一种用于超声波检测、地下热交换和后注浆的桩基多功能管路装置的制作方法

本发明涉及建筑领域和地热资源开发领域，具体是一种用于超声波检测、地下热交换和后注浆的桩基多功能管路装置。

背景技术：

声波透射法是桩基础工程常用的一种质量检测方法。声波透射法是利用声波的透射原理对桩身混凝土介质状况进行检测，在使用该方法时，需要在桩灌注成型时预埋两根或两根以上声测管(通常为钢管、镀锌管或PE管)。

目前的桩基工程中，声测管在完成桩基声波投射检测之后，会采用水泥浆封堵。声测管永久埋置在桩基中，但只发挥了一次功能，资源利用率不高。声波透射法要求声测管平行于桩轴线，不应有显著的变形。

地源热泵技术是利用载热介质与岩土体或地下水进行热交换，从而实现对地热资源的利用。近年来出现的桩埋地源热泵系统，是将地下换热器管道埋于桩中，从而实现换热器与桩基础相结合。

后注浆是利用桩基中预埋的注浆管，在成桩后适当的时间点，用高压泵将浆液压入到桩侧或桩端的岩土层中。浆液通过渗入、劈裂、填充、挤密等作用与桩体周围的岩土体结合，固化桩底沉渣和桩侧泥皮，起到提高承载力、减少沉降等效果。注浆管常采用无缝钢管制作，其强度、刚度和平直度均较好。

目前，预埋在桩基中的注浆管在注浆完成后采用水泥浆封堵，仅一次性使用，材料利用率较低。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有技术中的问题，提供一种用于超声波检测、地下热交换和后注浆的桩基多功能管路装置。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种用于超声波检测、地下热交换和后注浆的桩基多功能管路装置，其特征在于：包括循环检测管、注浆支撑管和连通器。

所述循环检测管、注浆支撑管和连通器均安装在桩基内部。

所述循环检测管为顶端敞口、底端封闭且内中空的管状结构。所述循环检测管沿桩基的长度方向进行布置。所述循环检测管的顶端高于桩基的顶端，所述循环检测管的底端与桩基的底端共面。

所述桩基内安装有若干根循环检测管，所述循环检测管的数量不小于两根。

所述注浆支撑管为顶端敞口、底端封闭且内中空的管状结构。所述注浆支撑管在需要出浆的地方设置有若干个出浆孔。所述注浆支撑管与循环检测管平行放置，所述注浆支撑管比循环检测管更远离桩基的中心轴。所述注浆支撑管与循环检测管固定在一起。

所述注浆支撑管能够作为注浆管使用，同时在桩基施工过程中用于加强循环检测管的强度、刚度和平直度；

若干根所述循环检测管在桩基内呈辐射状均匀分布；每一根所述循环检测管的柱面相同位置处均开有通孔；所述连通器为中空结构；所述连通器贯穿循环检测管相同位置处的通孔，将若干根循环检测管和连通器连通成回路结构；所述连通器的整体结构呈圆环状；所述循环检测管相同位置处的通孔所在的水平面垂直于桩基的中心轴；

所述循环检测管的一个或多个预定深度通过一个或多个连通器进行连通；所述连通器所在的水平面位于循环检测管的底面上方；

所述连通器的中空内部流动有载热介质，所述载热介质在循环检测管和连通器的内部流动。

所述连通器布置的深度和数量主要取决于地层分布情况和热交换情况，一般布置在地层热交换区段的下部。

所述连通器的中空内部流动有载热介质，所述载热介质在循环检测管和连通器的内部流动，并与周围环境进行能量交换。

进一步，所述循环检测管的封闭状底端记为循环检测管的盲段，所述循环检测管的盲段能够收集载热介质的沉淀物；能够采用抽吸、气举或打捞的方式清理循环检测管盲段收集的载热介质沉淀物。

