本发明提供一种主动式桩筏基础沉降协调结构及施工方法。所述桩筏基础结构包括筏板基础、桩基础和沉降协调装置；所述桩基础位于筏板基础中部下方，上部嵌入筏板基础内，在桩基础顶面与变截面段筏板之间设有相互隔开的注浆腔和千斤顶工作腔；所述沉降协调装置包括布设在千斤顶工作腔内的液压千斤顶和伸入注浆腔内的注浆管、排气溢浆管，液压千斤顶顶升面设有压力传感器和位移传感器。本发明使用牛腿结构与筏板变截面部位接触来承担水平抗剪承载力，通过控制沉降协调装置调整地基基础的刚度分布特征，在建筑物沉降协同趋于稳定或预设变化区间值内后向调节空腔中注入微膨胀自流平混凝土，使桩与筏板基础重新形成一个整体，提升建筑物结构的安全性。
1.一种主动式桩筏基础沉降协调结构，包括筏板基础（1）和桩基础（3），所述筏板基础（1）底面通过垫层（2）与地基（4）隔开，其特征在于：所述筏板基础（1）包括平直段筏板（101）与上宽下窄的阶梯型变截面段筏板（102），所述桩基础（3）包括钢筋混凝土桩体（303）、设置在桩顶的中心凸台（300）和环向对称布置在中心凸台（300）周围的多个牛腿结构（302），且牛腿结构（302）的顶面高度低于中心凸台（300）的顶面高度，所述桩基础（3）位于变截面段筏板（102）下方，所述中心凸台（300）和多个牛腿结构（302）嵌入变截面段筏板（102）内，中心凸台（300）顶面与筏板基础（1）底面之间形成注浆腔（12），所述牛腿结构（302）与筏板基础（1）之间形成千斤顶工作腔（5），且注浆腔（12）与千斤顶工作腔（5）之间通过隔板（19）分隔；所述变截面段筏板（102）底部临近注浆腔（12）的部位设有伸入注浆腔（12）内的筏板预留钢筋（103），所述桩基础（3）的中心凸台（300）顶面设有与筏板预留钢筋（103）搭接的桩顶预留钢筋（301）；所述沉降协调结构还包括位于筏板基础（1）与桩基础（3）之间的沉降协调装置，所述沉降协调装置包括布设在千斤顶工作腔（5）内的多个液压千斤顶（6）和从筏板基础（1）顶面伸入注浆腔（12）内的注浆管（11）、排气溢浆管（10），所述液压千斤顶（6）对应设置在每个牛腿结构（302）上，液压千斤顶（6）的顶升面设有压力传感器（15）和位移传感器（14），每个液压千斤顶（6）的液压油管（9）伸出筏板基础（1）顶面。
2.根据权利要求1所述一种主动式桩筏基础沉降协调结构，其特征在于：所述平直段筏板（101）为受力较小处，所述变截面段筏板（102）为上宽下窄的阶梯型加厚结构，处于受力较为集中部位，所述桩基础（3）结构嵌入到变截面段筏板（102）中部区域，所述千斤顶工作腔（5）将变截面段筏板（102）与桩基础（3）隔开且保证整体筏板基础（1）与桩基础（3）在竖直方向位移。
3.根据权利要求1或2所述一种主动式桩筏基础沉降协调结构，其特征在于：所述桩基础（3）顶部桩顶预留钢筋（301）与筏板基础（1）底部筏板预留钢筋（103）在建筑物沉降趋于稳定后经位于变截面段筏板（102）的注浆孔处注入高一强度等级的微膨胀自流平混凝土填充，以形成桩‑筏板整体结构。
4.根据权利要求1或2所述一种主动式桩筏基础沉降协调结构，其特征在于：在千斤顶工作腔（5）和注浆腔（12）顶面设有上层钢垫板（13），在千斤顶工作腔（5）的腔壁设有密封橡胶垫（7），在千斤顶工作腔（5）的底面设有下层钢垫板（8），所述千斤顶工作腔（5）顶面的上层钢垫板厚度大于注浆腔（12）顶面的上层钢垫板，且在千斤顶工作腔（5）顶面的上层钢垫板与压力传感器（15）接触部位采用泡沫材料垫缝，所述注浆腔（12）顶面的上层钢垫板（13）预留可穿过排气溢浆管（10）、注浆管（11）及筏板预留钢筋（103）的孔洞；所述压力传感器（15）和位移传感器（14）的信号线沿着临近的孔洞伸出筏板基础（1）外，并与外部的控制系统信号连接；所述隔板（19）为竖向环形钢板，其上端与注浆腔（12）顶面的上层钢垫板（13）边缘焊接，下端沿着中心凸台（300）两侧延伸至下层钢垫板（8），并与下层钢垫板（8）之间预留沉降空间。
