CN109896483A - 一种基坑钢支撑轴力补偿装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基坑钢支撑轴力补偿装置及其使用方法，特点是包括外壳体和支撑顶板，支撑顶板竖向设置在外壳体的其中一个外侧部，外壳体内设置有顶出机构、动力机构和控制系统，顶出机构用于使支撑顶板顶出抵住基坑的墙面，动力机构用于给顶出机构提供动力，控制系统用于控制动力机构动作，外壳体内还设置有用于监测支撑顶板顶出位置的第一位移传感器，第一位移传感器与控制系统电连接。优点是将顶出机构、动力机构和控制系统统一集成在外壳体内，结构简单、使用安全，整个装置可在没有外部液压站和控制箱的情况单独使用，也可以成组使用，系统设计体积小，减少了占用空间和整体重量，高度集成化的结构使得系统可以单独使用，方便操作、运输。

Description

一种基坑钢支撑轴力补偿装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种轴力补偿系统，尤其是涉及一种基坑钢支撑轴力补偿装置及其使用方法。

背景技术

基坑是临时性结构物，是为建筑物基础或者地下结构提供施工空间的一种地下坑井，基坑在开挖时需要对其侧壁进行支护，来防止基坑变形导致邻近建筑物的地下构成部件遭到破坏。目前常见的基坑支撑主要有混凝土支撑和钢支撑两种，但是混凝土支撑由于施工工期长，且支护工作完成后拆除困难，浪费材料，已经逐步被钢支撑所代替。

钢支撑支护系统逐渐成为深基坑内支撑系统主导的施工模式，如何做到的对钢支撑的支撑轴力进行补偿，并能实时监测钢支撑的轴力和位移变化量，是保证基坑施工安全必须考虑和解决的问题。目前常规工地施工中多采用活络头或千斤顶加载的形式实现对钢支撑的支撑轴力补偿，但是活络头只能通过楔形铁加载，加载的大小不可控制，且不能调节轴向的伸出长度；而千斤顶加载的方式，需要通过放置在基坑边缘地面的液压站给基坑内的千斤顶加压，由于液压站到基坑内千斤顶的距离过长，使得到达千斤顶的压力损失非常大，同时高压油管暴露在施工环境中极易发生损坏，而油管破裂极易对周围施工的人员造成伤害，同时千斤顶的位移和压力没有反馈、形成有效的闭环控制，使得千斤顶泄露或失压后的机械防护措施不到位，存在安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用安全的基坑钢支撑轴力补偿装置及其使用方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种基坑钢支撑轴力补偿装置，包括外壳体和支撑顶板，所述的支撑顶板竖向设置在所述的外壳体的其中一个外侧部，所述的外壳体内设置有顶出机构、动力机构和控制系统，所述的顶出机构用于使所述的支撑顶板顶出抵住基坑的墙面，所述的动力机构用于给所述的顶出机构提供动力，所述的控制系统用于控制所述的动力机构动作，所述的外壳体内还设置有用于监测所述的支撑顶板顶出位置的第一位移传感器，所述的第一位移传感器与所述的控制系统电连接，所述的控制系统根据所述的第一位移传感器监测到的位移值来控制所述的动力机构动作。

所述的动力机构为液压站，所述的液压站与所述的控制系统电连接，所述的顶出机构包括千斤顶，所述的千斤顶上设置有进油口和出油口，所述的进油口与所述的出油口分别通过油管与所述的液压站相连接，所述的千斤顶包括缸筒，所述的缸筒固定安装在所述的外壳体内，所述的缸筒内可前后活动地设置有活塞杆，所述的活塞杆的一端伸出所述的缸筒与所述的支撑顶板固定连接。通过液压站给千斤顶供油，千斤顶给支撑顶板提供顶出力，结构简单，操作方便，成本低。

所述的外壳体内设置有用于分担所述的千斤顶所承受的支撑力的支撑机构，所述的支撑机构包括对称设置在所述的千斤顶两边的支撑组件，所述的支撑组件包括水平设置的支撑轴，所述的支撑轴的一端伸出所述的外壳体且与所述的支撑顶板的内侧端面固定连接，所述的支撑轴上设置有第一直线轴承，所述的第一直线轴承安装在轴承座上，所述的轴承座固定安装在所述的外壳体内。上述支撑机构结构简单，成本低，通过支撑轴与第一直线轴承的配合，实现支撑轴在对支撑顶板起到支撑作用的同时可随着支撑顶板一起运动，同时对支撑顶板的运动起到导向作用，千斤顶的两对对称设置支撑组件，使得受力均衡，确保整个机构的稳定使用。

