CN108824443A - 精准调节基坑钢支撑预加轴力的装置及其加载方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精准调节基坑钢支撑预加轴力的装置及其加载方法，涉及建筑基坑支护技术领域。将装配好的装置固定于两连系梁之间，通过控制面板设定需施加的轴力值，启动调节装置，液压千斤顶在液压泵作用下，以预加轴力值的18％～22％顶压固定钢板，使固定钢板产生相对位移，当测力传感器反馈固定钢板所受轴力达到预加轴力值的18％～22％设定值时，液压千斤顶停止动作，待压力稳定5～10min后，液压千斤顶在原压力值基础上增加8％～12％的预加轴力值，对固定钢板进行施压，在固定钢板不再移动后稳定5～10min，以此类推。最后一次加载使两固定钢板间轴向压力值达到预加轴力值的60％～70％，稳定0.5～1h后，调节连接套管，使之顶压于固定柱端面上，至此加载过程结束。

Description

精准调节基坑钢支撑预加轴力的装置及其加载方法

技术领域

本发明涉及建筑基坑支护技术领域，具体涉及一种精准调节基坑钢支撑预加轴力的装置及其加载方法。

背景技术

在基坑开挖过程中，基坑内的支护结构对保持基坑的稳定性具有重要的作用。传统的基坑支护结构采用钢筋混凝土结构，这种结构具有施工速度慢、养护时间长及后期需要拆除不利节能环保等缺点。相比之下，近年来出现的钢支撑结构，普遍具有施工方便、速度快、可施加预应力、可重复利用等优点，符合国家节能环保的发展理念。

现有的基坑装配式钢支撑结构还具有一定的问题，比如水平钢支撑结构在基坑开挖过程中，钢支撑结构会由于之前的装配安装问题，导致其水平钢支撑结构轴向长度收缩，进而影响其支撑结构对围护桩水平轴向支撑力不足，造成基坑失稳变形；或是在基坑开挖过程中，随着开挖深度的增加，上一层水平支撑力需要增加到预设的水平支撑轴力，因此必须对水平钢支撑结构进行调整。

目前基坑装配式内支撑体系中调节水平钢支撑结构，改变水平支撑轴力的常用方法是在水平钢支撑的连系梁位置通过千斤顶加压，顶推水平钢支撑结构并形成间隙，然后在间隙位置放入垫块或是钢板，增加水平钢支撑的轴向长度，以达到增大水平钢支撑轴力和稳定支撑结构的目的。但使用该方法一是无法保证调节后的水平支撑轴力满足设计要求；二是每次对水平支撑调节顶推过程中，顶推距离受到放入垫块和钢板板厚的影响，对造成水平支撑结构的顶推调节工作多次连续进行，施工效率不高，还可能导致水平支撑结构调节不当，水平支撑的轴力过大，其围护桩结构的受力部位因轴力过大而受损，进而影响整个基坑支护结构的稳定性。现有技术缺少一种施工操作简单、能根据设计要求对轴力进行精确调节、且调节结束后能对轴力进行有效保持的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精准调节基坑钢支撑预加轴力的装置及其加载方法，解决现有调节装置施工效率低、无法对预加轴力进行精准调节和有效稳定的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：精准调节基坑钢支撑预加轴力的装置，其特征在于：包括固定钢板、左加载槽、右加载槽、液压千斤顶、液压泵、测力传感器，位移传感器、控制面板和辅助定位装置；所述固定钢板设置有两块且分别通过螺栓固定于两侧的连系梁上，固定钢板上设置有测力传感器；所述左加载槽一端固定于一侧的固定钢板上，另一端由外筒和内筒构成，液压千斤顶固定于内筒内部，外筒内壁与内筒外壁之间形成容纳腔；所述右加载槽一端固定于另一侧的固定钢板上，另一端为顶部开口的筒体，筒体的筒壁卡接于容纳腔内，位移传感器固定于右加载槽底部；所述液压千斤顶通过液压管与液压泵连接，所述液压泵、测力传感器和位移传感器与控制面板信号连接；所述辅助定位装置由固定柱、连接套管和固定螺栓构成，固定柱固定于一侧的固定钢板上，固定螺栓固定于另一侧的固定钢板上，连接套管一端通过螺纹连接于固定螺栓上，另一端顶压于固定柱上。

