CN108343070A - 一种双向支撑体系变形监测补偿装置及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双向支撑体系变形监测补偿装置及施工方法，属于基坑支撑体系技术领域，解决了传统双向钢支撑在施工过程中由一端作为固定端向另外一端进行安装，难以保证超长双向钢支撑十字接头精准定位，施加预应力易产生位移误差，难以保证深大基坑施工安全的问题。该体系包括十字接头，对称依次设置其两侧的钢支撑和活络端，活络端的另一端通过预埋件与基坑的围檩连接，十字接头处设有能够检测和控制钢支撑和十字接头位移偏差的同步控制装置。该施工方法：首先由中部向两边开挖基坑土方，并依次形成对撑和斜撑；其中在施工对撑时，先行定位安装中部十字接头，然后向两端安装钢支撑、余下十字接头和两端的活络端，最后在活络端同步施加预应力。
Description
技术领域
本发明属于基坑支撑体系技术领域，具体涉及一种双向支撑体系变形监测补偿装置及施工方法。
背景技术
现今双向钢支撑体系一般固定端固定于围檩处，在活络端一端处添加预应力以保证其体系受力，并且施加预应力之前钢支撑体系已全部架设完成，此方法对一般基坑的双向钢支撑体系尚可适用，但对于超长双向钢支撑一端施加预应力难以保证其整个钢支撑体所承受的扭矩，尤其是双向支撑十字接头处产生的位移偏差和扭矩较大，影响钢支撑体系的受力安全，难以保证深大基坑的安全施工，故必须研究出一种新的可两端同步施加预应力钢支撑体系和施工工艺满足其两端同步施加预应力以消除扭矩对钢支撑体系施工带来的影响。
发明内容
本发明针对传统双向钢支撑在施工过程中由一端作为固定端向另外一端进行安装，难以保证超长双向钢支撑十字正交接头的精准定位，易产生位移误差，由此产生附加扭矩，影响钢双向支撑体系受力，难以保证深大基坑施工安全。本发明提供的双向支撑体系变形监测补偿装置及施工方法，其中，钢支撑体系两端均由活络端组成，从而可在钢支撑两侧同步施加预应力，减少了十字接头由此而产生的位移误差，以保证超长双向钢支撑体系附加扭矩在合理受力范围内，保证深大基坑施工安全。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种双向支撑体系变形监测补偿装置，包括十字接头、钢支撑以及活络端，所述十字接头两侧依次对称设置钢支撑和活络端，所述钢支撑由若干型钢支撑标准节首尾依次连接而成；所述活络端一端与所述钢支撑固定连接，所述活络端的另一端通过预埋件与基坑的围檩连接；还包括同步控制装置，所述同步控制装置设置于所述十字接头上，所述同步控制装置能够控制位于活络端处的千斤顶油马达的启闭。
进一步地，所述同步控制装置包括中央同步控制处理器、激光测距仪、接收装置和无线传输装置，接收装置接收设置于十字接头上的激光测距仪测得的施加预应力过程中所述十字接头所产生的距离偏差，并将信号反馈至所述中央同步控制处理器，一旦距离偏差超过预警值，中央同步控制处理器通过无线传输装置立即关闭千斤顶油马达。
进一步地，所述十字接头或钢支撑设置于格构柱托架上或者可移动的临时托架上。
进一步地，所述十字接头与所述钢支撑通过法兰盘固定连接。
进一步地，所述活络端与所述钢支撑通过法兰盘固定连接。
进一步地，所述围檩为混凝土围檩或者钢围檩。
本发明还提供了前述双向支撑体系变形监测补偿装置的施工方法，该施工方法包括如下步骤：
步骤一、由中部向两边开挖基坑土方，并依次形成对撑和斜撑；
步骤二、首先定位安装十字接头，十字接头设置于格构柱托架或临时安装托架上，然后吊装型钢支撑标准节形成钢支撑，钢支撑一端连接于十字接头上，另一端搁置于临时安装托架或格构柱托架上，最后安装活络端，活络端一端连接于钢支撑上，另一端连接于预埋件托架上，确保每根型钢支撑标准节定位准确；
步骤三、待单向所有钢支撑安装就位后，在钢支撑两端活络端处同步施加预应力，十字接头处的同步控制装置监测并控制钢支撑的位移，待预应力施加完毕后，塞铁塞满焊牢；