所述的支撑顶板的后侧端面上固定设置有吊装块，所述的支撑轴伸出所述的外壳体的一端安装有一吊环螺栓，所述的支撑轴位于所述的吊装块的上方，所述的吊装块上设置有竖向的与所述的吊环螺栓相配合的安装螺孔，所述的吊环螺栓通过所述的安装螺孔竖向螺接在所述的吊装块上。上述支撑轴与支撑顶板之间的连接结构简单，成本低,安装方便，吊环螺栓与支撑轴安装完成后存在合适的间隙，可允许支撑顶板有一定的圆周方向摆动。

所述的千斤顶上设置有用于锁定所述的支撑顶板的支撑位置的锁位机构。通过锁位机构能够使支撑顶板的支撑位置得以锁定，以避免在外力作用下支撑顶板发生回缩，从而导致事故的发生，提高了整体的使用安全性。

所述的锁位机构包括电机、第一锁位齿轮和第二锁位齿轮，所述的第一锁位齿轮同轴安装在所述的电机的输出轴上，所述的第二锁位齿轮与所述的第一锁位齿轮啮合连接，所述的第二锁位齿轮同轴螺接安装在所述的活塞杆上，所述的第二锁位齿轮位于所述的缸筒外部，所述的缸筒上设置有用于安装所述的电机的安装架，所述的电机可活动地设置在所述安装架上，所述的电机的活动方向与所述的支撑顶板的运动方向一致，所述的电机与所述的控制系统电连接。上述锁位机构结构简单，锁位操作方便；初始状态下，第二锁位齿轮的内侧端面基本与缸筒的外侧壁贴合，具体使用时，通过液压站给千斤顶供油，千斤顶的活塞杆向外顶出带动与之相连的支撑顶板向外顶出，由于第一锁位齿轮与第二锁位齿轮啮合连接，第二锁位齿轮在活塞杆的带动下同步向外移动，当顶出到位后，液压站停止供油并进入保压模式，此时第二锁位齿轮的内侧端面已远离缸筒的外侧壁，电机开始工作，带动第一锁位齿轮转动，带着与之相啮合的第二锁位齿轮发生转动，由于第二锁位齿轮是螺接在活塞杆上的，第二锁位齿轮在转动地过程中沿着活塞杆向活塞杆顶出方向的反方向移动，当第二锁位齿轮回复到初始设定位置时，电机停止工作，此时锁位完成，缸筒提供了一个限位作用，此时即便是有其他外力作用也难以使支撑顶板发生回缩。

所述的安装架包括一水平设置的安装板，所述的安装板的一端连接有与所述的安装板相垂直的支撑板，所述的支撑板的下端固定安装在所述的缸筒上，所述的支撑板的上端连接在所述的安装板的侧部，所述的电机可随着所述的支撑顶板运动方向运动地设置在所述的安装板上。支撑板用于使安装架稳定安装在缸筒上，安装板用于给电机的安装提供支撑作用。

所述的安装板上间隔设置有两个第二直线轴承，所述的第二直线轴承上可直线移动地设置有导向杆，两个所述的导向杆的前端头通过一连接板相连接，所述的连接板平行间隔设置在所述的支撑顶板之后，所述的电机安装在所述的连接板的后侧端面，所述的第一锁位齿轮安装在所述的连接板的前侧端面，所述的电机的输出轴穿过所述的连接板与所述的第一锁位齿轮固定连接。连接板用于给电机的安装提供一个稳定的安装定位，通过第二直线轴承和导向杆的配合实现电机跟支撑顶板一起做直线运动，结构简单，使用稳定，同时导向杆起到分担电机的输出轴所承受的支撑力。

所述的安装架上设置有用于监测所述的第一锁位齿轮位置的第二位移传感器，所述的第二位移传感器与所述的控制系统电连接。通过第二位移传感器用于检测第一锁位齿轮的位置，使得整个系统控制更为安全稳定。

所述的支撑顶板与所述的外壳体侧部设置有可伸缩的柔性防护罩，所述的柔性防护罩的一端固定安装在外壳体的侧部，所述的柔性防护罩的另一端固定安装在所述的支撑顶板的内侧端面上。通过柔性防护罩对使用过程中伸出外壳体的活塞杆、锁位齿轮和电机起到保护作用，避免上述部件受到外部环境因素的影响，从而有效延长使用寿命。