更进一步的技术方案是所述所述筒体内侧壁上向内凹形成第一凹槽，第一凹槽内卡接有第一橡胶圈，第一橡胶圈内径与内筒外径相适应；所述外筒内侧壁上向内凹形成第二凹槽，第二凹槽内卡接有第二橡胶圈，第二橡胶圈内径与筒体外径相适应。

更进一步的技术方案是所述辅助定位装置数量为4套，分别位于固定钢板的四个角上。

更进一步的技术方案是所述连接套管外侧壁上设置有手柄。

精准调节基坑钢支撑预加轴力的装置的加载方法，其特征在于包括以下步骤：

a)在控制面板上设定需施加的预加轴力值F；

b)逐级加载：液压泵驱动液压千斤顶逐步加载，第一次加载压力F1为预加轴力值F的18％～22％，之后每级按(8％～12％)F的增量进行加压，每次加载后待压力稳定5min～10min后再进行下一级加载；最后一级加载使两固定钢板间轴向压力值Fn＝(60％～70％)F，加载后待压力稳定0.5～1h；

c)辅助稳定：调节连接套管，使之顶压于固定柱端面上。

更进一步的技术方案是所述步骤b)中每次加载待压力稳定后，调节连接套管，使之顶压于固定柱端面上。

工作原理：将装配好的装置固定于两连系梁之间，通过控制面板设定需施加的轴力值，启动调节装置，液压千斤顶在液压泵作用下，以预加轴力值的20％顶压固定钢板，使固定钢板产生相对位移，当测力传感器反馈固定钢板所受轴力达到预加轴力值的20％设定值时，液压千斤顶停止动作，调节连接套管，使套管顶部顶压于固定柱上。待压力稳定10min后，液压千斤顶在原压力值基础上增加10％的预加轴力值，对固定钢板进行施压，在固定钢板不再移动后稳定10min，调节连接套管，使套管顶部顶压于固定柱上，以此类推。最后一次加载使两固定钢板间轴向压力值达到预加轴力值的65％，稳定1h后，调节连接套管，使之顶压于固定柱端面上，至此加载过程结束。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：提供一种操作简单、安全方便的精准调节基坑钢支撑预加轴力的装置及其加载方法，通过逐级加载，避免一次性加载过量，导致连系梁局部变形甚至受损，影响整个基坑支护的稳定性；通过控制面板、液压千斤顶和测力传感器实现对两侧连系梁之间预加轴力的精准自动调节，有效提高施工效率；通过左加载槽有效固定液压千斤顶，同时右加载槽筒体在左加载槽外筒和内筒形成的容纳腔中运动，有效限制液压千斤顶、固定钢板的运动轨迹，避免因局部受力过大导致固定钢板产生前后方向的相对位移，导致液压千斤顶损坏；通过辅助定位装置，有效稳定施加的轴力，特别当液压千斤顶失效时，可有效支撑，避免基坑钢支撑体系失效，发生安全事故。

附图说明

图1为本发明精准调节基坑钢支撑预加轴力的装置装配示意图。

图2为图1中A部位放大图。

图中：1-固定钢板，2-左加载槽，3-右加载槽，4-液压千斤顶，5-液压泵，6-测力传感器，7-控制面板，8-连系梁，9-第二橡胶圈，10-第一橡胶圈，31-筒体，32-第一凹槽，21-外筒，22-内筒，23-容纳腔，24-第二凹槽，101-固定柱，102-连接套管，103-固定螺栓，104-手柄。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

图1示出了：精准调节基坑钢支撑预加轴力的装置，其特征在于：包括固定钢板1、左加载槽2、右加载槽3、液压千斤顶4、液压泵5、测力传感器6、位移传感器、控制面板7和辅助定位装置；所述固定钢板1设置有两块且分别通过螺栓固定于两侧的连系梁8上，固定钢板1上设置有测力传感器6；所述左加载槽2一端固定于一侧的固定钢板1上，另一端由外筒21和内筒22构成，液压千斤顶4固定于内筒22内部，外筒21内壁与内筒22外壁之间形成容纳腔23；所述右加载槽3一端固定于另一侧的固定钢板1上，另一端为顶部开口的筒体31，筒体31的筒壁卡接于容纳腔23内，位移传感器固定于右加载槽3底部；所述液压千斤顶4通过液压管与液压泵5连接，所述液压泵5、测力传感器6和位移传感器与控制面板7信号连接；所述控制面板7内设置有位移采集模块、应力采集模块、计时器和警报发生器。所述辅助定位装置由固定柱101、连接套管102和固定螺栓103构成，固定柱101固定于一侧的固定钢板1上，固定螺栓103固定于另一侧的固定钢板1上，连接套管102一端通过螺纹连接于固定螺栓103上，另一端顶压于固定柱101上。

