一种基于深层埋管能源桩的公路桥梁路面融雪化冰设备的制作方法

本实用新型属于公路桥梁融雪化冰相关技术领域，更具体地，涉及一种基于深层埋管能源桩的公路桥梁路面融雪化冰设备。

背景技术：

在我国冬季，时常有因公路桥梁积雪、结冰而引发交通事故，极大地威胁了人民的生命安全，此外由于冬季路面积雪及结冰会导致交通运输效率低下，还会由此引起交通瘫痪、旅客滞留等社会问题，极大地影响了工作和生产，带来了巨大的经济损失和不利的社会影响。

为了解决上述问题，传统的做法有人工清除法、机械清除法、化学融化法和热融化法。其中，人工清除法即通过人工的方式清楚积雪，不仅效率低，费用高，而且影响交通及行车安全。机械清除法是利用大型机械进行除雪工作，虽然效率高，但是需要大量的人力、物力和设备，且不能及时有效的提前或者实时除雪，恢复交通需要一定的时间，属于滞后除雪。化学融化法是通过撒盐来降低冰雪的融点，从而使积雪融化，但是目前常用的氯盐融雪剂对环境有腐蚀作用，长期使用对环境造成巨大的危害，且对于我国东北极寒天气，很难通过撒盐把融点降低到环境温度以下。

热融化法是利用热量将冰雪融化，主要包括电热法、红外线加热法及流体加热法。其中，电热法是将电热缆线埋于路面以下，通电之后发热，从而对路面进行加热，以达到融雪化冰的目的。红外线加热法是将红外线加热器或者加热灯安装在路面上部，通过电磁辐射产生热量，以达到融雪化冰的目的。但究其根本，二者都是以化石燃料作为系统的热源，不仅消耗巨大，不能循环利用，而且向环境中排出大量温室气体。流体加热法是利用热源，采用泵使导热流体(水、盐水、油、乙二醇水等)不停在热交换管里循环流动与地热进行热量交换，从而使得热量得以传递，而热源主要包括电能、太阳能、地热能等。其中，水平或者垂直铺设热交换管的地源热泵系统可以对公路桥梁路面进行加热融雪，但是水平形式的地源热泵系统占据空间大，受到周边地下条件的限制，而垂直形式的地源热泵系统则需要单独钻孔，费用较高，适用性较差，不利于推广应用。相应地，本领域存在着发展一种成本较低的基于深层埋管能源桩的公路桥梁路面融雪化冰设备的技术需求。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种基于深层埋管能源桩的公路桥梁路面融雪化冰设备，其为了解决费用较高的问题，将布设于路堤结构中的深层埋管能源桩与流体加热系统相结合，以满足融雪化冰要求，避免了钻孔，降低了成本，具有较好的工程实用性，对实际工程及能源的节约及循环利用具有重要意义。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种基于深层埋管能源桩的公路桥梁路面融雪化冰设备，所述融雪化冰设备包括设置在公路桥梁路面下面的热交换管、设置在路面下面的地源热泵机组及设置于路基或/及桥墩中的深层埋管式能源桩的内孔的地埋管；

所述热交换管连接于所述地源热泵机组的一侧，所述地源热泵机组的另一侧连接有总出水管及总进水管；所述地埋管为u型管，其进口端及出口端分别连接于所述总出水管及所述总进水管；所述地埋管的一端穿过所述深层埋管式能源桩。

进一步地，所述地埋管的数量为多个，多个所述地埋管串、并联设置。

进一步地，所述地源热泵机组设置于所述路基的路堤中。

进一步地，所述路堤与所述深层埋管式能源桩之间设置有加筋垫层，所述总出水管及所述总进水管间隔设置在所述加筋垫层内。

进一步地，所述路基与所述深层埋管式能源桩之间设置有钢筋混凝土筏板及碎石垫层，所述碎石垫层位于所述钢筋混凝土筏板与所述深层埋管式能源桩之间。

进一步地，所述总出水管及所述总进水管设置在所述钢筋混凝土筏板中；所述热交换管是在桥梁施工时埋设的，且同时将所述热交换管与所述地源热泵机组相连。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，本实用新型提供的基于深层埋管能源桩的公路桥梁路面融雪化冰设备主要具有以下有益效果：