5.根据权利要求4所述一种主动式桩筏基础沉降协调结构，其特征在于：在下层钢垫板（8）的中心位置设有用于安装液压千斤顶（6）的定位螺栓；所述液压千斤顶（6）包括缸体（601）、活塞（602）、液压油接口（603）、液压油管（9）、液压油柔性管（16）、千斤顶‑柔性管快速接头（17）和柔性管‑刚性管快速接头（18），液压千斤顶缸体（601）通过定位螺栓固定在牛腿结构（302）顶部；所述活塞（602）为短行程结构，顶部留有安装螺栓的螺栓孔，预顶出一定行程后与压力传感器（15）感应头通过螺栓连接固定；所述液压油接口（603）位于所述缸体（601）侧身下部并留有螺纹接口，通过千斤顶‑柔性管快速接头（17）与液压油柔性管（16）连接；所述千斤顶‑柔性管快速接头（17）为公母口设置，所述液压油管（9）位L型液压油刚性管，且竖直埋置在变截面段筏板（102）中，管顶部露出地面可与液压油泵设备连接，管底端穿过密封橡胶垫（7）伸入千斤顶工作腔（5），并通过液压油柔性管（16）与液压油接口（603）连接；所述位移传感器（14）为内置弹簧自复位式结构，竖直固定在液压千斤顶活塞（602）侧面即缸体（601）顶部与压力传感器（15）之间。
6.根据权利要求4所述一种主动式桩筏基础沉降协调结构，其特征在于：所述隔板（19）与桩顶部位有接触面且与牛腿结构（302）预留沉降空间；所述排气溢浆管（10）设有四根，分别位于液压千斤顶活塞（602）圆心与桩平面圆中心连线位置且孔洞贴紧隔板（19）部位；所述注浆管（11）设有一根，位于注浆腔（12）圆心位置；所述筏板预留钢筋（103）穿过上层钢垫板（13）的部位与上层钢垫板（13）环向焊接。
7.根据权利要求4所述一种主动式桩筏基础沉降协调结构，其特征在于：所述桩顶的牛腿结构（302）设有四处，环向对称分布在中心凸台（300）的外缘，且牛腿结构（302）顶面距离中心凸台（300）顶面的距离为80～120mm，在牛腿结构（302）顶部预埋下层钢垫板（8），所述密封橡胶垫（7）延伸至牛腿结构（302）与筏板基础（1）的接触面。
8.一种权利要求1至7中任意一项所述的主动式桩筏基础沉降协调结构的施工方法，其特征在于具体步骤如下：
S1开挖施工：平整场地并测量定位放线，开挖场地至变截面段筏板预设标高，桩基础部位开挖至桩顶牛腿结构底标高，做好桩与筏板连接处基坑放坡保护，完成预设标高位置的垫层施工；
S2灌注桩施工：灌注桩施工成孔，在桩顶的牛腿结构及中心凸台部位支模，并在牛腿结构顶面预埋下层钢垫板，且所有牛腿结构顶部预埋的下层钢垫板在同一水平面上；吊装焊接好的桩体钢筋笼至预设灌注桩孔中，绑扎桩体侧面牛腿结构钢筋，浇筑桩体混凝土、牛腿结构混凝土和中心凸台混凝土至预设标高，并在中心凸台顶面预留钢筋；
S3沉降协调装置施工；待混凝土桩体、中心凸台及牛腿结构养护完成后，依次安装事先已通过测试的液压千斤顶、压力传感器和高精度位移传感器，将液压千斤顶的缸体固定在牛腿结构顶面，并在液压千斤顶的活塞端安压力传感器和位移传感器；加压顶推液压千斤顶活塞至预设高度后锁止外接油泵设备的油阀，放置上层钢垫板，上层钢垫板底部焊接有竖向环状钢隔板，并通过竖向环状钢隔板卡住中心凸台，且与牛腿结构顶面的下层钢垫板之间预留适当沉降空间，在上层钢垫板外缘安装密封橡胶垫，密封橡胶垫从上层钢垫板延伸至牛腿结构外侧；上层钢垫板、竖向环状钢隔板内壁与中心凸台顶面围合成注浆腔，上层钢垫板、竖向环状钢隔板外壁与密封橡胶垫围合成千斤顶工作腔，液压千斤顶的液压油管以及压力传感器、位移传感器的信号线从密封橡胶垫伸出千斤顶工作腔，并延伸至筏板基础以外的区域；所述上层钢垫板上预留有可穿过排气溢浆管、注浆管及筏板预留钢筋的孔洞，将注浆管和排气溢浆管从筏板基础顶面穿过上层钢垫板垂直插入注浆腔内，在上层钢垫板其它预留孔洞内插入筏板预留钢筋，并将筏板预留钢筋与上层刚垫板焊接连接；
S4筏板基础施工：S3施工完毕后，绑扎筏板基础钢筋并浇筑到预设标高位置；