将装配好的装置固定于两连系梁8之间，通过控制面板7设定需施加的轴力值，启动调节装置，液压千斤顶4在液压泵5作用下，顶压固定钢板1，使固定钢板1产生左右方向上的相对位移，当测力传感器6反馈固定钢板1所受轴力达到设定值时，液压千斤顶4停止动作，位移传感器将此间发生的位移值通过位移采集模块反馈至控制面板7上，计时器开始计时，在一定时间内，应力采集模块采集的应力值与位移采集模块采集的位移值不发生变化或发生的变化在可接受范围内时，警报发生器发出调节到位的提示音，调节过程结束，同时调整连接套管102，使之与固定螺栓103之间产生相对位移，使其顶压于固定柱101的自由端上。同步地，控制面板7实时监测钢支撑系统的预加轴力，定期采集应力值和位移值，当超出可接受范围时，警报发生器发出警报，提醒工作人员对基坑钢支撑体系进行卸载调整。

通过控制面板7、液压千斤顶4和测力传感器6实现对两侧连系梁之间预加轴力的精准自动调节，有效提高施工效率；通过左加载槽2有效固定液压千斤顶4，同时右加载槽3筒体在左加载槽外筒和内筒形成的容纳腔中运动，有效限制液压千斤顶、固定钢板的运动轨迹，避免因局部受力过大导致固定钢板产生前后方向的相对位移，导致液压千斤顶损坏。通过辅助定位装置，有效稳定施加的预加轴力，特别当液压千斤顶4失效时，可有效支撑，避免基坑钢支撑体系失效，发生安全事故。

实施例2

为进一步优化实施例1中的技术方案，本实施例中所述所述筒体31内侧壁上向内凹形成第一凹槽32，第一凹槽32内卡接有第一橡胶圈10，第一橡胶圈10内径与内筒22外径相适应；所述外筒21内侧壁上向内凹形成第二凹槽24，第二凹槽24内卡接有第二橡胶圈9，第二橡胶圈9内径与筒体31外径相适应。如图2所示，第一橡胶圈10卡接在筒体31与内筒22之间，第二橡胶圈9卡接在筒体31与外筒21之间，限制筒体31的运动轨迹，避免产生径向位移，同时避免筒体31与外筒21直接接触而产生磨损，延长装置的使用寿命。

实施例3

为进一步优化实施例1或2中的技术方案，本实施例中所述辅助定位装置数量为4套，分别位于固定钢板1的四个角上。通过4个辅助定位装置来稳定施加的轴向压力，使支撑更加稳固可靠。

实施例4

为进一步优化实施例1或2中的技术方案，本实施例中所述连接套管102外侧壁上设置有手柄104，通过手柄104实现对连接套管102的调节，使调节方便快捷。

实施例5

精准调节基坑钢支撑预加轴力的装置的加载方法，其特征在于包括以下步骤：

a)在控制面板7上设定需施加的预加轴力值F；

b)逐级加载：液压泵5驱动液压千斤顶4逐步加载，第一次加载压力F1为预加轴力值F的18％～22％，之后每级按(8％～12％)F的增量进行加压，每次加载后待压力稳定5min～10min后再进行下一级加载；最后一级加载使两固定钢板1间轴向压力值Fn＝(60％～70％)F，加载后待压力稳定0.5～1h；