1.地埋管设置于路基或/及桥墩中的深层埋管式能源桩的内孔，因此铺设地埋管时无需二次打孔，节省了钻孔费用，降低了成本，增加了适用性，且地埋管为竖直埋管，其占据空间较小，不受周边地下条件的限制。

2.所述地埋管不受限于能源桩的桩长，可以向下延伸至需要的深度，由于冬季时深部地层温度较上部高，更有于热量的传递，使得单位管长传热效率更高。

3.将地源热泵系统与深层埋管式能源桩相结合，采用绿色清洁可循环的地热能，可以减少温室气体的排放，并且具备提前加热融雪及实时加热融雪的条件。

4.所述融雪化冰设备的结构简单，易于控制及实施，灵活性较好，适用性较高，有利于推广应用。

附图说明

图1是本实用新型第一实施方式提供的基于深层埋管能源桩的公路桥梁路面融雪化冰设备的使用状态示意图；

图2是图1中的基于深层埋管能源桩的公路桥梁路面融雪化冰设备的热交换管的布置示意图；

图3是图1中的基于深层埋管能源桩的公路桥梁路面融雪化冰设备的断面示意图；

图4是本实用新型第二实施方式提供的基于深层埋管能源桩的公路桥梁路面融雪化冰设备的使用状态示意图；

图5是图4中的基于深层埋管能源桩的公路桥梁路面融雪化冰设备的断面示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-桥梁路面，2-热交换管，3-地源热泵机组，4-公路路面，5-路堤，6-加筋垫层，7-筋材，8-桥墩，9-深层埋管式能源桩，10-软土地基，11-下握持力层，12-钢筋混凝土筏板，13-碎石垫层。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1、图2及图3，本实用新型第一实施方式提供的基于深层埋管能源桩的公路桥梁路面融雪化冰设备，所述融雪化冰设备包括设置在桥梁路面1下面的热交换管2、设置在所述公路路面4下面的地源热泵机组3及穿过路基的深层埋管式能源桩9的地埋管，所述热交换管2铺设在所述桥梁路面1下面，其用于与冰雪进行热交换以达到融雪化冰或者与地面进行热交换以达到降低路面温度的目(适用于高温环境)的。所述热交换管2连接于所述地源热泵机组3的一侧，所述地源热泵机组3的另一侧连接于总出水管及总进水管。所述地源热泵机组3通过所述总出水管及所述总进水管连接于所述地埋管。所述地埋管为u型管，其进口端及所述出口端分别连接于所述总出水管及所述总进水管。所述地埋管设置于所述深层埋管式能源桩9的内孔内，且所述地埋管远离所述总出水管的一端穿过所述深层埋管式能源桩9的内孔后向下延伸至需要的深度。

本实施方式中，所述地埋管的数量为多个，多个所述地埋管串、并联设置，对应的所述深层埋管式能源桩9的数量也为多个，多个所述深层埋管式能源桩9分布于桥墩8中、路桥过渡段及一般公路段的路堤中。所述公路路面4设置在路堤5上面，所述路堤5与所述深层能源桩9之间设置有加筋垫层6，所述加筋垫层6内设置有筋材7。所述总出水管及所述总进水管间隔设置在所述加筋垫层6内，且两者均临近所述深层埋管式能源桩9的一端设置。

安装时，对所述深层埋管式能源桩钢筋笼与所述地埋管进行绑扎，待钻孔至所述地埋管需要的深度后，将所述钢筋笼与所述地埋管下放至需要的深度后进行回填土到桩底标高，再进行混凝土浇筑。接着，将所有地埋管的进口端及出口端分别连接于所述总出水管及所述总进水管，所述总进水管及所述总出水管分别连接于所述地源热泵机组3，并施工制作所述加筋垫层6，其中桥梁施工时埋设所述热交换管2并将所述热交换管2与所述地源热泵机组3相连。待桥梁施工完毕后，采用路堤填料将路面填平以完成公路的施工。