所述的液压站包括液压油箱，所述的液压油箱内设置有一高压柱塞油泵，所述的液压油箱上设置有油路块，所述的高压柱塞油泵与所述的油路块之间通过连接油管相连接，所述的液压油箱上设置有一驱动电机，所述的驱动电机的输出轴与所述的高压柱塞油泵固定连接，所述的油路块上设置有液压油输出口和液压油回油口，所述的液压油输出口通过所述的油管与所述的进油口相连接，所述的液压油回油口通过所述的油管与所述的出油口相连接，所述的油路块上设置有用于泄压的泄压阀和用于控制所述的液压站进油或回油的电磁换向阀，所述的油路块上设置有用于监测所述的液压油输出口的输出油压的压力传感器，所述的压力传感器与所述的控制系统电连接。上述液压站结构简单，通过压力传感器用于监测油路块上液压油输出口上的输出油压，将监测到的压力值传送给控制系统，控制系统接收到该压力值控制液压站的供油或泄压，从而实现支撑顶板的顶出或保压支撑，结构简单，使用稳定。

所述的控制系统包括数据接收模块、数据比较模块和动作指令发送模块，所述的数据接收模块用于接收所述的位移传感器和所述的压力传感器监测到的位移值和压力值，并将位移值和压力值发送给所述的数据比较模块，所述的数据比较模块根据比较结果输出用于指示所述的动力机构和电机启动或停止的动作指令信号，并通过动作指令发送模块用于指示所述的液压站和电机的做出相应的动作。

一种基坑钢支撑轴力补偿装置的使用方法，包括如下步骤：通过所述的第一位移传感器实时监测所述的支撑顶板顶出位置得到所述的支撑顶板的实时位移值，将实时位移值传送给所述的控制系统，所述的控制系统根据接收到的实时位移值控制所述的动力机构动作。

与现有技术相比，本发明的优点在于：将顶出机构、动力机构和控制系统统一集成在该支撑轴力补偿装置的外壳体内，结构简单、使用安全，整个装置可在没有外部液压站和控制箱的情况单独使用，也可以成组使用，系统设计体积小，减少了占用空间和整体重量，高度集成化的结构使得系统可以单独使用，方便操作、运输。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明拆去部分外壳体的前视部分结构示意图；

图3为本发明拆去部分外壳体的后视部分结构示意图；

图4为本发明中液压站与千斤顶配合连接的结构示意图；

图5为本发明中顶出机构与支撑顶板配合连接的结构示意图；

图6为图5中拆去锁位机构的结构示意图；

图7为本发明中支撑组件与支撑顶板配合连接的剖视结构示意图；

图8为本发明中锁位机构配合安装在千斤顶上的结构示意图；

图9为本发明中千斤顶的局部剖视结构示意图；

图10为本发明中液压站的立体结构示意图；

图11为本发明中液压站的剖视结构示意图；

图12为本发明中锁位机构配合千斤顶以及支撑顶板在初始、顶出未锁位以及顶出锁位三个状态下的剖视结构示意图；

图13为本发明中控制系统的示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：如图1至图13所示，一种基坑钢支撑轴力补偿装置，包括外壳体1和支撑顶板2，支撑顶板2竖向设置在外壳体1的其中一个外侧部，外壳体1内设置有顶出机构、动力机构和控制系统，顶出机构用于使支撑顶板2顶出抵住基坑的墙面，动力机构用于给顶出机构提供动力，控制系统用于控制动力机构动作，外壳体1内还设置有用于监测支撑顶板 2顶出位置的第一位移传感器3，第一位移传感器3与控制系统电连接，外壳体1的另一个外侧部安装有用于连接钢支撑的安装法兰11，控制系统根据第一位移传感器3监测到的位移值来控制动力机构动作。

在此具体实施例中，控制系统为与传感器相适配使用的常规的控制电路，其中包括比较器，通过比较器用于比较传感器监测并传输过来的数据，根据比较器得出的比较结果输出用于控制动力机构启动或停止的控制信号，从而带动动力机构做出相应的动作。

在此具体实施例中，动力机构为液压站4，液压站4与控制系统电连接，顶出机构包括千斤顶5，所述的千斤顶上设置有进油口501和出油口502，进油口501与出油口502分别通过油管45与液压站4相连接，千斤顶5包括缸筒51，缸筒51固定安装在外壳体1内，缸筒51内可前后活动地设置有活塞杆52，活塞杆52的一端伸出缸筒51与支撑顶板2固定连接。通过液压站4给千斤顶5供油，千斤顶5给支撑顶板2提供顶出力，结构简单，操作方便，成本低。

