一种智能控温防冻融破坏桩的制作方法

本发明涉及一种智能控温防冻融破坏桩，属于桩基础施工技术领域。

背景技术：

桩基础施工技术是建筑工程质量和安全保障的重要部分。桩基是建筑工程中的一项重要的基础性结构，在建筑施工过程中，桩基础主要由承台和桩身部分组成。而在严寒地区由于温度变化容易出现埋置于地下的桩身出现冻融破坏现象以及桩身周围的土层融化导致桩体下沉和桩身的承载能力下降等问题。目前部分地区的季节性冻土区对工程存在如下破坏现象：1、土体的冻融会影响桩本身的冻融破坏；2、周围的土体冻融现象会导致土体软化致使桩的承载力下降；3、桩基与冻土相互作用过程中易产生强烈的切向冻胀力，致使基础产生强烈的冻拔作用影响基础的稳定性。工程中通常以加入外加剂来提高混凝土抗冻耐久性为最有效的手段，但各种外加剂的掺入同时会引起混凝土其它性能降低，如强度、耐磨蚀能力等，还有其它弊端，如1.工程混凝土建筑物一旦出现冻融破坏现象，轻则会使得建筑物表面出现脱落现象，重则会影响到建筑物的正常使用。2.受原材料影响，混凝土的主要原料包括水泥、砂子、骨料、水等。如果在其中加入添加剂就会改变混凝土的性能。同时，原材料的组成比例不同也会影响混凝土的性能。3.受添加剂的影响，除了原材料以外，在施工的过程中为了提高混凝土的性能还会在混凝土中加入添加剂，而添加剂虽然能在一定程度上增强桩的防冻能力但是会影响结构本身。4.桩身周围的土层受温度影响会出现冻融现象导致土层软化，会影响到工程质量，导致桩体下沉或者倾斜，严重会导致整个工程结构的下沉倾斜破坏。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种智能控温装置的桩身，经过加入制冷装置保证在高寒地区温度变化时期能够防止或降低桩身周围冻土的融化，进而避免桩体发生过量沉降变形，提高了工程质量，降低了施工结束后温度变化期间结构破坏的风险，增加了上部结构的安全性和耐久性，更加经济适用。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种智能控温防冻融破坏桩，其包括桩身、制冷装置和测温装置，所述桩身由钢筋和混凝土制成，所述制冷装置设于桩身内，所述测温装置设于桩身周围，所述测温装置的测温触头的温度传感器设于直径较小的桩或者杆件上，埋置在桩体周围测量土层温度，或者置于桩与桩间距中间。

在一个优选的实施方案中，所述制冷装置包括蒸发器，冷凝器，压缩机和膨胀阀，所述压缩机一端连接冷凝器，压缩机另外一端连接蒸发器，蒸发器与冷凝器通过毛细管连接；所述蒸发器的设于桩身内部，所述压缩机、冷凝器放置在地面金属箱体内作为制冷循环动力系统。

在一个优选的实施方案中，所述蒸发器为钢管，其形状弯曲为与箍筋同形状，长度为季节冻土部分的长度。

在一个优选的实施方案中，所述桩身包括钢筋骨架和灌装入钢筋骨架中的混凝土，钢筋骨架包括多个纵向钢筋和多个横向钢筋，多个纵向钢筋沿着桩身内侧边缘一周均匀布置，单个所述横向钢筋将所有纵向钢筋通过钢丝绑线固定在纵向钢筋上，多个横向钢筋沿横向钢筋平行设置。

在一个优选的实施方案中，所述蒸发器的钢管与桩身纵向钢筋通过钢丝绑线缠绕。

在一个优选的实施方案中，所述蒸发器为细不锈钢管，输出桩体表面的部分设置套管，对细钢管进行保护，防止连接处被破坏，影响桩体制冷效果。

在一个优选的实施方案中，装置的动力系统在工程中也能够为施工过程提供部分动力，本装置动力系统由太阳能发电装置提供，即可作为装置的电源。

通过测温装置对桩体周围温度进行监测，由于温度变化集中在个别特定时期，在温度变化影响超过桩本身的承受能力期间对桩体进行制冷防止冻融破坏。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明在桩体内加入制冷装置，通过制冷装置以及外部的辅助装置能够通过桩体对周围进行制冷，使桩体周围的温度达到工程中需要的温度，进而促进工程的施工。工程中桩体可制成预制桩或灌注桩均可，在桩身内配置好蒸发器并与桩体内纵向钢筋相连接(经钢丝绑线绑扎连接)，不锈钢管通过桩体侧壁与外界装置进行连接(连接处需要加固)，通过桩体内的制冷装置对桩身周围进行制冷控温，装置的动力系统由太阳能发电装置提供动力，本发明的装置使桩避免了因为桩身材料发生破坏，以及混凝土中的孔隙水发生冻胀现象，从而避免了桩体的冻融破坏，以及控制桩周围的土层温度避免冻融现象，从而避免了土层冻胀融沉和塌陷逆流，使工程后期的结构质量得到了较大的提高，在一定程度上使工程更加经济，延长了建筑物的使用年限。