S5沉降监测：将压力传感器和位移传感器的信号线与外界信号采集模块连接，将每个液压千斤顶的液压油管与液压泵连接，并在液压油管上设置单独的控制阀，并将采集模块和液压泵与控制模块连接，通过信号采集模块实时采集压力传感器监测的压力值和位移传感器监测的沉降值，并将信号传递给控制模块，由控制模块根据采集的数据控制液压泵利用液压千斤顶主动精确的调节所有桩筏基础的应力值；
S6注浆施工：待建筑物沉降趋于预设变化区间值时，锁止液压千斤顶油阀，将注浆管接入注浆泵，并通过注浆管朝向注浆腔内注入比筏桩基础高一标号的微膨胀自流平混凝土，并通过排气溢浆管观察注浆情况，待注浆完成且混凝土养护完成后，清理筏板基础顶部的所有管路。
9.根据权利要求8所述的一种主动式桩筏基础沉降协调结构的施工方法，其特征在于：
所述S2步骤中，所述中心凸台为圆形凸台，施工有四个牛腿结构，四个牛腿结构对称分布在中心凸台外缘，且牛腿结构顶面低于中心凸台顶面80～120mm；所述S3步骤中液压千斤顶设有四个，对应安装在每个牛腿结构顶面的下层钢垫板上，每个液压千斤顶的液压油管均为钢制液压管，并通过液压油柔性管与液压千斤顶的液压油进口连接；所述注浆管设置在注浆腔的中心部位，所述排气溢浆管设置有四根，均匀分布在注浆管外缘；所述液压油管、注浆管和排气溢浆管均固定呈竖直状态伸出筏板基础，并针对所有管路做好防腐措施。
10.根据权利要求8所述的一种主动式桩筏基础沉降协调结构的施工方法，其特征在于：所述S5步骤中的沉降监测过程是针对同一建筑的多根桩筏基础同时监测；每根桩筏基础均按照步骤S1‑S4进行施工，在施工完成后，将全部待沉降协调的桩筏基础结构的压力传感器和位移传感器通过信号采集模块连接到控制模块，全部待沉降协调的桩筏基础结构的液压千斤顶的液压泵连接到控制模块。
一种主动式桩筏基础沉降协调结构及施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及建筑物桩筏基础结构领域，具体是采用一种主动式桩筏基础沉降协调结构及施工方法，该系统主要用作采用桩筏基础结构形式建筑物变刚度调平领域的差异沉降的人为可控。
背景技术
[0002] 桩筏基础具有承载力高、整体性好等优点，是目前高层建筑使用较广泛的一种基础形式。灌注桩是一种采用泥浆护壁、人工挖掘等工艺成孔，通过内置钢筋笼后灌注混凝土的基础支撑结构，常见的有钻孔灌注桩、沉管灌注桩等，因具有无振动、无挤土及噪音小的优点在高层、超高层领域应用广泛。常规的桩筏基础桩与筏板之间采用直接刚性连接，所有荷载由筏板及桩基础的刚度共同承担。为实现高层建筑物的荷载，通常采用增大筏板厚度的方法来实现增大筏板厚度；而桩基础采用调整桩长、桩径、桩距来增大支撑刚度。受上部结构与地质条件的影响，刚性连接的桩筏基础筏板基础与桩基础结构的调节范围有限，增大了建设投资及施工难度。
[0003] 根据现阶段的研究成果，在充分合理发挥基础的承载作用的同时减小差异沉降是高层建筑基础设计的优化方向，利用结构‑基础‑地基共同作用进行变刚度调平，使地基的承载刚度能够与上部结构产生的荷载分布特征具有协调性，从而使地基基础的差异沉降尽可能的减少，同时又具有可通过人为调整地基基础的刚度分布特征，即主动式刚度调平设计理念。基于上述观点，如何设计一种人为可控且有效的减少差异沉降的桩筏基础结构成为工程中遇到的一个难题。
发明内容
[0004] 基于现阶段有关桩筏基础差异沉降遇到的主要问题及研究成果，本发明提出了一种主动式桩筏基础沉降协调结构及施工方法，该方法通过在桩筏基础桩‑筏板之间设置沉降协调装置，通过采集压力、位移传感器的实时数据，利用油泵控制设备根据分配的液压油流量来调整实现差异沉降的协同控制，具有人为可控，有较好的经济社会效益。