在此具体实施例中，外壳体1内设置有用于分担千斤顶5所承受的支撑力的支撑机构，支撑机构包括对称设置在千斤顶5两边的支撑组件，支撑组件包括水平设置的支撑轴53，支撑轴53的一端伸出外壳体1且与支撑顶板2的内侧端面固定连接，支撑轴53上设置有第一直线轴承54，第一直线轴承54安装在轴承座55上，轴承座55固定安装在外壳体1 内。上述支撑机构结构简单，成本低，通过支撑轴53与第一直线轴承54的配合，实现支撑轴53在对支撑顶板2起到支撑作用的同时可随着支撑顶板2一起运动，同时对支撑顶板2 的运动起到导向作用，千斤顶5的两对对称设置支撑组件，使得受力均衡，确保整个机构的稳定使用。

在此具体实施例中，支撑顶板2的后侧端面上固定设置有吊装块21，支撑轴53伸出外壳体1的一端安装有一吊环螺栓531，支撑轴53位于吊装块21的上方，吊装块21上设置有竖向的与吊环螺栓531相配合的安装螺孔(图中未显示)，吊环螺栓531通过安装螺孔竖向螺接在吊装块21上。上述支撑轴53与支撑顶板2之间的连接结构简单，成本低,安装方便，吊环螺栓531与支撑轴53安装完成后存在合适的间隙，可允许支撑顶板3有一定的圆周方向摆动。

在此具体实施例中，千斤顶5上设置有用于锁定支撑顶板2的支撑位置的锁位机构。通过锁位机构能够使支撑顶板2的支撑位置得以锁定，以避免在外力作用下支撑顶板2发生回缩，从而导致事故的发生，提高了整体的使用安全性。

在此具体实施例中，锁位机构包括电机6、第一锁位齿轮61和第二锁位齿轮62，第一锁位齿轮61同轴安装在电机6的输出轴上，第二锁位齿轮62与第一锁位齿轮61啮合连接，第二锁位齿轮62同轴螺接安装在活塞杆52上，第二锁位齿轮62位于缸筒51外部，缸筒51上设置有用于安装电机6的安装架，电机6可活动地设置在安装架上，电机6的活动方向与支撑顶板2的运动方向一致，电机6与控制系统电连接。上述锁位机构结构简单，锁位操作方便；初始状态下，第二锁位齿轮62的内侧端面基本与缸筒51的外侧壁贴合，具体使用时，通过液压站4给千斤顶5供油，千斤顶5的活塞杆52向外顶出带动与之相连的支撑顶板2向外顶出，由于第一锁位齿轮61与第二锁位齿轮62啮合连接，第二锁位齿轮62 在活塞杆52的带动下同步向外移动，当顶出到位后，液压站4停止供油并进入保压模式，此时第二锁位齿轮62的内侧端面已远离缸筒51的外侧壁，电机6开始工作，带动第一锁位齿轮61转动，带着与之相啮合的第二锁位齿轮62发生转动，由于第二锁位齿轮62是螺接在活塞杆52上的，第二锁位齿轮62在转动地过程中沿着活塞杆52向活塞杆52顶出方向的反方向移动，当第二锁位齿轮62回复到初始设定位置时，电机6停止工作，此时锁位完成，缸筒51提供了一个限位作用，此时即便是有其他外力作用也难以使支撑顶板2发生回缩。

在此具体实施例中，安装架包括一水平设置的安装板71，安装板71的一端连接有与安装板71相垂直的支撑板72，支撑板72的下端固定安装在缸筒51上，支撑板72的上端连接在安装板71的侧部，电机6可随着支撑顶板2运动方向运动地设置在安装板71上。支撑板72用于使安装架稳定安装在缸筒51上，安装板71用于给电机6的安装提供支撑作用。

在此具体实施例中，安装板71上间隔设置有两个第二直线轴承711，第二直线轴承711上可直线移动地设置有导向杆712，两个导向杆712的前端头通过一连接板713相连接，连接板713平行间隔设置在支撑顶板2之后，电机6安装在连接板713的后侧端面，第一锁位齿轮61安装在连接板713的前侧端面，电机6的输出轴穿过连接板713与第一锁位齿轮 61固定连接。连接板713用于安装给电机6的安装提供一个稳定的安装定位，通过第二直线轴承711和导向杆712的配合实现电机6跟支撑顶板2一起做直线运动，结构简单，使用稳定，同时导向杆712起到分担电机6的输出轴所承受的支撑力。

在此具体实施例中，安装架7上设置有用于监测第一锁位齿轮61位置的第二位移传感器8，第二位移传感器8与控制系统电连接。通过第二位移传感器8用于检测第一锁位齿轮61的位置，使得整个系统控制更为安全稳定。

在此具体实施例中，支撑顶板2与外壳体1侧部之间设置有可伸缩的柔性防护罩12，柔性防护罩12的一端固定安装在外壳体1的侧部，柔性防护罩12的另一端固定安装在支撑顶板2的内侧端面上。通过柔性防护罩12对使用过程中伸出外壳体1的活塞杆52、锁位齿轮和电机6起到保护作用，避免上述部件受到外部环境因素的影响，从而有效延长使用寿命。

