一种布置在桩基础中的储能与检测系统的制作方法

本发明涉及地热储存利用领域，特别是一种布置在桩基础中的储能与检测系统。

背景技术：

现阶段造成电力供应紧张的主要原因是高峰负荷过高，电网峰谷负荷差很大，在高峰时受电源供应、电网输送能力的限制造成用电高峰期间的电力供应缺口，而在谷时却完全相反，采用分时计价的管理措施在世界各国得到了普遍的采用，我国部分城市已经采取了分时计价的措施，白天为用电高峰期，采用峰时电。晚上为谷时，采用谷时电价，两者差价达到一倍以上，对一栋建筑物而言，如果能在谷时电价时将将能量存储起来，在峰时电价时将储存的能量以电能的形式释放出来，作为正常供电的有效补充，将会很大程度上降低整体供电费用。有的国家也在开展这方面的研究，比如开挖地下储气室利用空气发电等。但这些方法和措施设计复杂，而且初期成本较高，经济性较差，适用范围很小，对单栋建筑物一般难以实现。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种布置在桩基础中的储能与检测系统，能够充分的利用桩基础内较大的空间，组成压缩空气发电系统，同时具有制冷、发电、桩身测斜变形与完整性检查的功能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种布置在桩基础中的储能与检测系统，包括承台、桩基，承台下方设有多根桩基，每根桩基内均设有纵向储气钢管和螺旋钢管箍筋，纵向储气钢管之间通过U型接头连接形成回路；

每根桩基内设有两根检测用储气钢管，其中一根检测用储气钢管通过三通接头与纵向储气钢管连接，三通接头的三个接头分别连接两根纵向储气钢管以及两根纵向储气钢管之间的检测用储气钢管下端；

另一根检测用储气钢管通过四通接头与纵向储气钢管连接，四通接头的四个接头分别连接两根纵向储气钢管、纵向储气钢管之间的检测用储气钢管下端和螺旋钢管箍筋下端；

两根检测用储气钢管上端均穿过承台，并分别与总进气钢管、总出气钢管连接，总进气钢管上设有空气压缩机，总出气钢管上设有冷气风机和发电机。

优选的方案中，所述的螺旋钢管箍筋的下端固定连接在四通接头上，上端通过三通接头与检测用储气钢管连接。

优选的方案中，所述的螺旋钢管箍筋上端所连接的检测用储气钢管和连接在四通接头上的检测用储气钢管为桩基内两侧不同的检测用储气钢管。

优选的方案中，所述的检测用储气钢管上靠近总进气钢管和总出气钢管的一端上设有阀门。

优选的方案中，所述的检测用储气钢管上还设有可拆卸检测接口，可拆卸检测接口设置在阀门下方、承台上方的检测用储气钢管上。

优选的方案中，所述的纵向储气钢管的上端伸入承台内。

优选的方案中，所述的冷气风机和发电机之间并联连接在总出气钢管上；

冷气风机所在的支管上还设有可调压阀门、空气净化器和空气加热器，发电机所在的支管上还设有可调压阀门、冷气调节阀、涡轮增压装置。

优选的方案中，所述的检测用储气钢管内壁上设有轨道，测斜仪能够在轨道上滑动。

设置的轨道不仅可用于施工期钢筋笼的倾斜校正，也可用于运行期桩基的倾斜变形检测与检测；两根检测用储气钢管也可以作为超声波检测仪传感器的检测通道，方便检测桩体混凝土的完整性和破损位置。

本发明所提供的一种布置在桩基础中的储能与检测系统，通过采用上述结构，具有以下有益效果：

（1）桩基础埋深大，每个建筑物需要的桩数较多，因此能够利用的桩内体积较大，以便储存足够的高压气体，采用本发明的布置结构，能够实现高效的发电与制冷作用；

（2）用储气钢管代替纵向受力钢筋和螺旋箍筋，不但可以存储大量的高压气体发电用来发电与制冷，而且不会影响整个桩基的力学性能；

（3）该发明中不需要单独挖地下储气室，不仅可以减少投资，而且实现桩内空间的高效利用；

（4）本发明中考虑到整个系统后期的正常运行，同时利用各桩独立施工的特点，在每个桩基中设置单独回路并设有阀门，在后期运行过程中若出现问题可以打开阀门逐个检查，其中部分回路若出现无问题时可以直接关闭该回路的阀门，其他回路依然可以进行高压气体的储存。

（5）两根检测用储气钢管内壁具有可供测斜仪上下滑动的轨道，可用于施工期钢筋笼的倾斜校正，也可用于运行期桩基的倾斜变形检测与检测，不需要在桩体内另外布置测斜管。

（6）两根检测用储气钢管同时可以作为超声波检测仪传感器的检测通道，方便检测桩体混凝土的完整性和破损位置，不需要在桩体内另外布置检测通道。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的钢筋笼的立体结构示意图。

图3为本发明的总体平面结构示意图。

图4为本发明的单承台布置示意图。

图5为本发明的检测用储气钢管截面示意图。

图中：承台1，桩基2，空气加热器3，纵向储气钢管4，检测用储气钢管5，总进气钢管6，可拆卸检测接口7，阀门8，U型接头9，四通接头10，总出气钢管11，可调压阀门12，空气净化器13，冷气风机14，涡轮增压装置15，发电机16，空气压缩机17，螺旋钢管箍筋18，三通接头19，冷气调节阀20，轨道501。