所述融雪化冰设备主要在冬季运行，穿设在所述深层埋管式能源桩9中的所述地埋管内的水从桩基周围的土壤中的高品位地热中吸收热量，当吸热后的水流经所述地源热泵机组3时，所述地源热泵机组3对所述水进行热量提升。经热量提升后的高温水进入所述热交换管2，当高温水流经所述热交换管2时其将热量传输给桥梁路面1以进行热交换而进行融雪化冰，热交换后的水经所述地源热泵机组3再进入所述地埋管中，如此实现循环。

请参阅图4及图5，本实用新型第二实施方式提供的基于深层埋管能源桩的公路桥梁路面融雪化冰设备，所述融雪化冰设备包括设置在桥梁路面1下面的热交换管2、设置在所述公路路面4下面的地源热泵机组3及穿过路基的深层埋管式能源桩9的地埋管，所述热交换管2铺设在所述桥梁路面1下面，其用于与冰雪进行热交换以达到融雪化冰或者与地面进行热交换以达到降低路面温度的目的。所述热交换管2连接于所述地源热泵机组3的一侧，所述地源热泵机组3的另一侧连接于总出水管及总进水管。所述地源热泵机组3通过所述总出水管及所述总进水管连接于所述地埋管。所述地埋管为u型管，其进口端及出口端分别连接于所述总出水管及所述总进水管。所述地埋管设置于所述深层埋管式能源桩9的内孔内，且所述地埋管远离所述总出水管的一端穿过所述深层埋管式能源桩9的内孔后向下延伸至需要的深度。

本实施方式中，所述地埋管的数量为多个，多个所述地埋管串、并联设置，对应的所述深层埋管式能源桩9的数量也为多个，多个所述深层埋管式能源桩9分布于桥墩8中、路桥过渡段及一般公路段的路堤中。所述公路路面4设置在路堤5上面，所述路堤5与所述深层能源桩9之间设置有钢筋混凝土筏板12及碎石垫层13，所述碎石垫层13设置于所述钢筋混凝土筏板12朝向所述深层埋管式能源桩9的一侧；所述深层埋管式能源桩9位于所述软土地基10内，所述地埋管的一端延伸至下握持力层11，所述下握持力层11位于所述软土地基10下方。所述总出水管及所述总进水管间隔设置在所述钢筋混凝土筏板12内。

安装时，对所述深层埋管式能源桩钢筋笼与所述地埋管进行绑扎，待钻孔至所述地埋管需要的深度后，将所述钢筋笼与所述地埋管下放至需要的深度后进行回填土并填到桩底标高，再进行混凝土浇筑。接着，将所有地埋管的进口端及出口端分别连接于所述总出水管及所述总进水管，所述总进水管及所述总出水管分别连接于所述地源热泵机组3，并施工制作所述钢筋混凝土筏板12，其中桥梁施工时埋设所述热交换管2并将所述热交换管2与所述地源热泵机组3相连。待桥梁施工完毕后，采用路堤填料将路面填平以完成公路的施工。

本实用新型提供的基于深层埋管能源桩的公路桥梁路面融雪化冰设备，其在路面下面铺设热交换管，桥梁桥墩下部桩、路桥过渡段及公路段的桩采用深层埋管式能源桩，并将地源热泵组件的地埋管穿设于能源桩的内孔内，地埋管能够穿过能源桩，不受限于桩长，可以向下延伸至需要的深度，由此利用地热能这一清洁能源作为热源，通过流体加热法来对路面进行融雪化冰，降低了成本，具有较好的工程实用性，为后续科学规划融雪化冰方案及施工提供了非常有价值的参考，对能源的节约和循环利用有着重要意义。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。