步骤四、待一个方向的钢支撑全部安装完毕后，再施工安装另外一个方向的钢支撑。
进一步地，所述步骤一包括首先开挖基坑中部土方，形成中部竖直向或水平向对撑，施加预应力，确保其对撑受力；然后由中间向两边退挖，形成基坑水平向或竖直向对撑，施加预应力；最后开挖基坑角部土方，形成角部斜撑，并且施加预应力，确保基坑施工安全。
进一步地，所述步骤三包括分步施加预应力，将千斤顶放入活络端中，启动油马达，每次施加预压力到设计值的25％，停止5～10min，待钢支撑受压回弹稳定后，继续启动油马达，依次施加，直至使其满足设计要求。
进一步地，施加预应力的次数大于等于四次。
与现有技术相比，本发明的有益的技术效果如下：
(1)本发明可两端同步施加预应力的双向钢支撑体系两端均由活络端组成，可两端同步施加预应力，避免了传统双向钢支撑体系一端施加预应力而产生十字双向接头位移误差，减少了在施工过程中产生的附加弯矩，确保了钢支撑的轴向受力。
(2)本发明在基坑开挖过程中，先行开挖基坑中部土方，形成竖直向或水平向对撑，减少了基坑的长边效应，再由中部向两边退挖，形成水平向或竖直向对撑，最后开挖角部土方，施工斜撑，基坑随挖随撑，保证了基坑的施工安全。
(3)本发明在施工基坑对撑的过程中，先行定位安装十字正交接头，确保其定位准确，然后由中间向两边吊装安装钢支撑，通过可移动临时安装托架对分段钢支撑精准定位，最后通过两端的活络头通过预埋件与围檩连接，减小其因安装误差而产生的附加弯矩，保证了双向钢支撑体系的受力合理。
(4)本发明的双向钢支撑通过两端活络头的千斤顶设有同步控制装置，可两端同步施加预应力，通过同步控制装置控制其预应力施加的同步性，如若超过预警值，所有油马达立即停止工作，并且通过激光测距仪传输的数值调整钢支撑位移偏差，使其在控制范围以内。
(5)本发明预应力不小于四次同步施加，每次施加之后停止5～10min，待钢支撑受压回弹稳定后方可启动油泵，保证了因两端预应力施加的不同步性而产生的十字接头位移误差，避免了钢支撑体系产生的附加弯矩。
附图说明
图1为本发明一实施例的双向支撑体系变形监测补偿装置的平面布置图；
图2为本发明一实施例的双向支撑体系变形监测补偿装置的结构示意图。
图中：
1-十字接头，2-钢支撑，3-活络端，4-围檩，5-千斤顶，6-油马达，7-接收装置，8-法兰盘，9-塞铁，10-无线传输装置，11-同步控制装置，12-预埋件。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的双向支撑体系变形监测补偿装置及施工方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。
实施例一
下面结合图1和图2详细说明本发明的双向支撑体系变形监测补偿装置的组成。
如图1和图2所示，本实施例公开了一种双向支撑体系变形监测补偿装置，包括十字接头1、钢支撑2以及活络端3，十字接头1两侧依次对称设置钢支撑2和活络端3，钢支撑2由若干型钢支撑标准节(未图示)首尾依次连接而成；活络端3一端与钢支撑2固定连接，活络端3的另一端通过预埋件12与基坑的围檩4连接；还包括同步控制装置11，同步控制装置11设置于十字接头1上，同步控制装置11能够控制位于活络端3处的千斤顶油马达6的启闭，其能够检测和控制钢支撑以及十字接头位移偏差。
具体来说，为保证超长双向钢支撑体系附加扭矩在合理受力范围内，本发明的双向支撑体系变形监测补偿装置，其钢支撑2两端均由活络端3组成，十字接头1两端的结构相同且对称设置，从而能够保证在钢支撑2两侧同步施加预应力，以减少十字接头1由此而产生的位移误差。本实施例提供可两端同步施加预应力的双向支撑体系变形监测补偿装置和施工工艺满足其两端同步施加预应力以消除扭矩对钢支撑体系施工带来的影响。该装置及施工方法能够适用于超长双向钢支撑体系施工。而且，为了满足深大基坑的受力稳定性，保证钢支撑体系的受力安全，围檩4为混凝土围檩或者钢围檩。