[0005] 为了达到上述技术目的，本发明提供了一种主动式桩筏基础沉降协调结构，包括筏板基础和桩基础，所述筏板基础底面通过垫层与地基隔开，其特征在于：所述筏板基础包括平直段筏板与上宽下窄的阶梯型变截面段筏板，所述桩基础包括钢筋混凝土桩体、设置在桩顶的中心凸台和环向对称布置在中心凸台周围的多个牛腿结构，且牛腿结构的顶面高度低于中心凸台的顶面高度，所述桩基础位于变截面段筏板下方，所述中心凸台和多个牛腿结构嵌入变截面段筏板内，中心凸台顶面与筏板基础底面之间形成注浆腔，所述牛腿结构与筏板基础之间形成千斤顶工作腔，且注浆腔与千斤顶工作腔之间通过隔板分隔；所述变截面段筏板底部临近注浆腔的部位设有伸入注浆腔内的筏板预留钢筋，所述桩基础的中心凸台顶面设有与筏板预留钢筋搭接的桩顶预留钢筋；所述沉降协调装置包括布设在千斤顶工作腔内的多个液压千斤顶和从筏板基础顶面伸入注浆腔内的注浆管、排气溢浆管，所述液压千斤顶对应设置在每个牛腿结构上，液压千斤顶的顶升面设有压力传感器和位移传感器，每个液压千斤顶的液压油管伸出筏板基础顶面。
[0006] 本发明较优的技术方案：所述平直段筏板为受力较小处，所述变截面段筏板为上宽下窄的阶梯型加厚结构，处于受力较为集中部位，所述桩基础结构嵌入到变截面段筏板中部区域，所述千斤顶工作腔将变截面段筏板与桩基础隔开且保证整体筏板基础与桩基础在竖直方向位移。
[0007] 本发明较优的技术方案：所述桩基础顶部桩顶预留钢筋与筏板基础底部筏板预留钢筋在建筑物沉降趋于稳定后经位于筏板基础变截面段的注浆孔处注入高一强度等级的微膨胀自流平混凝土填充，以形成桩‑筏板整体结构。
[0008] 本发明较优的技术方案：在千斤顶工作腔和注浆腔顶面设有上层钢垫板，在千斤顶工作腔的腔壁设有密封橡胶垫，在千斤顶工作腔的底面设有下层钢垫板，所述千斤顶工作腔顶面的上层钢垫板厚度大于注浆腔顶面的上层钢垫板，且在千斤顶工作腔顶面的上层钢垫板与压力传感器接触部位采用泡沫材料垫缝，所述注浆腔顶面的上层钢垫板预留可穿过排气溢浆管、注浆管及筏板预留钢筋的孔洞；所述压力传感器和位移传感器的信号线沿着临近的孔洞伸出筏板基础外，并与外部的控制系统信号连接；所述隔板为竖向环形钢板，其上端与注浆腔顶面的上层钢垫板边缘焊接，下端沿着中心凸台两侧延伸至下层钢垫板，并与下层钢垫板之间预留沉降空间。
[0009] 本发明较优的技术方案：在下层钢垫板的中心位置设有用于安装液压千斤顶的定位螺栓；所述液压千斤顶包括缸体、活塞、液压油接口、液压油管、液压油柔性管、千斤顶‑柔性管快速接头和柔性管‑刚性管快速接头，液压千斤顶缸体通过定位螺栓固定在牛腿结构顶部；所述活塞为短行程结构，顶部留有安装螺栓的螺栓孔，预顶出一定行程后与压力传感器感应头通过螺栓连接固定；所述液压油接口位于所述缸体侧身下部并留有螺纹接口，通过千斤顶‑柔性管快速接头与液压油柔性管连接；所述千斤顶‑柔性管快速接头为公母口设置，所述液压油管位L型液压油刚性管，且竖直埋置在截面段筏板中，管顶部露出地面可与液压油泵设备连接，管底端穿过密封橡胶垫伸入千斤顶工作腔，并通过液压油柔性管与液压油接口连接；所述位移传感器为内置弹簧自复位式结构，竖直固定在液压千斤顶活塞侧面即缸体顶部与压力传感器之间。
[0010] 本发明较优的技术方案：所述隔板与桩顶部位有接触面且与牛腿结构预留沉降空间；所述排气溢浆管设有四根，分别位于液压千斤顶活塞圆心与桩平面圆中心连线位置且孔洞贴紧隔板部位；所述注浆管设有一根，位于注浆腔圆心位置；所述筏板预留钢筋穿过上层钢垫板的部位与上层钢垫板环向焊接。
[0011] 本发明较优的技术方案：所述桩顶的牛腿结构设有四处，环向对称分布在中心凸台的外缘，且牛腿结构顶面距离中心凸台顶面的距离为80～120mm，在牛腿结构顶部预埋下层钢垫板，所述密封橡胶垫延伸至牛腿结构与筏板基础的接触面。
[0012] 为了达到上述技术目的，本发明还提供了一种上述主动式桩筏基础沉降协调结构的施工方法，其特征在于具体步骤如下：
[0013] S1开挖施工：平整场地并测量定位放线，开挖场地至变截面段筏板预设标高，桩基础部位开挖至桩顶牛腿结构底标高，做好桩与筏板连接处基坑放坡保护，完成预设标高位置的垫层施工；
