CN101799023A - 基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统包括多个液压比例伺服控制子系统，每个液压比例伺服控制子系统控制多个千斤顶钢支撑；所述液压比例伺服控制子系统包括比例溢流法阀、电磁换向阀和压力传感器；一个电磁换向阀与一个千斤顶钢支撑对应连接；一个压力传感器对应检测一个千斤顶钢支撑的压力；当某一个千斤顶钢支撑的压力小于设定压力值时，所述比例溢流法阀控制该千斤顶钢支撑所对应的电磁换向阀向该千斤顶钢支撑加载推进，使该千斤顶钢支撑的压力增高到设定压力值；当某一个千斤顶钢支撑的压力大于设定压力值时，所述比例溢流法阀控制该千斤顶钢支撑所对应的电磁换向阀向该千斤顶钢支撑减载缩回，使该千斤顶钢支撑的压力降到设定压力值。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，尤其涉及一种基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统。
背景技术
随着城市轨道交通的大发展，加之土地资源的极度紧缺，近邻地铁的深基坑工程日益增多，例如，大上海会德丰广场工程3层地下室(局部4层)，开挖面积达9800m2，开挖深度近21m(局部最深达26m)，基坑北侧平行邻近地铁2号线区间运营隧道，净间距仅5.4m，隧道与基坑平行长度90m；上海太平洋广场二期工程距地铁一号线隧道外边线仅3.8m；南京西路1788号地块基坑工程紧邻地铁二号线，净间距约10～11米，且平行长度达百米。
目前基坑开挖已趋于大规模化及大深度化，且施工多以明挖顺作法为主，众所周知，深基坑明挖施工往往伴随着极强的环境效应，若不对深基坑施工进行严格的变形控制，邻近的地铁会因为较大变形而影响其正常使用，严重时甚至引发事故，所造成的经济损失和社会影响是不可估量的。因此，超深基坑施工对邻近地铁的安全影响控制已逐渐演化为现代基坑工程研究的主要方向之一。
目前，在上海等软土地区城市深基坑的开挖支护常用钢筋砼支撑和Φ609×δ16的钢管支撑，特别是钢管支撑，一般刚支撑时，均按设计要求施加预应力，但在施工时，随着时间的推移，钢支撑上所加的预应力会降低，有时会降低很多，甚至降低量达50％以上，而且此时又很难去施加支撑轴力，故引起墙体位移，位移过大时，将直接影响基坑旁边运营中地铁的安全。
在建筑工程深基坑施工时，对钢支撑轴力进行实时补偿，以减少基坑的变形，确保管线等建筑物(如运行中的地铁)的安全是非常重要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统，可对钢支撑轴力进行自适应实时补偿，减少深基坑施工变形。
为了达到上述的目的，本发明提供一种基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统，包括多个液压比例伺服控制子系统，每个液压比例伺服控制子系统控制多个千斤顶钢支撑；所述液压比例伺服控制子系统包括一油箱、一电动机、一径向柱塞泵、一比例溢流法阀、多个电磁换向阀和多个压力传感器；其中，一个电磁换向阀与一个千斤顶钢支撑对应连接；一个压力传感器对应检测一个千斤顶钢支撑的压力；所述多个电磁换向阀分别与所述比例溢流法阀连接；所述电动机与径向柱塞泵集成设置在所述油箱上；所述径向柱塞泵和所述油箱分别与所述比例溢流法阀连接；当某一个千斤顶钢支撑的压力小于设定压力值时，所述电动机启动所述径向柱塞泵工作，所述比例溢流法阀控制该千斤顶钢支撑所对应的电磁换向阀向该千斤顶钢支撑加载推进，使该千斤顶钢支撑的压力增高到设定压力值；当某一个千斤顶钢支撑的压力大于设定压力值时，所述电动机启动所述径向柱塞泵工作，所述比例溢流法阀控制该千斤顶钢支撑所对应的电磁换向阀向该千斤顶钢支撑减载缩回，使该千斤顶钢支撑的压力降到设定压力值。
上述基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统，其中，所述电磁换向阀为三位四通电磁换向阀，该电磁换向阀包括A端、B端、P端和R端四个接口；每个电磁换向阀的A端与所对应的千斤顶钢支撑的前腔连接；每个电磁换向阀的B端与所对应的千斤顶钢支撑的后腔连接；每个电磁换向阀的B端还分别连接一压力传感器；所述多个电磁换向阀的P端连接在一起形成P路，该P路的一端连接一压力传感器，该P路的另一端与所述比例溢流法阀的进口连接；所述多个电磁换向阀的R端连接在一起形成R路，该R路的一端与所述比例溢流法阀的出口连接。
上述基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统，其中，所述电磁换向阀的中位采用球阀结构。
上述基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统，其中，所述径向柱塞泵的出口与所述比例溢流法阀的进口连接；所述油箱的进口与所述比例溢流法阀的出口连接。
