一种吸塑声测管能量桩桥面除冰系统及其施工方法
阅读说明：本技术 一种吸塑声测管能量桩桥面除冰系统及其施工方法 (Deicing system for bridge deck of energy pile of plastic suction sounding pipe and construction method of deicing system ) 是由 任连伟 韩志攀 霍继炜 翟国政 高宇甲 李俊杰 陈金权 胡魁 程天富 焦继伟 朱 于 2020-11-30 设计创作，主要内容包括：本发明属于土木建筑技术领域,具体公开一种吸塑声测管能量桩桥面除冰系统及其施工方法,包括能量桩基础及承台结构、桥面换热系统、多功能集热器水泵系统、传热管,该发明利用已有灌注桩吸塑声测管为能量管,底部用U型连接器进行连通,形成能量桩,导热液体从多功能集热器流入能量桩,经热交换后流向桥面板,对桥面冰雪进行融化,达到除冰雪的目的,本发明适用于基础为桩基础的桥梁,利用地热资源进行桥面除冰雪工作,使用寿命长,造价低,后期人工及维护费用少,节能环保,是一种绿色建筑新技术。(The invention belongs to the technical field of civil construction, and particularly discloses a plastic suction sound measurement pipe energy pile bridge deck deicing system and a construction method thereof.)
技术领域
本发明属于土木建筑技术领域，尤其涉及一种吸塑声测管能量桩桥面除冰系统及其施工方法。
背景技术
目前桥面除冰以撒盐式和机械式为主，将盐用于桥面除冰，会加速桥梁结构的腐蚀并威胁到结构整体稳定性，其中的氯化物会对桥梁设施造成累积性腐蚀，而且越来越多维护修理工艺不仅增加费用而且会对桥梁的长期工作造成恶性循环，氯化物影响下钢筋的氧化会造成钢筋横截面积变小从而使钢筋应力增大。
浅层地热能是一种清洁、可持续利用能源，造价低、使用方便、最重要的是分布范围广，应用前景很可观，利用地热资源进行桥面除冰不仅能耗少，施工成本低，而且冬夏两季可用。
申请号为CN201520857197.0的专利公开了一种用于沥青桥面铺装融雪除冰的装置，其特征在于该装置由电源、温控开关、电线、带绝缘皮的发热电阻丝、弹性发热卷材组成，电源和温控开关通过电线与发热电阻丝连接来调节弹性发热卷材的发热温度，在弹性卷材中间设置粗纤维钢丝网夹层以提高卷材强度，所述发热电阻丝排列固定在粗纤维钢丝网夹层内。但该方法耗电量大；沥青层结构强度较混凝土小，易出现不可预期状况，后期维护费可能较高；同时温度控制不当，温度过高时，沥青层结构容易受到破坏。
申请号为CN201420219858.2的专利文件公开了一种桥梁用除冰装置,包括底座,底座的上表面上从后往前依次设置有电动马达和除冰机构,底座的下表面的后端部设置有两个行走轮,底座的后端设置有推把；除冰机构包括由电动马达控制的除冰刀片组、罩设在除冰刀片组外围的U形罩、活动安装在U形罩两侧端的除冰摇臂以及固定安装在U形罩上表面上的碎冰渣排出仓。但该方法易影响路面交通的正常运行；且受路面状况影响较大；耗电量大。
发明内容
