制式地下连续墙有很多优点，预制式地下连续墙采用工厂化生产，降低了现场施工的噪音，有利于环保，并且预制式结构施工速度快，不需要浇筑大体积混凝土，但预制式结构的整体性较差，不利于抗震设计和高等级建筑。现浇式地下连续墙施工时需要间隔浇筑，并且必须等到之前的结构凝固完成才能进行下一步浇筑，当地下连续墙体积较大时，混凝土凝固需要的时间较长，影响贯穿施工进度。预制叠合式地下连续墙与现浇式地下连续墙相比，减少了施工时间，加快了工程进度，有利于工程的定期完成；与预制式地下连续墙相比，叠合结构的整体性更强；目前，将地热能的利用与地连墙相结合的现有技术中，地连墙主要采用单一的现浇式成墙或预制组装成墙，形成的地连墙在结构上整体性不足，在利用地热源时，管线容易因地连墙的形变而受损，影响地热能的利用。

技术实现思路

1、本发明提供了一种预制叠合式能源地下连续墙，将地热利用与地连墙的建设相结合，用以提高地热能的利用率。

2、一种预制叠合式能源地下连续墙，包括：预制结构、现浇混凝土以及用于交换地热能的换热管；

3、预制结构包括预制混凝土墙、布置在预制混凝土墙内的钢筋阵列以及预制钢筋笼，预制混凝土墙内部形成有两端开口的内腔室，内腔室内部用于布设换热管，预制混凝土墙的两端还设置有连接腔室，通过在连接腔室内浇筑现浇混凝土连接相邻预制结构；预制混凝土墙在竖向上设有定位孔。

4、采用上述技术方案的有益效果：本发明在预制结构的混凝土墙内设置换热管，用于交换地热能源；相邻的预制混凝土结构之间通过现浇混凝土连接，以加强预制混凝土结构的强度和整体性。

5、进一步地，上述预制混凝土墙上设有连接键，连接键包括外键与内键，外键与内键适配连接且外键与内键的顶端均设有连接滑轮。

6、采用上述技术方案的有益效果：预制混凝土墙上设置连接键，一是可以增加预制结构的整体性，二是在安装过程中可以以连接键为基准进行精准地定位安装。

7、进一步地，上述内腔室内部设置有内腔钢筋笼，内腔钢筋笼与现浇混凝土结合形成内腔柱。

8、采用上述技术方案的有益效果：增设内腔钢筋笼可以使现浇混凝土与预制结构更好的结合，防止分层。

9、进一步地，上述钢筋阵列延伸至连接腔室并与现浇混凝土结合形成连接腔柱。

10、采用上述技术方案的有益效果：相邻列的预制结构延伸出的钢筋阵列相连接，配合现浇混凝土有利于提高现浇混凝土的强度，可以更好地抗震和抗变形。

11、进一步地，上述内腔室的壁上设有多个用于定位换热管的限位环。

12、采用上述技术方案的有益效果：限位环用于固定或定位换热管，防止换热管移位。

13、进一步地，上述换热管包括u型管、w型管与螺旋管。

14、进一步地，上述外键与内键之间布设有注胶管。

15、进一步地，上述预制混凝土墙与连接键的顶面设置有隔水垫层。

16、采用上述技术方案的有益效果：设置隔水垫层可以防止水渗入至预制混凝土墙的内部，避免锈蚀内部的钢筋等金属件。

17、一种预制叠合式能源地下连续墙的施工方法，采用上述技术方案，包括以下步骤：

18、s1：探明施工场地的工程地质条件，根据工程概况设计地下连续墙的位置和深度；

19、s2：平整地面，确定地下连续墙的位置并开挖导墙；

20、s3：地面上完成准备工作；

21、s3.1：将预制结构平放于地面，将换热管布置在预制结构的内腔室并定位；

22、s3.2：在定位孔中穿入钢绞线并将一端固定在预制结构的底部；

23、s4：通过钢绞线下放第一块预制结构，换热管的连接端口朝向地面上方；

24、s5：第一个预制结构放好后，将钢绞线穿过第二个预制结构的定位孔，将换热管延伸至第二个预制结构的内腔室中固定，并下放第二个预制结构至第一个预制结构的上方，完成第一列连续墙的安装；

25、s6：预紧钢绞线，下放内腔钢筋笼并对内腔室进行混凝土现浇；

26、s7：完成准备工作后，在定位孔中穿入钢绞线并将一端固定在预制结构的底部，通过钢绞线下放第二列的预制结构，第二列的预制结构竖直下放过程中其外键或内键分别与第一列预制结构的内键或外键扣接；