较佳地，同步控制装置包括中央同步控制处理器、激光测距仪、接收装置7和无线传输装置10，接收装置7接收设置于十字接头1上的激光测距仪测得的施加预应力过程中十字接头1所产生的距离偏差，并将信号反馈至中央同步控制处理器，一旦距离偏差超过预警值，中央同步控制处理器通过无线传输装置10立即关闭千斤顶油马达6。也就是说，设置在十字接头上1的激光测距仪通过激光测距接收装置测量在施加预应力过程中十字接头1所产生的距离偏差，并且将信号反馈给给中央同步控制处理器(激光测距仪内设有信号接收器)，一旦任何一端偏差超过预警值，中央同步控制处理器通过无线传输装置立即控制所有油马达6的油马达停止工作，然后根据激光测距仪传输的数值调整钢支撑位移偏差，使其在控制范围以内。
特别地，为了精准定位施工十字接头1和钢支撑2，十字接头1或者双向钢支撑2设置于格构柱托架上或者可移动的临时托架上。
而且，为了保证整个钢支撑体系的稳定性，十字接头1与钢支撑2通过法兰盘8固定连接。同样地，活络端3与钢支撑2通过法兰盘8固定连接。
实施例二
请继续参考图1和图2，本实施例提供了一种双向支撑体系变形监测补偿装置的施工方法，该施工方法包括如下步骤：
步骤一、由中部向两边开挖基坑土方，并依次形成对撑和斜撑：在基坑在开挖过程中，先行开挖基坑中部土方，形成中部竖直向(或水平向)对撑，施加预应力，确保其对撑受力，减少基坑长边效应；然后由中间向两边退挖，形成基坑水平向(或竖直向)对撑，施加预应力；最后开挖基坑角部土方，形成角部斜撑，并且施加预应力，确保基坑施工安全。
步骤二、首先定位安装十字接头，十字接头设置于格构柱托架或临时安装托架上，然后吊装型钢支撑标准节形成钢支撑，钢支撑2一端连接于十字接头1上，另一端搁置于临时安装托架或格构柱托架上，最后安装活络端3，活络端3一端连接于钢支撑2上，另一端连接于预埋件12托架上，确保每根型钢支撑标准节定位准确，减少因施工误差而带来的双向钢支撑扭矩。
步骤三、待单向所有钢支撑2安装就位及确认无误后，在钢支撑2两端活络端3处同步施加预应力，十字接头1处的同步控制装置11监测并控制钢支撑2的位移，待预应力施加完毕后，塞铁9塞满焊牢。
具体来说，同步控制装置11由中央同步控制处理器、激光测距仪及接收装置7、无线传输装置10等组成，在十字接头1上设置激光测距仪，通过激光测距接收装置测量在施加预应力过程中十字接头1所产生的距离偏差，且将信号反馈给给中央同步控制处理器，一旦任何一端偏差超过预警值，中央同步控制处理器通过无线传输装置10立即控制所有油马达6的油马达停止工作。
步骤四、互相垂直且处于同一个水平面的两个方向的钢支撑2均通过十字接头1连接，为了保证钢支撑体系的受力稳定性，施工时，待一个方向的钢支撑全部安装完毕后，再施工安装另外一个方向的钢支撑。
特别地，步骤三包括分步施加预应力，将千斤顶5放入活络端3中，启动油马达6，每次施加预压力到设计值的25％，停止5～10min，待钢支撑受压回弹稳定后，继续启动油马达，依次施加，直至使其满足设计要求。
该施工方法首先由中部向两边开挖基坑土方，并依次形成对撑和斜撑；其中在施工对撑时，先行定位安装中部十字接头，然后向两端安装钢支撑、余下十字接头和两端的活络端，最后在活络端同步施加预应力。
综上所述，本发明实施例提供的双向支撑体系变形监测补偿装置及施工方法与现有技术相比具有以下几点优势：
(1)本发明可两端同步施加预应力的双向钢支撑体系两端均由活络端组成，可两端同步施加预应力，避免了传统双向钢支撑体系一端施加预应力而产生十字双向接头位移误差，减少了在施工过程中产生的附加弯矩，确保了钢支撑的轴向受力。
(2)本发明在基坑开挖过程中，先行开挖基坑中部土方，形成竖直向或水平向对撑，减少了基坑的长边效应，再由中部向两边退挖，形成水平向或竖直向对撑，最后开挖角部土方，施工斜撑，基坑随挖随撑，保证了基坑的施工安全。