具体实施方式

如图中，一种布置在桩基础中的储能与检测系统，包括承台1、桩基2，其特征是：承台1下方设有多根桩基2，每根桩基2内均设有纵向储气钢管4和螺旋钢管箍筋18，纵向储气钢管4之间通过U型接头9连接形成回路；

每根桩基2内设有两根检测用储气钢管5，其中一根检测用储气钢管5通过三通接头19与纵向储气钢管4连接，三通接头19的三个接头分别连接两根纵向储气钢管4以及两根纵向储气钢管4之间的检测用储气钢管5下端；

另一根检测用储气钢管5通过四通接头10与纵向储气钢管4连接，四通接头10的四个接头分别连接两根纵向储气钢管4、纵向储气钢管4之间的检测用储气钢管5下端和螺旋钢管箍筋18下端；

两根检测用储气钢管5上端均穿过承台1，并分别与总进气钢管6、总出气钢管11连接，总进气钢管6上设有空气压缩机17，总出气钢管11上设有冷气风机14和发电机16。

优选的方案中，所述的螺旋钢管箍筋18的下端固定连接在四通接头10上，上端通过三通接头19’与检测用储气钢管5连接。

优选的方案中，所述的螺旋钢管箍筋18上端所连接的检测用储气钢管5和连接在四通接头10上的检测用储气钢管5为桩基2内两侧不同的检测用储气钢管5。

优选的方案中，所述的检测用储气钢管5上靠近总进气钢管6和总出气钢管11的一端上设有阀门8。

优选的方案中，所述的检测用储气钢管5上还设有可拆卸检测接口7，可拆卸检测接口7设置在阀门8下方、承台1上方的检测用储气钢管5上。

优选的方案中，所述的纵向储气钢管4的上端伸入承台1内。

优选的方案中，所述的冷气风机14和发电机16之间并联连接在总出气钢管11上；

冷气风机14所在的支管上还设有可调压阀门12、空气净化器13和空气加热器3，发电机16所在的支管上还设有可调压阀门12、冷气调节阀20、涡轮增压装置15。

本发明的具体施工步骤如下：

1、根据场地地质情况选择钻孔所需的钻机进行场地的布置及钢筋笼的制作。

2、安装及定位钻机，采用各种方法确保钻机能够准确的定位，防止钻机倾斜。

3、制作护筒的材料可以用木、钢、钢筋混凝土三种。护筒要求坚固耐用，不漏水，其内径应大于钻孔直径，每节长度约2~3m。一般常用钢护筒。

4、制备泥浆，钻孔泥浆由水、粘土和各种添加剂组成。根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆太稀时排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。

5、钻孔，钻孔过程中要严格按照操作要求进行，保证成孔的质量，钻孔过程按预先规划好的顺序进行，保证各孔之间不相互影响或者影响较小即可。

6、清孔，在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。

7、浇筑桩体混凝土。

本发明中的钢筋笼具体制作流程如下：

1、在两个内壁具有可供测斜仪上下滑动轨道的检测用储气钢管5顶部安装可拆卸检测接口7，并在测斜仪接口7的上部安装阀门8，在安装了可拆卸检测接口7与阀门8的检测用储气钢管5与纵向储气钢管4之间用三通或四通接头连接成封闭整体，同时在钢筋笼上环绕设置螺旋钢管箍筋18，螺旋钢管箍筋18两端分别与两根检测用储气钢管5连接。

2、向连续储气钢管内充气或其他方法检验连续储气钢管的气密性。在确定储气钢管密封之后，将纵向储气钢管4与螺旋钢管箍筋18及其他钢筋绑扎形成单桩的钢筋笼，如图2所示。

3、将钢筋笼吊装放入开挖好的桩孔后浇筑混凝土。在浇筑时，除了检测储气管的部分管段外，其余钢筋笼全部位于桩基内部，整个浇筑过程中混凝土不能中断防止产生断桩现象。单桩施工完成后，依次进行下一桩的施工。

4、待承台施工完毕之后，按顺序将检测管与总进出气管连接形成并联的多个回路。

本发明实现发电与制冷功能的原理如下：

在用电低谷时，关闭检测储气管上的阀门，打开所有检测进气管上的阀门8，用空气压缩机将空气压入整个储气装置中，并控制一定的压力。桩体与周围深部土体发生热交换使内部存储气体温度降低。

在用电高峰时，根据需要打开阀门8，在发挥制冷功能时，调节冷气风机所在出气支管道上的可调压阀门12，输出高压低温气体，经过空气净化器13净化后，采用冷气调节阀20调节冷气温度，输入到冷气风机14，实现制冷功能；在发挥发电功能时，调节发电机16所在出气支管道上的可调压阀门12，输出高压低温气体，经过空气加热器21和涡轮增压装置15，实现气体增压，然后输出到发电机16，实现压缩气体发电功能。

本发明进行桩体倾斜变形及完整性检测的方法如下：

在钢筋笼安装放置完毕，通过检测用储气钢管5，采用测斜仪检测钢筋笼的倾斜程度，指导钢筋笼倾斜校正；在混凝土浇筑完毕和建筑物上部结构施工过程中，通过检测用储气钢管5，检测桩体不同高程的倾斜变形，绘制桩体倾斜曲线；在运行过程中，按照检测频次的要求，定期拆除可拆卸检测接口7，采用测斜仪可检测桩体的倾斜变形。

在混凝土浇筑完毕和建筑物上部结构施工过程中，通过检测用储气钢管5，采用声波检测仪，检测桩体混凝土的完整性和破损位置，方便桩体质量评价。