[0014] S2灌注桩施工：灌注桩施工成孔，在桩顶的牛腿结构及中心凸台部位支模，并在牛腿结构顶面预埋下层钢垫板，且所有牛腿结构顶部预埋的下层钢垫板在同一水平面上；吊装焊接好的桩体钢筋笼至预设灌注桩孔中，绑扎桩体侧面牛腿结构钢筋，浇筑桩体混凝土、牛腿结构混凝土和中心凸台混凝土至预设标高，并在中心凸台顶面预留钢筋；
[0015] S3沉降协调装置施工；待混凝土桩体、中心凸台及牛腿结构养护完成后，依次安装事先已通过测试的液压千斤顶、压力传感器和高精度位移传感器，将液压千斤顶的缸体固定在牛腿结构顶面，并在液压千斤顶的活塞端安压力传感器和位移传感器；加压顶推液压千斤顶活塞至预设高度后锁止外接油泵设备的油阀，放置上层钢垫板，上层钢垫板底部焊接有竖向环状钢隔板，并通过竖向环状钢隔板卡住中心凸台，且与牛腿结构顶面的下层钢垫板之间预留适当沉降空间，在上层钢垫板外缘安装密封橡胶垫，密封橡胶垫从上层钢垫板延伸至牛腿结构外侧；上层钢垫板、竖向环状钢隔板内壁与中心凸台顶面围合成注浆腔，上层钢垫板、竖向环状钢隔板外壁与密封橡胶垫围合成千斤顶工作腔，液压千斤顶的液压油管以及压力传感器、位移传感器的信号线从密封橡胶垫伸出千斤顶工作腔，并延伸至筏板基础以外的区域；所述上层钢垫板上预留有可穿过排气溢浆管、注浆管及筏板预留钢筋的孔洞，将注浆管和排气溢浆管从筏板基础顶面穿过上层钢垫板垂直插入注浆腔内，在上层钢垫板其它预留孔洞内插入筏板预留钢筋，并将筏板预留钢筋与上层刚垫板焊接连接；
[0016] S4筏板基础施工：S3施工完毕后，绑扎筏板基础钢筋并浇筑到预设标高位置；
[0017] S5沉降监测：将压力传感器和位移传感器的信号线与外界信号采集模块连接，将每个液压千斤顶的液压油管与液压泵连接，并在液压油管上设置单独的控制阀，并将采集模块和液压泵与控制模块连接，通过信号采集模块实时采集压力传感器监测的压力值和位移传感器监测的沉降值，并将信号传递给控制模块，由控制模块根据采集的数据控制液压泵利用液压千斤顶主动精确的调节所有桩筏基础的应力值；
[0018] S6注浆施工：待建筑物沉降趋于预设变化区间值时，锁止液压千斤顶油阀，将注浆管接入注浆泵，并通过注浆管朝向注浆腔内注入比筏桩基础高一标号的微膨胀自流平混凝土，并通过排气溢浆管观察注浆情况，待注浆完成且混凝土养护完成后，清理筏板基础顶部的所有管路。
[0019] 本发明较优的技术方案：所述S2步骤中，所述中心凸台为圆形凸台，施工有四个牛腿结构，四个牛腿结构对称分布在中心凸台外缘，且牛腿结构顶面低于中心凸台顶面80～120mm；所述S3步骤中液压千斤顶设有四个，对应安装在每个牛腿结构顶面的下层钢垫板上，每个液压千斤顶的液压油管均为钢制液压管，并通过液压油柔性管与液压千斤顶的液压油进口连接；所述注浆管设置在注浆腔的中心部位，所述排气溢浆管设置有四根，均匀分布在注浆管外缘；所述液压油管、注浆管和排气溢浆管均固定呈竖直状态伸出筏板基础，并针对所有管路做好防腐措施。
[0020] 本发明进一步的技术方案：所述S5步骤中的沉降监测过程是针对同一建筑的多根桩筏基础同时监测；每根桩筏基础均按照步骤S1‑S4进行施工，在施工完成后，将全部待沉降协调的桩筏基础结构的压力传感器和位移传感器通过信号采集模块连接到控制模块，全部待沉降协调的桩筏基础结构的液压千斤顶的液压泵连接到控制模块。
[0021] 本发明适用于采用桩筏基础结构建筑物领域，针对规范及现有被动式调平装置的应用诸多限制问题，设计本装置。
[0022] 本发明的有益效果是：
[0023] 1.本发明通过在需要调平的桩筏基础桩‑筏板相接部位设置沉降协调装置，依据传感器采集到的数据，可设置计算机自动控制或人为控制液压千斤顶的供油量的方案，使沉降协调更为可靠可控。
[0024] 2.本发明采用主动式沉降协调装置，克服了桩筏基础结构中被动式沉降协调装置需事先根据承载和变形设置调节刚度，在安装后无法再对刚度参数进行调整，并且参数的设置极大的依赖桩筏基础设计技术的准确性，这使得被动式桩筏基础事先计算及布置规划依赖过高，限制其应用到较为复杂的结构体型及地基土层结构中的问题。