上述基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统，其中，还包括多个压力表，每个电磁换向阀的B端连接一压力表，所述P路连接压力传感器的一端亦连接一压力表。
上述基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统，其中，所述压力表为高精度带阻尼的防震压力表。
上述基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统，其中，还包括多个滤油器，每个电磁换向阀的A端连接一滤油器后与所对应的千斤顶钢支撑的前腔连接；每个电磁换向阀的B端连接一滤油器后与所对应的千斤顶钢支撑的后腔连接。
上述基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统，其中，所述滤油器通过快速接头和高压软管与所述千斤顶钢支撑连接。
上述基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统，其中，所述液压比例伺服控制子系统设置在地面上，所述千斤顶钢支撑设置在基坑内。
本发明的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统包括多个相对独立的液压比例伺服控制子系统，即采用模块化分布式结构，便于使用及移植；
本发明的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统可控制相对独立的多个千斤顶钢支撑，经济性好，可扩充性强；
本发明的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统设置多个高精度压力传感器，可以分别检测系统的实时压力以及所对应的千斤顶钢支撑的实时压力，互不干涉；将高精度压力传感器安装在地面上的现场控制站内(即地面上)，便于现场安装及避免了连接传感器的长通信线，提高了可靠性及安全性；
本发明的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统设置多个滤油器，对每个千斤顶钢支撑的前腔和后腔都设置了相对独立的滤油器，以保持系统油液的清洁，确保系统的工作可靠性；
本发明的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统设置多个带阻尼的防震压力表，可以随时观察系统的工作压力以及每个千斤顶的工作压力；
本发明的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统可以使每个千斤顶钢支撑实现“进”和“退”的功能，即当千斤顶钢支撑的实际工作压力与设定压力值相比过小时，可以对其加载推进，使压力增高到设定压力值；当千斤顶钢支撑的实际工作压力与设定压力值相比过大时，可以对其减载缩回，使压力减少到设定压力值；这样，相比传统的单作用千斤顶钢支撑(回程只能靠弹簧被动复位)，从功能上得到了极大提高，同时控制质量与控制精度都得到质的提高；
本发明的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统通过快速接头和高压软管实现地面上的液压比例伺服控制子系统与地下的千斤顶钢支撑的连接，便于工地现场的布设和安装。
附图说明
本发明的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统由以下的实施例及附图给出。
图1是本发明基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合图1对本发明的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统作进一步的详细描述。
本发明的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统包括多个相对独立的液压比例伺服控制子系统，每个液压比例伺服控制子系统控制多个相对独立的千斤顶钢支撑，本发明的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统采用模块化分布式结构，便于使用及移植。
参见图1，现以一控制4个千斤顶钢支撑的液压比例伺服控制子系统为例，详细说明本发明的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统：
该液压比例伺服控制子系统控制4个千斤顶钢支撑111、112、113和114，所述4个千斤顶钢支撑111、112、113和114置于开挖的基坑内(即地下)；
所述千斤顶钢支撑包括前腔115和后腔116；
所述液压比例伺服控制子系统包括一油箱12、一电动机13、一径向柱塞泵14、一比例溢流法阀15、4个电磁换向阀17、8个滤油器、10个压力传感器和10个压力表；