本发明的目的是提供一种吸塑声测管能量桩桥面除冰系统及其施工方法，同时对声测管严密性进行处理，避免声测管直接与水接触时间久容易造成腐蚀，对装置产生不可逆影响，将声测管制作为能量桩用量除冰具有良好的经济效益。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种吸塑声测管能量桩桥面除冰系统，包括能量桩基础和位于能量桩顶部的承台以及桥面换热系统，设置于能量桩基础和承台以及桥面换热系统内的传热管，还包括与传热管相联通的多功能集热器水泵系统，所述传热管包括位于能量桩基础内的吸塑声测管和位于承台和桥面换热系统内的PE-RT管，该装置对冬季桥面板进行融雪除冰，由于能量桩埋设于地底下，集热器内1-5℃循环液经过声测管能量桩地热能加热到12-16℃，桥面温度只要在0℃以上便可以除冰融雪。
进一步的，所述能量桩基础内设有钢筋笼以及绑扎于钢筋笼上的吸塑声测管，相邻两个吸塑声测管底部通过一个U型连接器联通形成一个整体的通路，所述U型连接器与吸塑声测管之间通过一个双层钳箍固定连接，所述双层钳箍包括位于外层的钳箍铁套和位于内层的塑料套管，双层套管夹住声测管，该方法具有耐腐蚀，耐高压，不漏水等特点，同时一管两用，既可以进行桩基检测，也可以制作能量桩，所述钢筋笼底部焊接有一个十字型钢筋，钢筋与主筋直径一致，防止混凝土浇筑时导管下放过深将U型连接器破坏。
进一步的，所述多功能集热器水泵系统包括集热器，集热器内乘有1-5℃循环液，位于集热器底部的出水口和上部的进水口，所述集热器出水口通过高压管与水泵进水口相连接，水泵出口通过高压管与传热管进口相连接，传热管出口通过高压管与集热器上部进水口相连通。
进一步的，所述桥面换热系统包括位于桥面内部的钢筋网片，穿插绑扎于钢筋网片上的传热管，位于传热管下方的导热沥青层，还包括将钢筋网片、传热管和导热沥青层包裹的混凝土层，所述混凝土层外部还铺设有保护层，采用一种穿插钢筋及管道的方法进行桥面系统的施工，该方法将钢筋网片厚度与传热管厚度叠加到一起，也就是说钢筋网片与PE-RT管总厚度为2.5cm，增加桥面混凝土保护层厚度，对面桥面强度无影响。
进一步的，所述吸塑声测管和PE-RT管之间通过转换头连接，所述转换头包括转换大头和转换小头以及位于中间的连接杆，转换大头为略大于声测管管径的钢管壁，钢管壁管径为8.3-12.3cm，壁厚度2mm，进行焊接固定，不可用电渣焊，管壁较薄，容易穿孔，要用气焊；转换小头为支持管口为2-2.5cm的转换头，与PE-RT管连接。
进一步的，所述吸塑声测管和U型连接器内部均通过吸塑机对其进行吸塑处理，避免腐蚀，所述吸塑声测管管径为8-12cm，钢管厚度不低于1mm，所述PE-RT管外径2-2.5cm，每组吸塑声测管由多跟吸塑声测管通过双层钳箍固定加长。
一种吸塑声测管能量桩桥面除冰系统的施工方法，包括以下步骤：
（1）吸塑声测管制作：用吸塑机对声测管进行吸塑处理，并制作U型连接器和双层钳箍备用；
（2）桩基施工：先开孔，在钢筋笼下放前将吸塑声测管绑扎到钢筋笼上并将U型连接器及钳箍进行拼接拼接，最后焊接钢筋笼并下放，浇筑混凝土；
（3）转换头焊接与传热管保温：破桩头后，将转换头小头一端与声测管焊接，转换头大头一端与PE-RT管对接，同时对能量桩基础内的传热管进行保温套保护，肋板由路基土体包裹，可舍去该步骤，保温套不宜过厚，过厚容易影响结构强度，保温套厚度为3-8mm；
（4）架梁及桥面铺装：传热管从肋板穿出之后，待架梁机架梁之后，将出入水口传热管预先从湿接缝穿于桥面板，并用管塞护住管口直至湿接缝混凝土浇筑完毕并达到强度标准；