c)辅助稳定：调节连接套管102，使之顶压于固定柱101端面上。

优选地，将装配好的装置固定于两连系梁8之间，通过控制面板7设定需施加的预加轴力值F1，启动调节装置，液压千斤顶4在液压泵5作用下，以预加轴力值F的20％顶压固定钢板1，使固定钢板1产生相对位移，当测力传感器6反馈固定钢板1所受轴力达到预加轴力值F的20％设定值时，液压千斤顶4停止动作，待压力稳定10min后，液压千斤顶4在原压力值基础上增加10％的预加轴力值F1，对固定钢板1进行施压，在固定钢板1不再移动后稳定10min，以此类推。最后一次加载使两固定钢板1间轴向压力值达到预加轴力值F的65％，稳定1h后，调节连接套管102，使之顶压于固定柱102端面上，至此加载过程结束。通过逐级加载，避免一次性加载过量，导致连系梁8局部变形甚至受损，影响整个基坑支护的稳定性。随着基坑往下开挖，基坑四周的土方往基坑中心挤压，连系梁8受压，使两者间的轴向压力增加，最后加压使两者轴力保持在65％的设定预加轴力值F就是预留给施工后使用。随着基坑的持续下挖，当两连系梁8间的轴力值达到110％F时，控制面板7发出警示音，工作人员可调节连接套管102和液压千斤顶4，使两固定钢板1距离减少，以达到卸载的目的。

实施例6

为进一步优化实施例5中的技术方案，本实施例中所述步骤b)中每次加载待压力稳定后，调节连接套管102，使之顶压于固定柱101端面上。每次加载后，均调节连接套管使之顶压于固定柱101端面上，使整个加载过程更加稳定可靠。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件或布局进行多种变形和改进。除了对组成部件或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (6)

1.精准调节基坑钢支撑预加轴力的装置，其特征在于：包括固定钢板(1)、左加载槽(2)、右加载槽(3)、液压千斤顶(4)、液压泵(5)、测力传感器(6)、位移传感器、控制面板(7)和辅助定位装置；

所述固定钢板(1)设置有两块且分别通过螺栓固定于两侧的连系梁(8)上，固定钢板(1)上设置有测力传感器(6)；所述左加载槽(2)一端固定于一侧的固定钢板(1)上，另一端由外筒(21)和内筒(22)构成，液压千斤顶(4)固定于内筒(22)内部，外筒(21)内壁与内筒(22)外壁之间形成容纳腔(23)；所述右加载槽(3)一端固定于另一侧的固定钢板(1)上，另一端为顶部开口的筒体(31)，筒体(31)的筒壁卡接于容纳腔(23)内，位移传感器固定于右加载槽(3)底部；所述液压千斤顶(4)通过液压管与液压泵(5)连接，所述液压泵(5)、测力传感器(6)和位移传感器与控制面板(7)信号连接；

所述辅助定位装置由固定柱(101)、连接套管(102)和固定螺栓(103)构成，固定柱(101)固定于一侧的固定钢板(1)上，固定螺栓(103)固定于另一侧的固定钢板(1)上，连接套管(102)一端通过螺纹连接于固定螺栓(103)上，另一端顶压于固定柱(101)上。

2.根据权利要求1所述的精准调节基坑钢支撑预加轴力的装置，其特征在于：所述所述筒体(31)内侧壁上向内凹形成第一凹槽(32)，第一凹槽(32)内卡接有第一橡胶圈(10)，第一橡胶圈(10)内径与内筒(22)外径相适应；所述外筒(21)内侧壁上向内凹形成第二凹槽(24)，第二凹槽(24)内卡接有第二橡胶圈(9)，第二橡胶圈(9)内径与筒体(31)外径相适应。

3.根据权利要求1或2所述的精准调节基坑钢支撑预加轴力的装置，其特征在于：所述辅助定位装置数量为4套，分别位于固定钢板(1)的四个角上。

4.根据权利要求1或2所述的精准调节基坑钢支撑预加轴力的装置，其特征在于：所述连接套管(102)外侧壁上设置有手柄(104)。

5.精准调节基坑钢支撑预加轴力的装置的加载方法，其特征在于包括以下步骤：

a)在控制面板(7)上设定需施加的预加轴力值F；

b)逐级加载：液压泵(5)驱动液压千斤顶(4)逐步加载，第一次加载压力F1为预加轴力值F的18％～22％，之后每级按(8％～12％)F的增量进行加压，每次加载后待压力稳定5min～10min后再进行下一级加载；最后一级加载使两固定钢板(1)间轴向压力值Fn＝(60％～70％)F，加载后待压力稳定0.5～1h；

c)辅助稳定：调节连接套管(102)，使之顶压于固定柱(101)端面上。

6.根据权利要求5所述的精准调节基坑钢支撑预加轴力的装置的加载方法，其特征在于：所述步骤b)中每次加载待压力稳定后，调节连接套管(102)，使之顶压于固定柱(101)端面上。