[0025] 3.本发明采用在桩基础顶部侧面设置牛腿结构，一方面可以用来承托液压千斤顶的反力，另一方面牛腿结构与阶梯型筏板基础结构接触可用来承担来自水平方向的荷载，克服了很多优化方案中未将水平抗剪能力考虑进沉降协调设计中的不足。
[0026] 4.本发明采用四个千斤顶，一方面分别控制每个方位油泵的顶推位移量使沉降调节的更为准确，另一方面四个方向的组合体可使承载能力更大，调节能力更强并且可在有限的操作空间实现较为良好的效果；除上述之外，每个油路的千斤顶设备分别设置控制油阀，可使得在紧急状态下锁止千斤顶活塞的位移量。
[0027] 5.本发明在建筑物沉降协同趋于稳定或预设变化区间值内，锁止液压千斤顶油阀，接入注浆管向沉降调节空腔中注入高标号的微膨胀自流平混凝土，排气溢浆管观察注浆情况，使桩与筏板基础重新形成一个整体结构工作。
[0028] 本发明将桩‑筏板基础临时分开，使用牛腿结构与筏板基础变截面部位接触承担来承担水平抗剪承载力，使用以压力传感器、位移传感器、液压千斤顶以及的采集、油泵设备为主的沉降协调装置，通过人为或计算机自动控制来调整地基基础的刚度分布特征，在建筑物沉降协同趋于稳定或预设变化区间值内后向沉降调节空腔中注入高标号的微膨胀自流平混凝土，使桩与筏板基础重新形成一个整体。本发明可用于采用灌注桩结构桩筏基础的工程中，整体结构施工方便调节效果较好，提升建筑物结构的安全性，有效的保护了人员生命财产安全，具有较好的经济社会效益。
附图说明
[0029] 图1是本发明的竖直方向结构示意图；
[0030] 图2是图1中A‑A剖面图；
[0031] 图3是本发明桩筏基础与桩基础连接部位放大示意图；
[0032] 图4是本发明的千斤顶工作腔放大示意图；
[0033] 图5是本发明的液压千斤顶部位放大示意图；
[0034] 图6至图10是本发明的施工过程示意图。
[0035] 图中：1—筏板基础，101—平直段筏板，102—变截面段筏板，103—筏板预留钢筋，2—垫层，3—桩基础，300—中心凸台，301—桩顶预留钢筋，302—牛腿结构，303—钢筋混凝土桩体，4—地基，5—千斤顶工作腔，6—液压千斤顶，601—缸体，602—活塞，603—液压油接口，7—密封橡胶垫，8—下层钢垫板，9—液压油管，10—排气溢浆管，11—注浆管，12—注浆腔，13—上层钢垫板，14—位移传感器，15—压力传感器，16—液压油柔性管，17—千斤顶‑柔性管快速接头，18—柔性管‑刚性管快速接头，19—隔板，20—注浆填充层。
实施方式
[0036] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。附图1至10均为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本发明实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本发明的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0038] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0039] 实施例中提供了一种主动式桩筏基础沉降协调结构，具体如图1至图3所示，所述桩筏基础结构包括上部的筏板基础1、下部的桩基础3和位于筏板基础1与桩基础3之间的沉降协调装置，所述筏板基础1底面通过垫层2地基4隔开；所述筏板基础1包括平直段筏板101与上宽下窄的阶梯型变截面段筏板102，所述平直段筏板101为受力较小处，所述变截面段筏板102为上宽下窄的阶梯型加厚结构，处于受力较为集中部位，所述桩基础3的桩顶设有圆形的中心凸台300和环向对称布置在中心凸台300周围的四个牛腿结构302，且牛腿结构302的顶面高度低于中心凸台300的顶面高度100mm左右。所述桩基础3位于变截面段筏板
