[发明专利]能量桩测量装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及能量桩承载力与计算应用领域，尤其涉及一种能量桩测量装置和方法。

背景技术

地源热泵技术，是一种利用地下一定深度以下土体温度相对稳定的特性，通过以大地为储能体进行热量交换，夏季将上部热量储存于地下，冬季将地下热量传递到上部建筑内的可再生能源的空调系统。其替代传统空调技术，从而达到节能减排的目的。但是地源热泵技术的埋管占用地下空间大，钻孔埋管施工成本高，很大程度上限制了其发展。

现有技术中，能量桩则将换热器埋管与建筑桩基础相结合的模式，可以有效解决专门埋管的施工步骤和地埋管占用地下空间问题，从而大大节省工程造价。其中，PCC能量桩技术则在传统能量桩的基础上利用PCC桩的大直径内腔，充分利用其与热交换管和桩周土体接触，更有效的提高其换热效率。

目前，国内外能量桩的试验性研究还比较少，而且现场试验所能进行的分析研究内容有限，且成本高、实施困难，针对能量桩的热力学特性测量能更为详实的进行能量桩的各种特性研究，尤其是PCC桩不同于常规实体桩，测量中如何进行PCC桩的温度场循环控制还没有得到解决。

发明内容

有鉴于此，针对现有技术的不足，本发明提供一种能量桩的测量装置和方法，其通过控温控速油泵给PCC能量桩施加温度场，并可针对能量桩进行各项热力学测量。

本发明提供一种能量桩测量装置，其包括：能量桩4，具有桩体钢筋笼16，置于土体3内；控温控流速循环油泵15，置于该能量桩4桩周该土体3外；多个传感器插入槽7，均匀布置于该能量桩4桩周该土体3内；多个温度传感器8，散布于该传感器插入槽7内以及均匀分布在桩体钢筋笼16上；温度采集仪14，通过导线与该温度传感器8连接；循环导管9，设于该桩体钢筋笼16上，该循环导管9内设循环导热液体12；其中，该循环导管9与该控温控流速循环油泵15连接。

作为改进，还包括堆载装置1、加载板2、位移传感器10,其中,该位移传感器10放置于该加载板2的上表面，且该位移传感器10通过位移传感器支座11固定在该能量桩4桩周土体3的表面。

作为改进，还包括频率仪13、钢筋应力计5，正弦式土压力盒6，其中，该钢筋应力计5固定于该桩体钢筋笼16上，该正弦式土压力盒6固定在桩体底部，且该钢筋应力计5和该正弦式土压力盒6通过导线与该频率仪13连接。

作为改进，该温度传感器插入槽7在桩体周围呈几何形状布置，该温度传感器插入槽7的相隔距离可根据需要调节。

作为改进，该能量桩4为现浇大直径薄壁管桩管，该钢筋应力计5和该温度传感器8贴覆于该能量桩4的该桩体钢筋笼16上，并在该桩体钢筋笼16表面涂玻璃硅胶防水，且将该循环导管9绑扎于该钢筋笼16的纵向钢筋上，将该钢筋笼16放置于成桩模具内，将导线和导管从靠近顶面侧壁预留的孔洞引出，导入混凝土浇筑成桩。

作为改进，通过该控温控流速循环油泵15对该循环导热液体12控温控流，且在该能量桩4的空腔内注水加速与该循环导管9的热交换。

作为改进，该循环导热液体12为水或者防冻液，其温度范围控制在在-10℃到90℃之间。

本发明还提供了一种能量桩测量方法，其包括以下步骤：

(1)将温度传感器8均匀分布在桩体钢筋笼16上，将循环导管9通过埋管式设在桩体钢筋笼16上，并将该循环导管9与控温控流速循环水泵15相连接；

(2)将能量桩4置于土体3中，在温度传感器插槽7的不同深度槽口内安置温度传感器8，并将该温度传感器8通过导线与温度采集仪14连接，将温度传感器8插槽放置于土体3中，且布置于该能量桩4桩体周围；

(3)启动控温控流速循环油泵15，使得循环导热液体进入循环导管9，通过该循环导管9与该能量桩4桩内进行能量交换，通过温度采集仪14采集温度传感器8的数据。

作为改进，还包括以下步骤：

启动控温控流速循环油泵15的同时，施加堆载荷载，将加载板平稳的放置于该能量桩4的桩顶上，并将位移传感器10放置于加载板2的上面，通过位移传感器支座11固定在桩周该土体3上表面；

其中，启动堆载装置1，在加载板2上放置堆载物，该该能量桩4发生压缩变形，由该位移传感器10读出该能量桩4桩体沉降量。

作为改进，还包括以下步骤：

在所述步骤(1)中，将钢筋应力计5贴覆于桩体钢筋笼16上，并在钢筋应力计5表面涂抹硅胶，将该钢筋应力计5与频率仪13相连接；

在所述步骤(2)中，将正弦式土压力盒6固定在桩体底部，并将正弦式土压力盒6与频率仪13相连接；