(3)本发明在施工基坑对撑的过程中，先行定位安装十字正交接头，确保其定位准确，然后由中间向两边吊装安装钢支撑，通过可移动临时安装托架对分段钢支撑精准定位，最后通过两端的活络头通过预埋件与围檩连接，减小其因安装误差而产生的附加弯矩，保证了双向钢支撑体系的受力合理。
(4)本发明的双向钢支撑通过两端活络头的千斤顶设有同步控制装置，可两端同步施加预应力，通过同步控制装置控制其预应力施加的同步性，如若超过预警值，所有油马达立即停止工作，并且通过激光测距仪传输的数值调整钢支撑位移偏差，使其在控制范围以内。
(5)本发明预应力不小于四次同步施加，每次施加之后停止5～10min，待钢支撑受压回弹稳定后方可启动油泵，保证了因两端预应力施加的不同步性而产生的十字接头位移误差，避免了钢支撑体系产生的附加弯矩。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种双向支撑体系变形监测补偿装置，其特征在于，包括十字接头、钢支撑以及活络端，所述十字接头两侧依次对称设置钢支撑和活络端，所述钢支撑由若干型钢支撑标准节首尾依次连接而成；所述活络端一端与所述钢支撑固定连接，所述活络端的另一端通过预埋件与基坑的围檩连接；还包括同步控制装置，所述同步控制装置设置于所述十字接头上，所述同步控制装置能够控制位于活络端处的千斤顶油马达的启闭。
2.如权利要求1所述的双向支撑体系变形监测补偿装置，其特征在于，所述同步控制装置包括中央同步控制处理器、激光测距仪、接收装置和无线传输装置，接收装置接收设置于十字接头上的激光测距仪测得的施加预应力过程中所述十字接头所产生的距离偏差，并将信号反馈至所述中央同步控制处理器，一旦距离偏差超过预警值，中央同步控制处理器通过无线传输装置立即关闭千斤顶油马达。
3.如权利要求1所述的双向支撑体系变形监测补偿装置，其特征在于，所述十字接头或钢支撑设置于格构柱托架上或者可移动的临时托架上。
4.如权利要求1所述的双向支撑体系变形监测补偿装置，其特征在于，所述十字接头与所述钢支撑通过法兰盘固定连接。
5.如权利要求1所述的双向支撑体系变形监测补偿装置，其特征在于，所述活络端与所述钢支撑通过法兰盘固定连接。
6.如权利要求1所述的双向支撑体系变形监测补偿装置，其特征在于，所述围檩为混凝土围檩或者钢围檩。
7.如权利要求1至6任一项所述的双向支撑体系变形监测补偿装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、由中部向两边开挖基坑土方，并依次形成对撑和斜撑；
步骤二、首先定位安装十字接头，十字接头设置于格构柱托架或临时安装托架上，然后吊装型钢支撑标准节形成钢支撑，钢支撑一端连接于十字接头上，另一端搁置于临时安装托架或格构柱托架上，最后安装活络端，活络端一端连接于钢支撑上，另一端连接于预埋件托架上，确保每根型钢支撑标准节定位准确；
步骤三、待单向所有钢支撑安装就位后，在钢支撑两端活络端处同步施加预应力，十字接头处的同步控制装置监测并控制钢支撑的位移，待预应力施加完毕后，塞铁塞满焊牢；
步骤四、待一个方向的钢支撑全部安装完毕后，再施工安装另外一个方向的钢支撑。
8.如权利要求7所述的施工方法，其特征在于，所述步骤一包括首先开挖基坑中部土方，形成中部竖直向或水平向对撑，施加预应力，确保其对撑受力；然后由中间向两边退挖，形成基坑水平向或竖直向对撑，施加预应力；最后开挖基坑角部土方，形成角部斜撑，并且施加预应力，确保基坑施工安全。
9.如权利要求7所述的施工方法，其特征在于，所述步骤三包括分步施加预应力，将千斤顶放入活络端中，启动油马达，每次施加预压力到设计值的25％，停止5～10min，待钢支撑受压回弹稳定后，继续启动油马达，依次施加，直至使其满足设计要求。
10.如权利要求9所述的施工方法，其特征在于，施加预应力的次数大于等于四次。
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