在此具体实施例中，控制系统设置在一个控制箱体9内，控制箱体9位于外壳体1内。通过控制箱体9给控制系统的安装一个稳定的安装定位，同时控制箱体9可用于对控制系统形成保护，确保使用的安全性和稳定性。

在此具体实施例中，外壳体1上设置有用于使控制系统实现电导通的快速接头13，该快速接头13与控制系统电连接，通过该快速接头13与外部电源接通，实现控制系统的电导通。

在此具体实施例中，控制系统包括数据接收模块、数据比较模块和动作指令发送模块，所述的数据接收模块用于接收位移传感器和压力传感器监测到的位移值和压力值，并将位移值和压力值发送给数据比较模块，数据比较模块根据比较结果输出用于指示动力机构和电机启动或停止的动作指令信号，并通过动作指令发送模块用于指示液压站4和电机6的做出相应的动作。

上述结构中，支撑顶板2的顶出支撑主要依靠位移控制，具体工作原理和使用方法如下：通过第一位移传感器3实时监测支撑顶板2的位置数据，将该位置数据反馈给控制系统，与控制系统中的设定的位置数据值作比较，若监测到的位置数据小于设定值，控制系统控制液压站4给千斤顶5供油，驱动活塞杆52向外顶出，带动支撑顶板2顶出，当顶出到位，控制系统控制液压站4停止供油并进入保压模式，此时第二锁位齿轮62的内侧端面已远离缸筒51的外侧壁，第二位移传感器8将监测到的第一锁位齿轮61的位置数据反馈给控制系统，与控制系统中设定的预设值进行对比，此时第一锁位齿轮61的位置数据一定是大于预设值的，控制系统驱动电机6发生转动，带动第二锁位齿轮62同步发生转动，并在转动过程中沿着活塞杆52向活塞杆52顶出方向的反方向移动，当第二位移传感器8监测到第一锁位齿轮61回复到预设值所规定的位置时，控制系统控制电机6停止工作，此时对支撑顶板2的锁位作用完成，其他外力作用难以使支撑顶板2发生回缩。

实施例二：如图1至图13所示，一种基坑钢支撑轴力补偿装置，包括外壳体1和支撑顶板2，支撑顶板2竖向设置在外壳体1的其中一个外侧部，外壳体1内设置有顶出机构、动力机构和控制系统，顶出机构用于使支撑顶板2顶出抵住基坑的墙面，动力机构用于给顶出机构提供动力，控制系统用于控制动力机构动作，外壳体1内还设置有用于监测支撑顶板 2顶出位置的第一位移传感器3，第一位移传感器3与控制系统电连接，外壳体1的另一个外侧部安装有用于连接钢支撑的安装法兰11，控制系统根据第一位移传感器3监测到的位移值来控制动力机构动作。

在此具体实施例中，控制系统为与传感器相适配使用的常规的控制电路，其中包括比较器，通过比较器用于比较传感器监测并传输过来的数据，根据比较器得出的比较结果输出用于控制动力机构启动或停止的控制信号，从而带动动力机构做出相应的动作。

在此具体实施例中，动力机构为液压站4，液压站4与控制系统电连接，顶出机构包括千斤顶5，所述的千斤顶上设置有进油口501和出油口502，进油口501与出油口502分别通过油管45与液压站4相连接，千斤顶5包括缸筒51，缸筒51固定安装在外壳体1内，缸筒51内可前后活动地设置有活塞杆52，活塞杆52的一端伸出缸筒51与支撑顶板2固定连接。通过液压站4给千斤顶5供油，千斤顶5给支撑顶板2提供顶出力，结构简单，操作方便，成本低。

在此具体实施例中，外壳体1内设置有用于分担千斤顶5所承受的支撑力的支撑机构，支撑机构包括对称设置在千斤顶5两边的支撑组件，支撑组件包括水平设置的支撑轴53，支撑轴53的一端伸出外壳体1且与支撑顶板2的内侧端面固定连接，支撑轴53上设置有第一直线轴承54，第一直线轴承54安装在轴承座55上，轴承座55固定安装在外壳体1 内。上述支撑机构结构简单，成本低，通过支撑轴53与第一直线轴承54的配合，实现支撑轴53在对支撑顶板2起到支撑作用的同时可随着支撑顶板2一起运动，同时对支撑顶板2 的运动起到导向作用，千斤顶5的两对对称设置支撑组件，使得受力均衡，确保整个机构的稳定使用。

