位移调节器.pdf

本发明公开了一种位移调节器，包括上端开口的容器、加载垫以及固态流体层，固态流体层设置在容器内的下端，所述的加载垫设置在容器内的上端并作用在固态流体层上，在容器的下端还设置有进水口以及出水口，在进水口和出水口之间还设置有一在第三端口产生真空或负压的三通管，三通管的另外两端分别连接进水口和出水口。与现有技术相比，在桩顶设置本发明位移调节装置，并用两根水管分别连接进水口和出水口并引出至地面，调节位移时，只需在进水口通入一定压力的水即可，压力水在通过三通管时将固态流体如石英砂等吸出并随同水一起从出水口排出，位于固态流体层上的加载垫的支撑能力随之改变。本发明结构简单，位移调节操作方便。

1、  一种桩顶位移调节装置，其特征在于：包括上端开口的容器(1)、加载垫(2)以及固态流体层(3)，固态流体层(3)设置在容器(1)内的下端，所述的加载垫(2)设置在容器(1)内的上端并作用在固态流体层(3)上，在容器(1)的下端还设置有进水口(4)以及出水口(5)，在进水口(4)和出水口(5)之间还设置有一三通管(6)，该三通管(6)位于固态流体层(3)内，三通管(6)的第一端口通过进水管连接进水口(4)，三通管(6)的第二端口通过出水管连接出水口(5)，在三通管(6)的第三端还连接有一水嘴(7)，在该水嘴(7)上设置有固态流体通过的小孔，在三通管(6)的第一端口还设置有一油枪头(8)，该油枪头(8)的喷嘴的内径小于进水管的内径。