102下方，所述桩基础3结构嵌入到变截面段筏板102中部区域，中心凸台300和四个牛腿结构302嵌入变截面段筏板102内，中心凸台300顶面与筏板基础1底面之间形成圆柱形注浆腔
12，所述牛腿结构302与筏板基础1之间形成千斤顶工作腔5，所述注浆腔12与千斤顶工作腔
5之间通过圆筒形隔板19分隔；所述变截面段筏板102底部临近注浆腔12的部位设有伸入注浆腔12内的筏板预留钢筋103，所述桩基础3顶面设有与筏板预留钢筋103搭接的桩顶预留钢筋301，所述桩顶预留钢筋301分布在中心凸台300顶面。所述千斤顶工作腔5将变截面段筏板102与桩基础3隔开且保证整体筏板基础1与桩基础3在竖直方向位移，在变截面段筏板
102底部正对桩基础3顶部位置桩顶预留钢筋301。所述桩基础3顶部桩顶预留钢筋301与筏板基础1底部筏板预留钢筋103在建筑物沉降趋于稳定后经位于变截面段筏板102的注浆孔处注入高强度等级的微膨胀自流平混凝土填充后将桩基础3与筏板基础1连接为一个整体结构。
[0040] 实施例中提供了一种主动式桩筏基础沉降协调结构，具体如图1至图4所示，所述沉降协调装置包括布设在千斤顶工作腔5内的四个液压千斤顶6和从筏板基础1顶面伸入注浆腔12内的注浆管11、排气溢浆管10，根据本工程情况选用缸体高度为130mm、活塞行程100mm、吨位为150t的液压千斤顶；所述液压千斤顶6顶升面设有压力传感器15和位移传感器14，每个液压千斤顶6的液压油管9伸出筏板基础1顶面。所述排气溢浆管10设有四根，分别位于液压千斤顶活塞602圆心与桩平面圆中心连线位置且孔洞贴紧隔板19部位；所述注浆管11设有一根，位于注浆腔12圆心位置；所述筏板预留钢筋103穿过上层钢垫板13的部位与上层钢垫板13环向焊接。四个牛腿结构302环向对称分布在中心凸台300外缘，在牛腿结构302顶部预埋下层钢垫板8，在下层钢垫板8的中心位置设有用于安装液压千斤顶6的定位螺栓，所述液压千斤顶6通过螺栓固定在每个牛腿结构302上，以准确确定液压千斤顶600位置；在千斤顶工作腔5的腔壁设有密封橡胶垫7，所述密封橡胶垫7延伸至牛腿结构302与筏板基础1的接触面。在千斤顶工作腔5和注浆腔12顶面设有上层钢垫板13，所述隔板19为竖向环形钢板，其上端与注浆腔12顶面的上层钢垫板13边缘焊接，下端沿着中心凸台300两侧延伸至下层钢垫板8，并与下层钢垫板8之间预留沉降空间，所述隔板19与桩顶部位有接触面且与牛腿结构302预留沉降空间，可保证注浆时避免注浆料进入到千斤顶工作腔5。所述千斤顶工作腔5顶面的上层钢垫板厚度大于注浆腔12顶面的上层钢垫板，且在千斤顶工作腔5顶面的上层钢垫板与压力传感器15接触部位采用泡沫材料垫缝，所述注浆腔12顶面的上层钢垫板13预留可穿过排气溢浆管10、注浆管11及筏板预留钢筋103的孔洞；所述压力传感器15和位移传感器14的信号线沿着临近的孔洞伸出筏板基础1外，并与外部的控制系统信号连接。
[0041] 实施例中提供的一种主动式桩筏基础沉降协调结构，如图4和图5所示，所述液压千斤顶6包括缸体601、活塞602、液压油接口603、液压油管9、液压油柔性管16、千斤顶‑柔性管快速接头17和柔性管‑刚性管快速接头18，液压千斤顶缸体601通过定位螺栓固定在牛腿结构302顶部；所述活塞602为短行程结构，顶部留有安装螺栓的螺栓孔，预顶出60 80mm行~程后与压力传感器15感应头通过螺栓连接固定；所述液压油接口603位于所述缸体601侧身下部并留有螺纹接口，通过千斤顶‑柔性管快速接头17与液压油柔性管16连接；所述千斤顶‑柔性管快速接头17为公母口设置，使用时只需对接并辅以螺纹帽拧紧加以固定连接；所述液压油管9位L型液压油刚性管，且竖直埋置在截面段筏板102中，管顶部露出地面可与液压油泵设备连接，管底端穿过密封橡胶垫7伸入千斤顶工作腔5，并通过液压油柔性管16与液压油接口603连接，避免了桩‑筏板竖向沉降的影响采用钢丝编织橡胶高压管结构。所述位移传感器14为内置弹簧自复位式结构，根据工程实际情况选取量程100mm，线性精度为±