本发明提供的一种智能控温装置的桩身，桩本身能够自制冷，在地区温度变化期间通过桩体向周围土层传导控制温度能够防止桩体周围的土层冻融破坏，更加经济适用。

附图说明

图1为本发明装置的整体结构示意图；

图2为蒸发器的结果示意图；

图3为桩身的横截面示意图；

图4为钢丝绑线组合示意图。

【附图标记说明】

1：桩身；

11：非冻土部分；

12：季节冻土部分；

13：永久性冻土部分；

2：测温装置；

3：蒸发器；

4：膨胀阀；

5：制冷剂；

6：钢筋骨架；

7：纵向钢筋；

8：横向钢筋；

9：钢丝绑线。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例1

一种智能控温防冻融破坏桩，如图1所示，其包括桩身1、制冷装置和测温装置2，桩身1从非冻土部分11、季节冻土部分12及永久性冻土部分13插入，插入永久性冻土部分13的桩身前端为尖端。桩身1由钢筋骨架和混凝土制成，制冷装置设于桩身内，制冷部分为蒸发器3，冷凝器和压缩机，压缩机的一端连通蒸发器，压缩机另一端连接冷凝器蒸发器3的另一端通过毛细管连接冷凝器，蒸发器3的设于桩身内部，关于压缩机、冷凝器、太阳能动力系统等装置统一放置在地面金属箱体内作为制冷循环动力系统，其中太阳能动力系统为太阳能电池板，设置于地表金属箱外表以提供电源与压缩机连接进行供电。制冷剂液体在蒸发器内以低温与被冷却对象发生热交换，吸收被冷却对象的热量并气化，产生的低压蒸汽被压缩机吸入，经压缩后以高压排出，压缩机排出的高压气态制冷剂进冷凝器，被常温的冷却水或空气冷却，凝结成高压液体。高压液体流经膨胀阀时节流，变成低压低温的气液两相混合物，进入蒸发器，其中的液态制冷剂在蒸发器中蒸发制冷，产生的低压蒸汽再次被压缩机吸入，如此周而复始，不断循环。蒸发器3为钢管，其形状弯曲为与箍筋同形状，长度为季节冻土部分12的长度。

测温装置2设于桩身1的附近，测温装置2的测温触头设于季节冻土部分12的下端，具体埋置在桩体周围(300mm位置)测量土层温度，或者置于桩与桩间距中间。测温装置由温度传感器、杆件、温度显示器、动力由桩体太阳能控温系统提供组成。设置方式为，将粘贴温度传感器的杆件直接压入地层进行测量，温度显示器连接温度传感器，温度显示器与太阳能动力系统放置于地表。如图2所示，蒸发器3为钢管，其形状弯曲与箍筋同形状，长度为季节冻土部分的长度。蒸发器3的管道弯曲形状为菱形，由下向上通入制冷剂5。桩身1的横截面图如图3所示，桩身1包括钢筋骨架6和灌装入钢筋骨架6中的混凝土，钢筋骨架包括多个纵向钢筋7和多个横向钢筋8(箍筋)，多个纵向钢筋7沿着桩身内侧边缘一周均匀布置，单个横向钢筋8将所有纵向钢筋7通过钢丝绑线9固定在纵向钢筋7上，多个横向钢筋8沿纵向钢筋7平行设置。蒸发器2的钢管与桩身1纵向钢筋7通过钢丝绑线9缠绕，如图4所示。

蒸发器的细不锈钢管输出桩体表面的部分应该进行加固，细不锈钢管由桩体上部侧壁输出，在侧壁输出位置可设置套管对细钢管进行保护，防止弯折破坏，影响桩体制冷效果。

蒸发器的细不锈钢管，应该注意涂上保护层防止腐蚀，同时细不锈钢管表面可制作成带有螺纹的结构或者制作成粗糙的表面，通过这种结构增大与混凝土的粘结力防止松动，又能够更好的与钢丝绑线接触固定。

本身桩体的尺寸应该符合结构规范，同时要预留蒸发器占用的空间，根据实际工程情况、相关建筑规范确定桩体内的配筋率。本装置需要预知冻土分层的位置，在季节性冻土范围内设置制冷装置，其他部位可不用进行设置，能够在保证在准确地位置进行工作控制温度，而且又能够避免能源浪费。

本装置需要预知冻土分层的位置，在季节性冻土范围内设置制冷装置，其他部位可不用进行设置，能够在保证在准确地位置进行工作控制温度，而且又能够避免能源浪费。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其它形式的限制，任何本领域技术人员可以利用上述公开的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。