（5）穿插网片管道：桥面钢筋网片绑扎时，同时将传热管进行穿插绑扎，管道直线处绑扎在网片下方，与纵向钢筋并排避免累加厚度，管道转弯弧度处，将管道绑扎到纵向钢筋上方，与横向钢筋叠加，避免累加厚度；
（6）多功能集热器水泵系统拼装：传热管连接以及导热液流向为从集热器出口到高扬程水泵之后进入能量桩传热管入水口，从能量桩循环以后从出水口流入桥面板传热管进水口后经循环以后从桥面板出水口流出至集热器进水口；
（7）除冰系统工作流程：降雪时或者降雪过后，将该系统打开便可以自动进行融雪工作，导热液将热量从低层带到桥面板进行热交换，当桥面顶板温度达到0℃即可将降雪融化，导热液在桥面热交换之后回到集热器。
本发明具有的优点是：
1.本发明中导热液体从集热器经过吸塑声测管能量桩的热交换后流向桥面板，对冬季桥面冰雪进行融化，适用于大型桥梁，利用地热资源进行桥面除冰工作，同时使用寿命长，造价低，后期人工及维护费用少；
2.将声测管利用做能量桩是种新型、绿色技术，声测管的重新利用节约资源，属于绿色施工范畴，同时对声测管严密性进行处理，避免声测管直接与水接触时间久容易造成腐蚀，对装置产生不可逆影响，将声测管制作为能量桩具有良好的经济效益；
3.本发明适用于大直径灌注桩，桩基检测用声测管的桩型，声测管在桩基检测之后便无任何用处，该发明将之重新利用为声测管能量桩，同时对声测管内部进行一道吸塑工艺，声测管底部用U型连接器进行连通，该方法具有耐腐蚀，耐高压，不漏水等特点，同时一管两用，既可以进行桩基检测，也可以制作能量桩，底部钢筋笼下放前需将声测管两两对接，用U型连接器连接，连接处用双层钳箍钳住，接着依次下放、拼接、焊接；
4.设置于钢筋笼底部的十字型钢筋与主筋直径一致，防止混凝土浇筑时导管下放过深将U型连接器破坏。
附图说明
图1是本发明中吸塑声测管能量桩图（a为U型连接器，b为双层钳箍，c为转换头，d为十字型钢筋，e为能量桩基础）。
图2是本发明中穿插网片管道技术。
图3是本发明中能量桩桥面除冰循环流程图1。
图4是本发明中能量桩桥面除冰循环流程图2。
具体实施方式
如图所示，一种吸塑声测管能量桩桥面除冰系统，包括能量桩基础1和位于能量桩顶部的承台以及桥面换热系统4，设置于能量桩基础1和承台以及桥面换热系统4内的传热管2，还包括与传热管2相联通的多功能集热器水泵系统3，所述传热管2包括位于能量桩基础1内的吸塑声测管21和位于承台和桥面换热系统内的PE-RT管22，该装置对冬季桥面板进行融雪除冰，由于能量桩埋设于地底下，集热器内1-5℃循环液经过声测管能量桩地热能加热到12-16℃，桥面温度只要在0℃以上便可以除冰融雪；所述能量桩基础1内设有钢筋笼以及绑扎于钢筋笼上的吸塑声测管21，相邻两个吸塑声测管21底部通过一个U型连接器14联通形成一个整体的通路，所述U型连接器14与吸塑声测管21之间通过一个双层钳箍13固定连接，所述双层钳箍13包括位于外层的钳箍铁套和位于内层的塑料套管，双层套管夹住声测管，该方法具有耐腐蚀，耐高压，不漏水等特点，同时一管两用，既可以进行桩基检测，也可以制作能量桩，所述钢筋笼底部焊接有一个十字型钢筋12，钢筋与主筋直径一致，防止混凝土浇筑时导管下放过深将U型连接器14破坏，所述多功能集热器水泵系统3包括集热器31，集热器31内盛有1-5℃循环液，位于集热器31底部的出水口34和上部的进水口35，所述集热器31出水口34通过高压管33与水泵进水口相连接，水泵出口通过高压管33与传热管2进口相连接，传热管2出口通过高压管33与集热器上部进水口相连通，所述桥面换热系统4包括位于桥面内