在此具体实施例中，支撑顶板2的后侧端面上固定设置有吊装块21，支撑轴53伸出外壳体1的一端安装有一吊环螺栓531，支撑轴53位于吊装块21的上方，吊装块21上设置有竖向的与吊环螺栓531相配合的安装螺孔(图中未显示)，吊环螺栓531通过安装螺孔竖向螺接在吊装块21上。上述支撑轴53与支撑顶板2之间的连接结构简单，成本低,安装方便，吊环螺栓531与支撑轴53安装完成后存在合适的间隙，可允许支撑顶板3有一定的圆周方向摆动。

在此具体实施例中，千斤顶5上设置有用于锁定支撑顶板2的支撑位置的锁位机构。通过锁位机构能够使支撑顶板2的支撑位置得以锁定，以避免在外力作用下支撑顶板2发生回缩，从而导致事故的发生，提高了整体的使用安全性。

在此具体实施例中，锁位机构包括电机6、第一锁位齿轮61和第二锁位齿轮62，第一锁位齿轮61同轴安装在电机6的输出轴上，第二锁位齿轮62与第一锁位齿轮61啮合连接，第二锁位齿轮62同轴螺接安装在活塞杆52上，第二锁位齿轮62位于缸筒51外部，缸筒51上设置有用于安装电机6的安装架，电机6可活动地设置在安装架上，电机6的活动方向与支撑顶板2的运动方向一致，电机6与控制系统电连接。上述锁位机构结构简单，锁位操作方便；初始状态下，第二锁位齿轮62的内侧端面基本与缸筒51的外侧壁贴合，具体使用时，通过液压站4给千斤顶5供油，千斤顶5的活塞杆52向外顶出带动与之相连的支撑顶板2向外顶出，由于第一锁位齿轮61与第二锁位齿轮62啮合连接，第二锁位齿轮62 在活塞杆52的带动下同步向外移动，当顶出到位后，液压站4停止供油并进入保压模式，此时第二锁位齿轮62的内侧端面已远离缸筒51的外侧壁，电机6开始工作，带动第一锁位齿轮61转动，带着与之相啮合的第二锁位齿轮62发生转动，由于第二锁位齿轮62是螺接在活塞杆52上的，第二锁位齿轮62在转动地过程中沿着活塞杆52向活塞杆52顶出方向的反方向移动，当第二锁位齿轮62回复到初始设定位置时，电机6停止工作，此时锁位完成，缸筒51提供了一个限位作用，此时即便是有其他外力作用也难以使支撑顶板2发生回缩。

在此具体实施例中，安装架包括一水平设置的安装板71，安装板71的一端连接有与安装板71相垂直的支撑板72，支撑板72的下端固定安装在缸筒51上，支撑板72的上端连接在安装板71的侧部，电机6可随着支撑顶板2运动方向运动地设置在安装板71上。支撑板72用于使安装架7稳定安装在缸筒51上，安装板71用于给电机6的安装提供支撑作用。

在此具体实施例中，安装板71上间隔设置有两个第二直线轴承711，第二直线轴承711上可直线移动地设置有导向杆712，两个导向杆712的前端头通过一连接板713相连接，连接板713平行间隔设置在支撑顶板2之后，电机6安装在连接板713的后侧端面，第一锁位齿轮61安装在连接板713的前侧端面，电机6的输出轴穿过连接板713与第一锁位齿轮 61固定连接。连接板713用于安装给电机6的安装提供一个稳定的安装定位，通过第二直线轴承711和导向杆712的配合实现电机6跟支撑顶板2一起做直线运动，结构简单，使用稳定，同时导向杆712起到分担电机6的输出轴所承受的支撑力。

在此具体实施例中，安装架7上设置有用于监测第一锁位齿轮61位置的第二位移传感器8，第二位移传感器8与控制系统电连接。通过第二位移传感器8用于检测第一锁位齿轮61的位置，使得整个系统控制更为安全稳定。

在此具体实施例中，支撑顶板2与外壳体1侧部之间设置有可伸缩的柔性防护罩12，柔性防护罩12的一端固定安装在外壳体1的侧部，柔性防护罩12的另一端固定安装在支撑顶板2的内侧端面上。通过柔性防护罩12对使用过程中伸出外壳体1的活塞杆52、锁位齿轮和电机6起到保护作用，避免上述部件受到外部环境因素的影响，从而有效延长使用寿命。

在此具体实施例中，控制系统设置在一个控制箱体9内，控制箱体9位于外壳体1内。通过控制箱体9给控制系统的安装一个稳定的安装定位，同时控制箱体9可用于对控制系统形成保护，确保使用的安全性和稳定性。