1%，竖直固定在液压千斤顶活塞602侧面即缸体601顶部与压力传感器15之间。
[0042] 下面结合具体实施例对本发明的施工方法进一步说明，实施例为总高为99m高度住宅类建筑，地下一层为车库，结构基础形式为桩筏基础，根据采用桩筏基础沉降协调结构的地库‑住宅建筑主体基础结构沉降协同设计，其具体施工步骤如下：
[0043] S1：开挖施工：平整场地并测量定位放线，如图6所示，开挖场地至变截面段筏板102预设标高，桩基础3部位需开挖至桩顶牛腿结构302底标高，做好桩与筏板连接处基坑放坡保护，完成预设标高位置的垫层2施工；
[0044] S2：灌注桩施工：灌注桩施工成孔，如图7所示，在四个桩牛腿结构302和桩顶中心凸台300的部位支模，并在每个牛腿结构302的顶面预埋好下层钢垫板8，四片下层钢垫板8需保证水平放置并在同一平面上；吊装焊接好的桩体钢筋笼至预设灌注桩孔中，绑扎桩体侧面牛腿结构钢筋，浇筑混凝土桩体303、中心凸台300和牛腿结构302至预设标高，中心凸台300顶面预留桩顶预留钢筋301；
[0045] S3：沉降协调装置施工：待混凝土桩体303、中心凸台300及四个牛腿结构302养护完成后，依次在每个牛腿结构302顶面安装事先已通过测试的液压千斤顶6、压力传感器15和高精度位移传感器14，将液压千斤顶6的缸体通过螺栓固定在牛腿结构302顶面的下层钢垫板8上，接好液压千斤顶6的液压油接口、液压油柔性管与刚性液压油管9，并在液压千斤顶6的活塞端安压力传感器15和位移传感器14，压力传感器15安装在液压千斤顶6的活塞顶面，位移传感器14固定在液压千斤顶活塞602侧面即缸体601顶部与压力传感器15之间；加压顶推液压千斤顶活塞602至预设高度后锁止外接油泵设备的油阀，放置上层钢垫板13，上层钢垫板13底部焊接有竖向环状钢隔板19，并通过竖向环状钢隔板19卡主中心凸台300，且与牛腿结构302顶面的下层钢垫板8之间预留适当沉降空间，在上层钢垫板13外缘安装密封橡胶垫7，密封橡胶垫7从上层钢垫板13延伸至牛腿结构302外侧；上层钢垫板13、竖向环状钢隔板19内壁与中心凸台300顶面围合成注浆腔12，上层钢垫板13、竖向环状钢隔板19外壁与密封橡胶垫7围合成千斤顶工作腔5，液压千斤顶6的液压油管9从密封橡胶垫7伸出千斤顶工作腔5，液压油刚管9为刚性液压管，竖直固定；所述上层钢垫板13上中心设有注浆管11穿孔，四周设有四个可穿过排气溢浆管10的孔洞，中部分散设有多个穿过筏板预留钢筋103的孔洞，将注浆管11从筏板基础1顶面中心孔洞穿过上层钢垫板13垂直插入注浆腔12内，四根排气溢浆管10从对应的四个孔洞穿过插入注浆腔12内，并固定上述管路，保证所有管路处于竖直状态，并对所有管路做好防腐措施，在上层钢垫板13其它预留孔洞内插入预先标记好插入长度筏板预留钢筋103，并将筏板预留钢筋103与上层刚垫板13焊接连接；
[0046] S4筏板基础施工：S3施工完毕后，如图9所示，绑扎筏板基础钢筋并浇筑到预设标高位置；
[0047] S5余下桩筏基础施工：按照S1‑S4所述施工方法完成全部待沉降协调的桩筏基础结构施工；
[0048] S5沉降监测：将所有压力传感器和位移传感器的信号线与外界信号采集模块连接，将每个液压千斤顶的液压油管与液压泵连接，并在液压油管上设置控制阀；将采集模块和液压泵与控制模块连接，通过信号采集模块实时采集压力传感器监测的压力值和位移传感器监测的沉降值，并将信号传递给控制模块，由控制模块根据采集的数据控制液压泵利用液压千斤顶主动精确的调节所有桩筏基础的应力值；
[0049] S6：注浆施工：待建筑物沉降趋于预设变化区间值时，如图10所示，锁止液压千斤顶油阀，接入注浆管11朝向注浆腔12内注入高一标号的微膨胀自流平混凝土，排气溢浆管10观察注浆情况；待混凝土养护完成后，清理筏板顶部的所有管路。
[0050] 上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