进一步，所述循环检测管能够同时满足桩基声波透射检测的要求和地源热泵桩埋换热器管路的要求。所述循环检测管兼做桩基声波透射法中的声测管和地源热泵的桩埋换热器。

在桩基声波透射检测时，所述循环检测管作为声测管使用。超声波探头在声测管内上下移动。在声波检测完成后，循环检测管不采用水泥浆进行封堵，而是填充满载热介质。

在进行地热资源利用时，载热介质通过桩基顶部的若干个循环检测管的端口进入，通过连通器，从桩基顶部的其他循环检测管的端口流出。

进一步，所述循环检测管包括波纹管或PE管。所述注浆支撑管包括无缝钢管。

进一步，所述载热介质包括水或矿物油。

进一步，所述桩基混凝土浇筑完毕后，能够通过注浆支撑管进行注浆作业，注浆完毕之后采用水泥浆封堵注浆支撑管。

本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明具有以下优点：

1)本发明预埋在桩内的循环检测管在某一预定深度或某几个预定深度通过连通器连通，载热介质能够在循环检测管和连通器组成的管路中流动，能够与周围环境进行热交换。

2)本发明中的循环检测管和注浆支撑管均具备多个功能，减小了因单独设置桩埋式换热器占用桩基空间而对桩基强度造成不利影响。

3)本发明中的连通器沿桩截面的周边环状布置，不会占用钻孔灌注桩水下混凝土浇筑时导管仓的空间位置。

4)本发明中的循环检测管底部封闭，从而在浇筑桩基时混凝土不会进入管内。由于连通器不位于循环检测管的底部，循环检测管底部的盲段用于收集载热介质沉淀物。使用一段时间后，可采用抽吸、气举或打捞等方式清理循环检测管底部盲段收集的载热介质沉淀物，因此不仅降低连通器被沉淀物堵塞的风险，还延长了该装置的使用寿命。

5)本发明中的循环检测管在项目建成使用期间，其内部充满载热介质，可随时根据需要再次对桩基进行声波透射法检测，从而能够获得桩基在建筑生命全周期的健康状态。

6)本发明能够显著降低地源热泵钻孔、成桩、埋管的成本，且安装维护方便，便于在业内推广。

附图说明

图1为本发明中的用于超声波检测、地下热交换和后注浆的桩基多功能管路装置的示意图；

图2为两组管路结构的截面示意图；

图3为三组管路结构的截面示意图。

图中：循环检测管1、注浆支撑管2和连通器3。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

一种用于超声波检测、地下热交换和后注浆的桩基多功能管路装置，其特征在于：包括循环检测管1、注浆支撑管2和连通器3。

所述循环检测管1、注浆支撑管2和连通器3均安装在桩基内部。

所述循环检测管1为顶端敞口、底端封闭且内中空的管状结构。所述循环检测管1沿桩基的长度方向进行布置。所述循环检测管1的顶端高于桩基的顶端，所述循环检测管1的底端与桩基的底端共面。

所述桩基内安装有若干根循环检测管1，所述循环检测管1的数量不小于两根。

所述注浆支撑管2为顶端敞口、底端封闭且内中空的管状结构。所述注浆支撑管2在需要出浆的地方设置有若干个出浆孔。所述注浆支撑管2与循环检测管1平行放置，所述注浆支撑管2比循环检测管1更远离桩基的中心轴，从而不会影响桩基声波透射检测时的声波传播路线。所述注浆支撑管2与循环检测管1固定在一起。

所述循环检测管1包括波纹管或PE管，在桩基施工过程中可能出现变形，影响桩基声波投射法的检测结果。所述注浆支撑管2包括无缝钢管，其强度、刚度、平直度均较好，因此将注浆支撑管2与循环检测管1平行布置且绑扎固定在一起，能够在实现注浆功能的基础上，加强循环检测管1的平直度和刚度，降低循环检测管1在桩基施工过程中变形、断裂的风险；

若干根所述循环检测管1在桩基内呈辐射状均匀分布；每一根所述循环检测管1的柱面相同位置处均开有通孔；所述连通器3为中空结构；所述连通器3贯穿循环检测管1相同位置处的通孔，将若干根循环检测管1和连通器3连通成回路结构；所述连通器3的整体结构呈圆环状；所述循环检测管1相同位置处的通孔所在的水平面垂直于桩基的中心轴；