2、  根据权利要求1所述的桩顶位移调节装置，其特征在于：在所述的进水口(4)外还设置有用于提供一定压力水的压力水管以及用于测量水流速的流速表。

3、  根据权利要求1或2所述的桩顶位移调节装置，其特征在于：所述的固态流体层(3)为石英砂层。

位移调节器
技术领域
本发明涉及建筑桩基技术领域，尤其是一种位移调节器。
背景技术
多年来，考虑桩土共同作用的复合桩基设计理论得到了国内外广泛的重视，取得了丰富研究的成果。但是比较遗憾的是，上述研究成果尚只适用于以摩擦桩为主的软土地区，其它以端承桩为主的非软土地区，却一直无法应用。究其原因，主要是在非软土地区，地基土承载力较高，多层建筑往往直接采用天然地基，而小高层、高层建筑的基础设计实践中，却往往会遇到以下情形：天然地基承载力较高，但尚不满足承载要求或沉降过大，其下又有比较理想的桩端持力层。此时如果采用天然地基上的筏板(箱)基础，不能满足要求；如采用桩筏(箱)基础，因桩端持力层土质很好，压缩性低，基桩沉降亦很小，系端承桩或摩擦端承桩，即使加大桩距(6d以上)，亦很难充分发挥桩间土的承载力，上部结构荷载主要由桩来承担。这时良好的天然地基承载力弃之不用，极为可惜。
本发明中，为了解决非软土地区端承桩无法实现桩土共同作用的问题，特研制开发一种专门的变形调节装置，将该装置设置于桩顶后，能调节基桩的支承刚度，在保证桩土变形协调的同时，桩基始终发挥作用，并和地基土同步承担上部结构荷载。本发明将应用该装置的端承桩称为端承桩复合桩基。端承桩复合桩基和常规意义上的复合桩基在受力性能上有显著的差别，实际上是对常规复合桩基概念的一种拓展。本发明提出的根本目的就是：不论是软土地区还是非软土地区，也不论建筑物的桩型是摩擦桩还是端承桩，只要地基土承载力有一定的利用空间，通过本发明的实施，均能实现桩土的共同作用，从而节约建筑物的造价。
申请人研制成功的第一代自适应变形调节器，专利号为ZL200510040316.4，虽可根据承载和需要设置调节刚度，但一旦安装，便无法再对其刚度进行调整，使其合理的应用较大程度地依赖于设计计算的正确性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种操作简单，可自由调节桩顶位移的调节器，将其安装后能主动调节桩基的支承刚度。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种桩顶位移调节装置，包括上端开口的容器、加载垫以及固态流体层，固态流体层设置在容器内的下端，所述的加载垫设置在容器内的上端并作用在固态流体层上，在容器的下端还设置有进水口以及出水口，在进水口和出水口之间还设置有一三通管，该三通管位于固态流体层内，三通管的第一端口通过进水管连接进水口，三通管的第二端口通过出水管连接出水口，在三通管的第三端还连接有一水嘴，在该水嘴上设置有固态流体通过的小孔，在三通管的第一端口还设置有一油枪头，该油枪头的喷嘴的内径小于进水管的内径。
本发明容器内固态流体层填充固态流体，比如石英砂，上端为加载垫，在固态流体层内设置三通管，一端连接进水口，一端连接出水口，另一端连接设置有用于固态流体通过的小口的水嘴，使用时，在进水口注入压力水，水流经过油枪头后，在三通管的墙体内形成涡流和真空，固态流体如石英砂就会通过水嘴的小孔吸入到三通管的腔体内，并与水流一起从出水口流出，随着容器内固态流体石英砂的逐渐减少，加载垫的支撑能力随之改变。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、在地下桩顶设置本发明位移调节装置，并用两根水管分别连接容器的进水口和出水口并引出至地面，调节位移时，只需在进水口通入一定压力的水即可，压力水在通过三通管时将固态流体如石英砂等吸出并随同水一起从出水口排出，位于固态流体层上的加载垫的支撑能力随之改变。本发明结构简单，位移调节操作方便。
2、在本发明的进水口处连接流速计，从而可以通过流速以及水流量精确的控制桩顶的位移量。
3、本发明设置在地下，施工后无法修缮，因此对可靠度的要求极高，所以也不能采用复杂的机械结构或者电子设备来实现位移调节，采用水管的方式调节位移，结构越简单，出事故的概率越低，所以可靠度也高。
4、固态流体采用石英砂，一方面石英砂硬度高，表面比较规则，在从水嘴流出时，不会堵塞水嘴小孔；另一方石英砂价格便宜，施工造价低。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细说明，如图1所示，包括上端开口的容器1、加载垫2以及固态流体层3，固态流体层3设置在容器1内的下端，加载垫2设置在容器1内的上端并作用在固态流体层3上，固态流体层内装填有固态流体，比如石英砂，当固态流体减少时，加载垫2的位置也随之改变即下降。在容器1的下端还设置有进水口4以及出水口5，在进水口4和出水口5之间还设置有一三通管6，该三通管6位于固态流体层3内，三通管6的第一端口通过进水管连接进水口4，三通管6的第二端口通过出水管连接出水口5，在三通管6的第三端还连接有一水嘴7，在该水嘴7上设置有固态流体通过的小孔，在三通管6的第一端口还设置有一油枪头8，该油枪头8的喷嘴的内径小于进水管的内径，当进水口4通入一定压力的水时，经过油枪头8后，水流速加快，并在三通管的内部空腔内形成涡流或真空。在进水口4外还设置有用于提供一定压力水的压力水管以及用于测量水流速的流速表。
容器1中装有均匀的石英砂，进水管连接压力水管向三通管内射水，水流通过油枪头，在三通管的腔体中形成涡流和真空，将石英砂通过水嘴吸入到三通管的腔体中，随水流一起排出。随着容器中的石英砂逐渐减少，加载垫的支承能力随之改变。进水管连接的压力水管的流速可以通过流速计控制，随着流速的变化，砂流出的数量也发生改变，以此来改变加载垫的支承刚度。
实际上，本发明的提出，不仅仅只用于实现端承桩复合桩基的共同作用，对解决以下问题也起一定的作用：
①在花岗岩残积土地区(如厦门、深圳等地)，地基土相对较好，如不扰动有很高的承载力，能承担大部分的上部结构荷载(小高层、高层建筑)，如采用广义复合桩基能显著减少用桩数量，降低造价。但花岗岩残积土地区的典型地质条件就是土中经常会残留大小不一、数量众多且随机分布的未风化孤石，即使桩数较少，桩基施工仍需穿越孤石，不仅非常困难，而且耗时耗力。此时，在桩顶设置的变形调节器能调节不同支承条件下的桩土变形(不同类型的桩基共存)，完全可以将常规桩基改为容易施工的人工挖孔桩，施工过程中如遇孤石，则直接将桩支承于孤石之上，如不遇孤石则桩长10-15米即可封桩。这样即使地质条件再复杂也总可以方便施工。
因此，在花岗岩残积土地区，本发明的实施不仅能充分发挥残积土良好的承载力，而且还能避免由于大量孤石存在而给常规桩基施工带来的巨大困难。
②目前桩基被大量使用，当建筑物需要拆除时，遗留在地基中的旧桩和新桩支承刚度相差悬殊，很难再利用，将给新建建筑物基础的施工带来巨大的困难。以南京地区为例，城区地段上个世纪六、七十年代甚至八十年代建筑，有很多已经拆除重建，建设过程中，已经遇到上述问题，并且也已经给新建建筑的施工带来了很大的困难。可以预见，在未来很长一段时间，这种问题将越来越严重。如果通过在桩端设置变形调节装置，本发明的实施，实现新旧桩的共同作用，则完全可以解决上述问题，不仅施工速度快，而且经济、环保。