27、s8：以与s7相同的方式下放第二个预制结构，第二列连续墙的第二个预制结构下放完成后，将第一个预制结构内的换热管延伸布置至其上方的第二个预制结构，完成第二列连续墙的安装；

28、s9：预紧定位孔中的钢绞线，并在两列连续墙之间的两个连接键中放入注胶管，对第二列连续墙的内腔室以及第一列与第二列连续墙之间的连接腔室进行混凝土浇筑，最后通过注胶管向两个连接键中注入吸水胶黏剂；

29、s10：第三列及后方的连续墙的安装方法与第二列连续墙的安装方法相同。

30、本发明具有以下有益效果：

31、(1)本发明将地热能利用技术与地下连续墙设计相结合，使地下连续墙在支撑上部结构的同时能够完成地热能提取，提取的地热能承担部分建筑能耗，减少对电能及化石能源的使用，而且与地源热泵相比，大体积的地下连续墙与土体接触面积增大，提高了换热结构对地热能的利用效率。

32、(2)现浇混凝土形成的内腔柱提高了地下连续墙的竖向连接性能和抗弯性能；连接腔柱与钢筋阵列紧密结合，两侧的连接键连接，提高了地下连续墙的水平抗拉能力，两者配合作用不仅增强了地下连续墙的整体性，还提高了地下连续墙的承载能力。

33、(3)应用该设计及施工方法可以连续施工，利用混凝土凝固的时间进行后续施工，极大减少了现浇式地下连续墙的间隔施工时间，有利于提高施工效率。

技术特征：

1.一种预制叠合式能源地下连续墙，其特征在于，包括：预制结构(1)、现浇混凝土(2)以及用于交换地热能的换热管(3)；

2.根据权利要求1所述的预制叠合式能源地下连续墙，其特征在于：所述预制混凝土墙(11)上设有连接键(14)，所述连接键(14)包括外键(141)与内键(142)，所述外键(141)与内键(142)适配连接且所述外键(141)与内键(142)的顶端均设有连接滑轮(143)。

3.根据权利要求1所述的预制叠合式能源地下连续墙，其特征在于：所述内腔室(12)内部设置有内腔钢筋笼(211)，所述内腔钢筋笼(211)与现浇混凝土(2)结合形成内腔柱(21)。

4.根据权利要求1所述的预制叠合式能源地下连续墙，其特征在于：所述钢筋阵列(15)延伸至所述连接腔室(13)并与现浇混凝土(2)结合形成连接腔柱(22)。

5.根据权利要求1所述的预制叠合式能源地下连续墙，其特征在于：所述内腔室(12)的壁上设有多个用于定位所述换热管(3)的限位环(18)。

6.根据权利要求1所述的预制叠合式能源地下连续墙，其特征在于：所述换热管(3)包括u型管、w型管与螺旋管。

7.根据权利要求2所述的预制叠合式能源地下连续墙，其特征在于：所述外键(141)与内键(142)之间布设有注胶管(4)。

8.根据权利要求7所述的预制叠合式能源地下连续墙，其特征在于：所述预制混凝土墙(11)与连接键(14)的顶面设置有隔水垫层(19)。

9.一种预制叠合式能源地下连续墙的施工方法，采用权利要求7或8任一项所述的预制叠合式能源地下连续墙，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的预制叠合式能源地下连续墙的施工方法，其特征在于，所述s3包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及土木建筑与能源技术领域，公开了一种预制叠合式能源地下连续墙，包括：预制结构、现浇混凝土以及用于交换地热能的换热管；预制结构包括预制混凝土墙、布置在预制混凝土墙内的钢筋阵列以及预制钢筋笼，预制混凝土墙内部形成有两端开口的内腔室，内腔室内部用于布设换热管，预制混凝土墙的两端还设置有连接腔室，通过在连接腔室内浇筑现浇混凝土连接相邻预制结构；预制混凝土墙在竖向上设有定位孔。本发明将地热能利用技术与地下连续墙设计相结合，使地下连续墙在支撑上部结构的同时能够完成地热能提取，减少对电能及化石能源的使用，而且与地源热泵相比，大体积的地下连续墙与土体接触面积增大，提高了对地热能的利用效率。

技术研发人员：王成龙,赵华,陈志雄,郭亚琛,甘丰嘉
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12