在此具体实施例中，外壳体1上设置有用于使控制系统实现电导通的快速接头13，该快速接头13与控制系统电连接，通过该快速接头13与外部电源接通，实现控制系统的电导通。

在此具体实施例中，液压站4包括液压油箱41，液压油箱41内设置有一高压柱塞油泵42，液压油箱41上设置有油路块43，高压柱塞油泵42与油路块43之间通过连接油管 44相连接，液压油箱41上设置有一驱动电机46，驱动电机46的输出轴与高压柱塞油泵42 固定连接，油路块43上设置有液压油输出口431和液压油回油口432，液压油输出口431 通过油管45与进油口501相连接，液压油回油口432通过油管45与出油口502相连接，油路块43上设置有用于泄压的泄压阀47和用于控制液压站4进油或回油的电磁换向阀48，油路块43上设置有用于监测液压油输出口431的输出油压的压力传感器49，压力传感器49 与控制系统电连接。上述液压站结构简单，通过压力传感器49用于监测油路块43上液压油输出口431上的输出油压，将监测到的压力值传送给控制系统，控制系统接收到该压力值控制液压站4的供油或泄压，从而实现支撑顶板2的顶出或保压支撑，结构简单，使用稳定。

在此具体实施例中，控制系统包括数据接收模块、数据比较模块和动作指令发送模块，所述的数据接收模块用于接收位移传感器和压力传感器监测到的位移值和压力值，并将位移值和压力值发送给数据比较模块，数据比较模块根据比较结果输出用于指示动力机构和电机启动或停止的动作指令信号，并通过动作指令发送模块用于指示液压站4和电机6的做出相应的动作。

上述结构中，支撑顶板2的顶出支撑不仅可依靠位移控制，同时可依靠压力控制，具体工作原理和使用方法如下：通过液压站4上压力传感器49实时监测液压油输出口431上的压力数据，将该压力数据反馈给控制系统，与控制系统中设定的压力数据值作比较；若监测到的压力数据小于该设定值，控制系统控制驱动电机46发生转动，高压柱塞油泵42在驱动电机46的带动下开始工作，将液压油箱41中液压油传送到油路块43，此时控制系统控制泄压阀为关闭状态，电磁换向阀48上与液压油输出口431相连通的阀口为打开状态，给千斤顶5供油，使千斤顶5的压力升高到控制系统中设定的压力值，当压力传感器49监测到压力值重新达到设计值后，控制系统控制液压站4停止供油，即驱动电机46停止转动，并进入保压模式，压力传感器49实时监测压力数据，将其实时传送给控制系统，当监测到的压力数据大于设定值时，控制系统控制液压站4泄压，即泄压阀47打开，电磁换向阀48 上与液压油回油口432相连通的阀口为打开状态，千斤顶5内的液压油回油，使千斤顶5的压力降低到设定压力值，当压力值重新达到设计值后，控制系统控制液压站4停止泄压并进入保压模式。压力重新调整后，第二锁位齿轮62的内侧端面与缸筒51的外侧壁的位置发生变化，第二位移传感器8将监测到的第一锁位齿轮61的位置数据反馈给控制系统，与控制系统中设定的预设值进行对比，控制系统驱动电机6发生转动，带动第二锁位齿轮62同步发生转动，并在转动过程中沿着活塞杆52向活塞杆52轴向方向移动，当第二位移传感器8 监测到第一锁位齿轮61回复到预设值所规定的位置时，控制系统控制电机6停止工作，此时对支撑顶板2的锁位作用完成，其他外力作用难以使支撑顶板2发生回缩。当整个装置采用压力控制时，第一位移传感器3用于实时监测支撑顶板2的的位置变化，并将该位置变化情况发送到控制系统。

Claims (10)

1.一种基坑钢支撑轴力补偿装置，其特征在于包括外壳体和支撑顶板，所述的支撑顶板竖向设置在所述的外壳体的其中一个外侧部，所述的外壳体内设置有顶出机构、动力机构和控制系统，所述的顶出机构用于使所述的支撑顶板顶出抵住基坑的墙面，所述的动力机构用于给所述的顶出机构提供动力，所述的控制系统用于控制所述的动力机构动作，所述的外壳体内还设置有用于监测所述的支撑顶板顶出位置的第一位移传感器，所述的第一位移传感器与所述的控制系统电连接，所述的控制系统根据所述的第一位移传感器监测到的位移值来控制所述的动力机构动作。