所述电磁换向阀17为三位四通电磁换向阀，该电磁换向阀17包含两个电磁铁a和b，以及四个接口端(分别为A端、B端、P端和R端)，所述电磁换向阀17的中位采用高精度球阀结构；
本实施例中，所述4个电磁换向阀17集成在阀块16中，所述电磁换向阀17中位采用高精度球阀结构锁定功能好、精度高、可靠性好、且结构简单；
所述电磁换向阀17与所述千斤顶钢支撑一一对应；
每个电磁换向阀17的A端连接一滤油器18a后与一千斤顶钢支撑的前腔115连接；
每个电磁换向阀17的B端连接一滤油器18b后与一千斤顶钢支撑的后腔116连接；
每个电磁换向阀17的B端还分别连接一压力传感器19和一压力表20，所述压力表20用于实时显示对应千斤顶钢支撑的工作压力，所述压力传感器19用于实时检测对应千斤顶钢支撑的工作压力；
所述4个电磁换向阀17的P端连接在一起形成P路，该P路的一端分别连接一压力传感器21和一压力表22，所述压力表21用于实时显示所述液压比例伺服控制子系统的工作压力，所述压力传感器22用于实时检测所述液压比例伺服控制子系统的工作压力；该P路的另一端与所述比例溢流法阀15的进口连接；
所述压力表为带阻尼的防震压力表；
所述4个电磁换向阀17的R端连接在一起形成R路，该R路的一端与所述比例溢流法阀15的出口连接；
所述电动机13与所述径向柱塞泵14集成设置在所述油箱12上，所述径向柱塞泵14的出口141与所述比例溢流法阀15的进口连接，所述比例溢流法阀15的出口与所述油箱12的进口连接；
本实施例中，所述油箱、电动机13、径向柱塞泵14、比例溢流法阀15、电磁换向阀17、滤油器、压力传感器和压力表均设置在地面上的现场控制站内(即地面上)，而所述千斤顶钢支撑设置在开挖的基坑内，所述滤油器通过快速接头23和高压软管24与所述千斤顶钢支撑连接。
本实施例液压比例伺服控制子系统的工作原理是：中央控制室的操作站(图中未示)将设定压力值发送给可编程控制器(图中未示，该可编程控制器为PLVC大功率驱动的可编程控制器，该可编程控制器与所述比例溢流法阀15连接)，经所述编程控制器处理后以电流值的形式加载到所述比例溢流法阀15；所述压力传感器22实时检测所述液压比例伺服控制子系统的实际工作压力，所述压力传感器21实时检测对应千斤顶钢支撑的实际工作压力；当某个千斤顶钢支撑的实际工作压力小于设定压力值时，所述电动机13启动，所述径向柱塞泵14开始工作，同时，所述可编程控制器向所述比例溢流法阀15发送压力调整信号，所述比例溢流法阀15接收到压力调整信号后启动该千斤顶钢支撑所对应的电磁换向阀17的电磁铁a得电工作，从所述径向柱塞泵14的出口141输出的压力油由所述P路经该电磁换向阀17的B端、所述滤油器18a、所述高压软管24流向所述千斤顶钢支撑的后腔116，使所述千斤顶钢支撑往前推进，所述千斤顶钢支撑在负载的作用下提高压力，当所述千斤顶钢支撑的压力达到设定压力值时，对应电磁换向阀17失电，该电磁换向阀17回到中位状态，此时，所述千斤顶钢支撑依靠该电磁换向阀17中位的球阀进行保压，使所述千斤顶钢支撑的工作压力维持在设定压力值；当某个千斤顶钢支撑的实际工作压力大于设定压力值时，所述电动机13启动，所述径向柱塞泵14开始工作，同时，所述可编程控制器向所述比例溢流法阀15发送压力调整信号，所述比例溢流法阀15接收到压力调整信号后启动该千斤顶钢支撑所对应的电磁换向阀17的电磁铁b得电工作，从所述径向柱塞泵14的出口141输出的压力油由所述P路经该电磁换向阀17的A端、所述滤油器18b、所述高压软管24流向所述千斤顶钢支撑的前腔115，使所述千斤顶钢支撑往后推进，所述千斤顶钢支撑的工作压力随之减小，当所述千斤顶钢支撑的压力达到设定压力值时，对应电磁换向阀17失电，该电磁换向阀17回到中位状态，此时，所述千斤顶钢支撑依靠该电磁换向阀17中位的球阀进行保压，使所述千斤顶钢支撑的工作压力维持在设定压力值；以此往复，完成千斤顶钢支撑压力的自动调节，实现全自动全天候的钢支撑轴力的实时补偿，使基坑钢支撑轴力始终处于可知可控的状态，提高基坑的施工质量，保护基坑边地铁的运行安全。
本发明的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统包含多个上述液压比例伺服控制子系统。
本发明的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统可控制相对独立的多个千斤顶钢支撑，经济性好，可扩充性强。
本发明的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统设置多个高精度压力传感器，可以分别检测系统的实时压力以及所对应的千斤顶钢支撑的实时压力，互不干涉；将高精度压力传感器安装在地面上的现场控制站内(即地面上)，便于现场安装及避免了连接传感器的长通信线，提高了可靠性及安全性。
本发明的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统设置多个滤油器，对每个千斤顶钢支撑的前腔和后腔都设置了相对独立的滤油器，以保持系统油液的清洁，确保系统的工作可靠性。