所述循环检测管1的一个或多个预定深度通过一个或多个连通器3进行连通；所述连通器3所在的水平面位于循环检测管1的底面上方；

所述连通器3的中空内部流动有载热介质，所述载热介质在循环检测管1和连通器3的内部流动。

所述连通器3布置的深度和数量主要取决于地层分布情况和热交换情况，一般布置在地层热交换区段的下部。

所述连通器3的中空内部流动有载热介质，所述载热介质包括水或矿物油。

所述载热介质在循环检测管1和连通器3的内部流动，即载热介质在回路中循环，与包括桩体、地下水、桩周围的岩土体在内的周围环境进行热交换。

所述循环检测管1的封闭状底端记为循环检测管1的盲段，所述循环检测管1的盲段能够收集载热介质的沉淀物；能够采用抽吸、气举或打捞的方式清理循环检测管1盲段收集的载热介质沉淀物。

由于连通器3不位于循环检测管1的底部，循环检测管1底部的盲段用于收集载热介质沉淀物，从而避免连通器3被沉淀物堵塞。使用一段时间后，可采用抽吸、气举或打捞等方式清理循环检测管1底部盲段收集的载热介质沉淀物，从而降低连通器3被沉淀物堵塞的风险，延长该装置使用寿命。

所述循环检测管1能够同时满足桩基声波透射检测的要求和地源热泵桩埋换热器管路的要求。

在桩基声波透射检测时，所述循环检测管1作为声测管使用。超声波探头在声测管内上下移动。在声波检测完成后，循环检测管1不采用水泥浆进行封堵，而是填充满载热介质。

在进行地热资源利用时，载热介质通过桩基顶部的若干个循环检测管1的端口进入，通过连通器3，从桩基顶部的其他循环检测管1的端口流出。

所述桩基混凝土浇筑完毕后，能够通过注浆支撑管2进行注浆作业，注浆完毕之后采用水泥浆封堵注浆支撑管2。

实施例2：

如图1和图2所示，一种用于超声波检测、地下热交换和后注浆的桩基多功能管路装置，其特征在于：包括循环检测管1、注浆支撑管2和连通器3。

所述循环检测管1、注浆支撑管2和连通器3均安装在桩基内部。

所述循环检测管1为顶端敞口、底端封闭且内中空的管状结构。所述循环检测管1沿桩基的长度方向进行布置。所述循环检测管1的顶端高于桩基的顶端，所述循环检测管1的底端与桩基的底端共面。

所述桩基内安装有两根循环检测管1。

所述注浆支撑管2为顶端敞口、底端封闭且内中空的管状结构。所述注浆支撑管2在需要出浆的地方设置有若干个出浆孔。所述注浆支撑管2与循环检测管1平行放置，所述注浆支撑管2比循环检测管1更远离桩基的中心轴，从而不会影响桩基声波透射检测时的声波传播路线。所述注浆支撑管2与循环检测管1固定在一起。

所述循环检测管1包括波纹管或PE管，在桩基施工过程中可能出现变形，影响桩基声波投射法的检测结果。所述注浆支撑管2包括无缝钢管，其强度、刚度、平直度均较好，因此将注浆支撑管2与循环检测管1平行布置且绑扎固定在一起，能够在实现注浆功能的基础上，加强循环检测管1的平直度和刚度，降低循环检测管1在桩基施工过程中变形、断裂的风险；

两根所述循环检测管1在桩基内呈辐射状均匀分布；每一根所述循环检测管1的柱面相同位置处均开有通孔；所述连通器3为中空结构；所述连通器3贯穿循环检测管1相同位置处的通孔，将两根循环检测管1和连通器3连通成回路结构；所述连通器3的整体结构呈圆环状；所述循环检测管1相同位置处的通孔所在的水平面垂直于桩基的中心轴；

所述循环检测管1的一个预定深度通过一个连通器3进行连通；所述连通器3所在的水平面位于循环检测管1的底面上方；

所述连通器3的中空内部流动有载热介质，所述载热介质在循环检测管1和连通器3的内部流动。即载热介质在回路中循环，与包括桩体、地下水、桩周围的岩土体在内的周围环境进行热交换。

所述循环检测管1的封闭状底端记为循环检测管1的盲段，所述循环检测管1的盲段能够收集载热介质的沉淀物；能够采用抽吸、气举或打捞的方式清理循环检测管1盲段收集的载热介质沉淀物。

由于连通器3不位于循环检测管1的底部，循环检测管1底部的盲段用于收集载热介质沉淀物，从而避免连通器3被沉淀物堵塞。使用一段时间后，可采用抽吸、气举或打捞等方式清理循环检测管1底部盲段收集的载热介质沉淀物，从而降低连通器3被沉淀物堵塞的风险，延长该装置使用寿命。