2.如权利要求1所述的一种基坑钢支撑轴力补偿装置，其特征在于所述的动力机构为液压站，所述的液压站与所述的控制系统电连接，所述的顶出机构包括千斤顶，所述的千斤顶上设置有进油口和出油口，所述的进油口与所述的出油口分别通过油管与所述的液压站相连接，所述的千斤顶包括缸筒，所述的缸筒固定安装在所述的外壳体内，所述的缸筒内可前后活动地设置有活塞杆，所述的活塞杆的一端伸出所述的缸筒与所述的支撑顶板固定连接。

3.如权利要求2所述的一种基坑钢支撑轴力补偿装置，其特征在于所述的外壳体内设置有用于分担所述的千斤顶所承受的支撑力的支撑机构，所述的支撑机构包括对称设置在所述的千斤顶两边的支撑组件，所述的支撑组件包括水平设置的支撑轴，所述的支撑轴的一端伸出所述的外壳体且与所述的支撑顶板的内侧端面固定连接，所述的支撑轴上设置有第一直线轴承，所述的第一直线轴承安装在轴承座上，所述的轴承座固定安装在所述的外壳体内。

4.如权利要求3所述的一种基坑钢支撑轴力补偿装置，其特征在于所述的支撑顶板的后侧端面上固定设置有吊装块，所述的支撑轴伸出所述的外壳体的一端安装有一吊环螺栓，所述的支撑轴位于所述的吊装块的上方，所述的吊装块上设置有竖向的与所述的吊环螺栓相配合的安装螺孔，所述的吊环螺栓通过所述的安装螺孔竖向螺接在所述的吊装块上。

5.如权利要求2所述的一种基坑钢支撑轴力补偿装置，其特征在于所述的千斤顶上设置有用于锁定所述的支撑顶板的支撑位置的锁位机构；

所述的锁位机构包括电机、第一锁位齿轮和第二锁位齿轮，所述的第一锁位齿轮同轴安装在所述的电机的输出轴上，所述的第二锁位齿轮与所述的第一锁位齿轮啮合连接，所述的第二锁位齿轮同轴螺接安装在所述的活塞杆上，所述的第二锁位齿轮位于所述的缸筒外部，所述的缸筒上设置有用于安装所述的电机的安装架，所述的电机可活动地设置在所述安装架上，所述的电机的活动方向与所述的支撑顶板的运动方向一致，所述的电机与所述的控制系统电连接。

6.如权利要求5所述的一种基坑钢支撑轴力补偿装置，其特征在于所述的安装架包括一水平设置的安装板，所述的安装板的一端连接有与所述的安装板相垂直的支撑板，所述的支撑板的下端固定安装在所述的缸筒上，所述的支撑板的上端连接在所述的安装板的侧部，所述的电机可随着所述的支撑顶板运动方向运动地设置在所述的安装板上。

7.如权利要求6所述的一种基坑钢支撑轴力补偿装置，其特征在于所述的安装板上间隔设置有两个第二直线轴承，所述的第二直线轴承上可直线移动地设置有导向杆，两个所述的导向杆的前端头通过一连接板相连接，所述的连接板平行间隔设置在所述的支撑顶板之后，所述的电机安装在所述的连接板的后侧端面，所述的第一锁位齿轮安装在所述的连接板的前侧端面，所述的电机的输出轴穿过所述的连接板与所述的第一锁位齿轮固定连接。

8.如权利要求6所述的一种基坑钢支撑轴力补偿装置，其特征在于所述的安装架上设置有用于监测所述的第一锁位齿轮位置的第二位移传感器，所述的第二位移传感器与所述的控制系统电连接。

9.如权利要求2所述的一种基坑钢支撑轴力补偿装置，其特征在于所述的液压站包括液压油箱，所述的液压油箱内设置有一高压柱塞油泵，所述的液压油箱上设置有油路块，所述的高压柱塞油泵与所述的油路块之间通过连接油管相连接，所述的液压油箱上设置有一驱动电机，所述的驱动电机的输出轴与所述的高压柱塞油泵固定连接，所述的油路块上设置有液压油输出口和液压油回油口，所述的液压油输出口通过所述的油管与所述的进油口相连接，所述的液压油回油口通过所述的油管与所述的出油口相连接，所述的油路块上设置有用于泄压的泄压阀和用于控制所述的液压站进油或回油的电磁换向阀，所述的油路块上设置有用于监测所述的液压油输出口的输出油压的压力传感器，所述的压力传感器与所述的控制系统电连接。

10.如权利要求1至9任意一项所述的一种基坑钢支撑轴力补偿装置的使用方法，其特征在于包括如下步骤：通过所述的第一位移传感器实时监测所述的支撑顶板顶出位置得到所述的支撑顶板的实时位移值，将实时位移值传送给所述的控制系统，所述的控制系统根据接收到的实时位移值控制所述的动力机构动作。