[发明专利]一种长螺旋钻孔压灌能源桩结构及其施工方法

权利要求书

1.一种长螺旋钻孔压灌能源桩结构，其特征在于，包括：位于桩孔内的钢筋笼，且所述钢筋笼包括多个竖向分布的主筋，所述主筋内侧分布多个周向加强箍筋，以及缠绕所述主筋并螺旋分布的螺旋箍筋，所述加强箍筋及螺旋分布的螺旋箍筋均与主筋绑扎相互固定；

沿所述钢筋笼的竖向设置有换热管路，且所述换热管路采用双U型分布的形式与所述主筋绑扎连接；所述换热管路的顶端和底端通过弯头进行连接，且所述换热管路的底端的所述弯头下方设置有与所述主筋连接的V型挡板，所述V型挡板的高度和宽度分别大于所述弯头的高度和宽度；所述加强箍筋设有一根横向钢筋，且所述横向钢筋用于分隔所述换热管路和低频振动装置；所述换热管路临近所述钢筋笼的顶端及伸出所述钢筋笼的区域设置有钢套筒，且所述钢套筒与所述换热管路之间填充有泡沫胶；所述换热管路的两个接口分别连接有压力表和阀门，且所述阀门用于连接空气加压装置。

2.根据权利要求1所述的长螺旋钻孔压灌能源桩结构，其特征在于，所述换热管路采用双U型分布的形式与四根相邻的所述主筋通过塑料扎带进行绑扎连接。

3.根据权利要求1所述的长螺旋钻孔压灌能源桩结构，其特征在于，所述换热管路采用钢制管，且所述钢制管的内外表面均具有防腐层。

4.根据权利要求3所述的长螺旋钻孔压灌能源桩结构，其特征在于，所述换热管路的外表面的所述防腐层上均匀涂刷有减摩剂层，且所述减摩剂层的厚度大于1mm。

5.根据权利要求1所述的长螺旋钻孔压灌能源桩结构，其特征在于，所述弯头的两个接口呈180°分布，且所述弯头与所述换热管路采用丝扣连接的方式进行对接。

6.根据权利要求1所述的长螺旋钻孔压灌能源桩结构，其特征在于，所述V型挡板采用钢制材料，且所述V型挡板的内部设有加强钢筋，所述加强钢筋及所述V型挡板均与所述主筋采用焊接的方式进行连接。

7.根据权利要求1所述的长螺旋钻孔压灌能源桩结构，其特征在于，所述螺旋箍筋采用光圆钢筋。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的长螺旋钻孔压灌能源桩结构，其特征在于，沿所述钢筋笼的竖直方向等间距设置有多个钢筋保护支架。

9.根据权利要求8所述的长螺旋钻孔压灌能源桩结构，其特征在于，能源桩作为基础桩，所述钢套筒用于在后期承台施工时对所述换热管路进行保护；

和/或，能源桩作为支护桩，所述钢套筒用于在后期冠梁施工时对所述换热管路进行保护。

10.一种长螺旋钻孔压灌能源桩结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

钻机就位：保证场地平整稳固，经专人用线锥或经纬仪检查钻杆的垂直偏差，且钻杆的垂直度采用双向90°控制，同时检查桩位偏差情况，以确保施工中不会发生倾斜移动，符合要求后方可开钻；

制作能源桩：按照设计要求制作钢筋笼，且螺旋箍筋采用光圆钢筋，加强箍筋设有一根横向钢筋；在钢筋笼上任意四根相邻的主筋处通过塑料扎带将换热管路以双U型分布的形式绑扎在主筋上，且塑料扎带的间距不大于0.5m，绑扎完成后将多余的扎带剪去；换热管路的顶端和底端均通过弯头并采用丝扣连接的方式进行对接，且弯头的两个接口呈180°、连接长度不小于6cm；对于顶端的弯头，应靠近能源桩的顶端设置；对于底端的弯头设置有与主筋焊接的V型挡板，且V型挡板的高度和宽度分别大于弯头的高度和宽度，沿着钢筋笼的下插方向、V型挡板处于弯头的前方；在换热管路的外表面均匀涂刷厚度大于1mm的减摩剂；在换热管路的进出口段装设钢套筒，且钢套筒与换热管路之间填充有泡沫胶；换热管路安装完毕之后、也即钢筋笼下插之前，在换热管路的两个接口处分别装接压力表和阀门，且阀门处连接有空气加压装置，进行加压时，当压力表显示压力为0.8MPa则关闭阀门，去掉空气加压装置；

形成桩孔：钻机钻进过程中，应根据地层变化及时调整钻进速度，一次达到设计深度，并确保桩长和桩径；

提钻并灌注混凝土：采用商品混凝土、其塌落度为160-220mm，粗骨料为5-15mm碎石，水泥采用普通硅酸盐水泥，细骨料采用中粗砂，且混凝土中加入缓凝剂以延长混凝土的凝结时间；混凝土由钻杆中间泵送，一边泵送混凝土一边提钻，当提升至桩顶标高时停止泵送混凝土；

下放能源桩：先把能源桩的钢筋笼水平放置于地面上，沿着水平方向将低频振动装置的钢管插入钢筋笼内腔，然后将钢筋笼与低频振动装置通过钢丝绳柔性连接；待钻孔中心泵压混凝土形成桩体后，吊起低频振动装置和钢筋笼，把钢筋笼下端插入混凝土桩体中，依靠重力和低频振动装置对钢筋笼端部进行振动和冲击，使钢筋笼下沉至预定深度，应先让钢筋笼在其自重的作用下插入，以减少振动时间，待钢筋笼速度变得缓慢或停止不动时，再打开低频振动装置进行振动，并保证下插速度不大于0.8m/min；提拔低频振动装置，应先静拔2.0min再进行振动，以免钢筋笼被带出或下沉；

长螺旋钻孔压灌能源桩成桩：钢筋笼下插到规定位置后，若压力表数值不小于0.6MPa则表明换热管路完好，也即该能源桩成功完成；成桩后需保护桩头并注意换热管路，严禁车辆碾压桩头及挖斗碰撞；在后期剔桩头及施工承台或冠梁时，需注意保护换热管路。