部的钢筋网片41，穿插绑扎于钢筋网片41上的传热管2，位于传热管2下方的导热沥青层43，还包括将钢筋网片41、传热管2和导热沥青层43包裹的混凝土42层，所述混凝土42层外部还铺设有保护层44，采用一种穿插钢筋及管道的方法进行桥面系统的施工，该方法将钢筋网片41厚度与传热管2厚度叠加到一起，也就是说钢筋网片与PE-RT管总厚度为2.5cm，增加桥面混凝土保护层厚度，对面桥面强度无影响，所述吸塑声测管21和PE-RT管22之间通过转换头5连接，所述转换头5包括转换大头52和转换小头51以及位于中间的连接杆，转换大头52为略大于声测管管径的钢管壁，钢管壁管径为8.3-12.3cm，壁厚度2mm，进行焊接固定，不可用电渣焊，管壁较薄，容易穿孔，要用气焊；转换小头51为支持管口为2-2.5cm的转换头，与PE-RT管22连接；所述吸塑声测管21和U型连接器14内部均通过吸塑机对其进行吸塑处理，避免腐蚀，吸塑声测管21管径为8-12cm，钢管厚度不低于1mm，所述PE-RT管22外径2-2.5cm，每组吸塑声测管21由多跟吸塑声测管通过双层钳箍13固定加长，双层套管夹住声测管，具有耐腐蚀，耐高压，不漏水等特点，本发明适用于大直径灌注桩，桩基检测用声测管的桩型，声测管在桩基检测之后便无任何用处，该发明将之重新利用为声测管能量桩，同时对声测管内部进行一道吸塑工艺，声测管底部用U型连接器进行声测管连通，该方法具有耐腐蚀，耐高压，不漏水等特点。
一种吸塑声测管能量桩桥面除冰系统的施工方法，包括以下步骤：
（1）吸塑声测管制作：加工厂用吸塑机对声测管进行吸塑处理，并制作U型连接器14和双层钳箍13备用；
（2）桩基施工：先开孔，在钢筋笼下放前将吸塑声测管21绑扎到钢筋笼上并将U型连接器14及双层钳箍13进行拼接拼接，最后焊接钢筋笼并下放，浇筑混凝土；
（3）转换头焊接与传热管保温：破桩头后，将转换头小头51一端与声测管焊接，转换头大头52一端与PE-RT管22对接，同时对能量桩基础1内的传热管2进行保温套11保护，肋板由路基土体包裹，可舍去该步骤，保温套不宜过厚，过厚容易影响结构强度，保温套11厚度为3-8mm；
（4）架梁及桥面铺装：传热管2从肋板穿出之后，待架梁机架梁之后，将出入水口传热管2预先从湿接缝穿于桥面板，并用管塞护住管口直至湿接缝混凝土浇筑完毕并达到强度标准；
（5）穿插网片管道：桥面钢筋网片41绑扎时，同时将传热管2进行穿插绑扎，管道直线处绑扎在网片下方，与纵向钢筋并排避免累加厚度，管道转弯弧度处，将管道绑扎到纵向钢筋上方，与横向钢筋叠加，避免累加厚度；
（6）多功能集热器水泵系统拼装：传热管连接以及导热液流向为从集热器出口到高扬程水泵之后进入能量桩传热管入水口，从能量桩循环以后从出水口流入桥面板传热管进水口后经循环以后从桥面板出水口流出至集热器进水口；
（7）除冰系统工作流程：降雪时或者降雪过后，将该系统打开便可以自动进行融雪工作，导热液将热量从低层带到桥面板进行热交换，当桥面顶板温度达到0℃即可将降雪融化，导热液在桥面热交换之后回到集热器。
本发明将声测管重新利用为吸塑声测管能量桩，底部用U型连接器进行声测管连通，导热液体经过从多功能集热器，经过吸塑声测管能量桩的热交换后流向桥面板，对冬季桥面冰雪进行融化，本发明适用于大型桥梁，利用地热资源进行桥面除冰工作，同时使用寿命长，造价低，后期人工及维护费用少。
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