所述循环检测管1能够同时满足桩基声波透射检测的要求和地源热泵桩埋换热器管路的要求。

在桩基声波透射检测时，所述循环检测管1作为声测管使用。超声波探头在声测管内上下移动。在声波检测完成后，循环检测管1不采用水泥浆进行封堵，而是填充满载热介质。

在进行地热资源利用时，载热介质通过桩基顶部的循环检测管1的端口进入，通过连通器3，从桩基顶部的其他循环检测管1的端口流出。

所述桩基混凝土浇筑完毕后，能够通过注浆支撑管2进行注浆作业，注浆完毕之后采用水泥浆封堵注浆支撑管2。

实施例3：

如图3所示，一种用于超声波检测、地下热交换和后注浆的桩基多功能管路装置，其特征在于：包括循环检测管1、注浆支撑管2和连通器3。

所述循环检测管1、注浆支撑管2和连通器3均安装在桩基内部。

所述循环检测管1为顶端敞口、底端封闭且内中空的管状结构。所述循环检测管1沿桩基的长度方向进行布置。所述循环检测管1的顶端高于桩基的顶端，所述循环检测管1的底端与桩基的底端共面。

所述桩基内安装有三根循环检测管1。

所述注浆支撑管2为顶端敞口、底端封闭且内中空的管状结构。所述注浆支撑管2在需要出浆的地方设置有若干个出浆孔。所述注浆支撑管2与循环检测管1平行放置，所述注浆支撑管2比循环检测管1更远离桩基的中心轴，从而不会影响桩基声波透射检测时的声波传播路线。所述注浆支撑管2与循环检测管1固定在一起。

所述循环检测管1包括波纹管或PE管，在桩基施工过程中可能出现变形，影响桩基声波投射法的检测结果。所述注浆支撑管2包括无缝钢管，其强度、刚度、平直度均较好，因此将注浆支撑管2与循环检测管1平行布置且绑扎固定在一起，能够在实现注浆功能的基础上，加强循环检测管1的平直度和刚度，降低循环检测管1在桩基施工过程中变形、断裂的风险；

三根所述循环检测管1在桩基内呈辐射状均匀分布；每一根所述循环检测管1的柱面相同位置处均开有通孔；所述连通器3为中空结构；所述连通器3贯穿循环检测管1相同位置处的通孔，将三根循环检测管1和连通器3连通成回路结构；所述连通器3的整体结构呈圆环状；所述循环检测管1相同位置处的通孔所在的水平面垂直于桩基的中心轴；

所述循环检测管1的一个预定深度通过一个连通器3进行连通；所述连通器3所在的水平面位于循环检测管1的底面上方；

所述连通器3的中空内部流动有载热介质，所述载热介质在循环检测管1和连通器3的内部流动。即载热介质在回路中循环，与包括桩体、地下水、桩周围的岩土体在内的周围环境进行热交换。

所述循环检测管1的封闭状底端记为循环检测管1的盲段，所述循环检测管1的盲段能够收集载热介质的沉淀物；能够采用抽吸、气举或打捞的方式清理循环检测管1盲段收集的载热介质沉淀物。

由于连通器3不位于循环检测管1的底部，循环检测管1底部的盲段用于收集载热介质沉淀物，从而避免连通器3被沉淀物堵塞。使用一段时间后，可采用抽吸、气举或打捞等方式清理循环检测管1底部盲段收集的载热介质沉淀物，从而降低连通器3被沉淀物堵塞的风险，延长该装置使用寿命。

所述循环检测管1能够同时满足桩基声波透射检测的要求和地源热泵桩埋换热器管路的要求。

在桩基声波透射检测时，所述循环检测管1作为声测管使用。超声波探头在声测管内上下移动。在声波检测完成后，循环检测管1不采用水泥浆进行封堵，而是填充满载热介质。

在进行地热资源利用时，载热介质通过桩基顶部的循环检测管1的端口进入，通过连通器3，从桩基顶部的其他循环检测管1的端口流出。

所述桩基混凝土浇筑完毕后，能够通过注浆支撑管2进行注浆作业，注浆完毕之后采用水泥浆封堵注浆支撑管2。