本发明的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统设置多个带阻尼的防震压力表，可以随时观察系统的工作压力以及每个千斤顶的工作压力。
本发明的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统可以使每个千斤顶钢支撑实现“进”和“退”的功能，即当千斤顶钢支撑的实际工作压力与设定压力值相比过小时，可以对其加载推进，使压力增高到设定压力值；当千斤顶钢支撑的实际工作压力与设定压力值相比过大时，可以对其减载缩回，使压力减少到设定压力值；这样，相比传统的单作用千斤顶钢支撑(回程只能靠弹簧被动复位)，从功能上得到了极大提高，同时控制质量与控制精度都得到质的提高。
本发明的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统通过快速接头和高压软管实现地面上的液压比例伺服控制子系统与地下的千斤顶钢支撑的连接，便于工地现场的布设和安装。
本发明的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统的额定压力可达35MPa，液压系统动力更加宽泛。
Claims (9)
1.一种基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统，其特征在于，包括多个液压比例伺服控制子系统，每个液压比例伺服控制子系统控制多个千斤顶钢支撑；所述液压比例伺服控制子系统包括一油箱、一电动机、一径向柱塞泵、一比例溢流法阀、多个电磁换向阀和多个压力传感器；其中
一个电磁换向阀与一个千斤顶钢支撑对应连接；
一个压力传感器对应检测一个千斤顶钢支撑的压力；
所述多个电磁换向阀分别与所述比例溢流法阀连接；
所述电动机与径向柱塞泵集成设置在所述油箱上；
所述径向柱塞泵和所述油箱分别与所述比例溢流法阀连接；
当某一个千斤顶钢支撑的压力小于设定压力值时，所述电动机启动所述径向柱塞泵工作，所述比例溢流法阀控制该千斤顶钢支撑所对应的电磁换向阀向该千斤顶钢支撑加载推进，使该千斤顶钢支撑的压力增高到设定压力值；当某一个千斤顶钢支撑的压力大于设定压力值时，所述电动机启动所述径向柱塞泵工作，所述比例溢流法阀控制该千斤顶钢支撑所对应的电磁换向阀向该千斤顶钢支撑减载缩回，使该千斤顶钢支撑的压力降到设定压力值。
2.如权利要求1所述的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统，其特征在于，所述电磁换向阀为三位四通电磁换向阀，该电磁换向阀包括A端、B端、P端和R端四个接口；
每个电磁换向阀的A端与所对应的千斤顶钢支撑的前腔连接；
每个电磁换向阀的B端与所对应的千斤顶钢支撑的后腔连接；
每个电磁换向阀的B端还分别连接一压力传感器；
所述多个电磁换向阀的P端连接在一起形成P路，该P路的一端连接一压力传感器，该P路的另一端与所述比例溢流法阀的进口连接；
所述多个电磁换向阀的R端连接在一起形成R路，该R路的一端与所述比例溢流法阀的出口连接。
3.如权利要求2所述的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统，其特征在于，所述电磁换向阀的中位采用球阀结构。
4.如权利要求2所述的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统，其特征在于，所述径向柱塞泵的出口与所述比例溢流法阀的进口连接；所述油箱的进口与所述比例溢流法阀的出口连接。
5.如权利要求2所述的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统，其特征在于，还包括多个压力表，每个电磁换向阀的B端连接一压力表，所述P路连接压力传感器的一端亦连接一压力表。
6.如权利要求5所述的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统，其特征在于，所述压力表为高精度带阻尼的防震压力表。
7.如权利要求2或4所述的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统，其特征在于，还包括多个滤油器，每个电磁换向阀的A端连接一滤油器后与所对应的千斤顶钢支撑的前腔连接；每个电磁换向阀的B端连接一滤油器后与所对应的千斤顶钢支撑的后腔连接。
8.如权利要求7所述的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统，其特征在于，所述滤油器通过快速接头和高压软管与所述千斤顶钢支撑连接。
9.如权利要求1所述的基坑钢支撑轴力自适应液压伺服系统，所述液压比例伺服控制子系统设置在地面上，所述千斤顶钢支撑设置在基坑内。
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