CN111335323A - 一种液压或气压位移伺服式组合围护结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种液压或气压位移伺服式组合围护结构，包括：置于成槽空间内的盒式刚性箱体，所述盒式刚性箱体具有一对受力侧面，一对受力侧面内部横向固定设置由多个液压或气压枕构成的位移控制系统；位移监测系统，所述位移监测系统与位移控制系统信号连接。本发明以面荷载的形式实现对坑后土体位移的直接控制，控制效果更优；盒式刚性箱体可以预制，预制施工于基坑外侧，提高了施工的效率；液压或气压枕的布置可以超过基坑的深度，可以对坑下土体进行位移控制，对深基础建筑的变形控制大有裨益；弥补了既有变形控制措施的变形补偿滞后性和支撑位置局限性的不足。
Description
技术领域
本发明涉及一种基坑围护结构，具体涉及一种液压或气压位移伺服式组合围护结构及其施工方法。
背景技术
基坑开挖易引起围护结构产生变形或位移，影响邻近建筑物或轨道交通结构的正常使用安全。既有围护结构变形控制主要采用竖向围护结构与坑内横向支撑体系共同作用的方法，存在下述问题：(1)先开挖后支撑的过程中，坑后土体已发生较大扰动，可导致建筑物结构发生不可逆的塑性变形；(2)既有支撑体系仅可作用于开挖面以上结构，然而坑底以下围护结构的变形会直接影响邻近建筑物基础的应力状态，易造成建筑物沉降；(3)既有的支撑方式多为局部点支撑，对支撑架设方式和轴力要求高，支撑效果难以得到有效保证。
综上，既有围护结构变形控制措施存在一定的变形补偿滞后性和布设位置局限性，加大基坑开挖对周边环境的不利影响。
发明内容
本发明旨在提出一种减小基坑开挖对周边环境影响的位移伺服式围护结构及其施工方法，在常用围护结构的迎土侧增设液压或气压枕式位移控制系统和位移监测系统，利用主动加压装置和位移监测装置，实现对坑后土体的主动实时位移补偿。相较于传统围护结构，其具有主动控制土体位移和实现开挖面以下变形阻隔的优点，可达到基坑开挖对周边环境微扰动的效果。此外，其具有加压装置布设灵活的优点，尤其适用于对变形要求高的重要建(构)筑物或轨道交通曲线段。
本发明采取以下技术方案：
一种液压或气压位移伺服式组合围护结构，包括：置于成槽空间内的盒式刚性箱体4，所述盒式刚性箱体4具有一对受力侧面，一对受力侧面内部横向固定设置由多个液压或气压枕5构成的位移控制系统；位移监测系统，所述位移监测系统与位移控制系统信号连接。
进一步的，所述液压或气压枕5纵向、横向相邻设置于围护结构的迎土面。
进一步的，位移监测系统，布设于土层、建筑物或地铁隧道的被保护结构上；或者，内嵌于位移控制系统中，以监测基坑开挖过程中土体和结构的位移。
进一步的，所述盒式刚性箱体4及其内部的液压或气压枕5为预制产品。
进一步的，所述盒式刚性箱体4的深度深于待开挖基坑的深度。
进一步的，纵向相邻液压或气压枕5之间还设有至少一横向导向结构。
更进一步的，所述横向导向结构包括固定在一受力侧面内壁的导向槽，及固定在另一受力侧面内壁的导向单体，导向单体插入所述导向槽中。
再进一步的，相邻导向结构及盒式刚性箱体的一对受力侧面之间的空间构成一格体，所述液压或气压枕5设置与该格体中。
进一步的，所述位移控制系统还包括用于输气或输液的线管，所述液压或气压枕5各自通过输油或输送气线管与动力机构连接。
一种上述的气压位移伺服式组合围护结构的施工方法，包括以下步骤：
S1、定位位移控制系统：制备成槽区域2，并使成槽区域2变为流塑状；
S2、吊装盒式刚性箱体4，并垂直插入成槽区域2中；
S3定位并施工围护结构8，并安装位移监测系统7；
S4、进行坑后土体加固及基坑开挖施工；基坑开挖过程中，基于位移监测系统7的监测数据，利用位移控制系统实时调控液压或气压枕5的推力值，使得开挖引起的盒式刚性箱体4的位移实时恢复。
进一步的，步骤S1中，所述位移控制系统至少定位于待开挖基坑的既有保护结构一侧。
本发明的有益效果在于：
1)以面荷载的形式实现对坑后土体位移的直接控制，控制效果更优；
2)盒式刚性箱体可以预制，预制施工于基坑外侧，提高了施工的效率；
3)由于盒式刚性箱体的存在，其内的液压或气压枕的布置可以超过基坑的深度，可以对坑下土体进行位移控制，对深基础建筑的变形控制大有裨益；
4)位移控制系统为预制结构，且于围护结构和基坑开挖前施工，故土体开挖过程中，可以及时调整土体位移，土体开挖与加力装置安装间不存在时间差，位移控制的不存在任何滞后，加强了对变形敏感建筑物的保护；因此，弥补了既有变形控制措施的变形补偿滞后性和支撑位置局限性的不足。
附图说明
图1是本发明与现有技术的对比示意图。
图2-1是本发明施工步骤一的示意图。
图2-2是本发明施工步骤二的示意图。
图2-3是本发明施工步骤三的示意图。
图2-4是本发明施工步骤四的示意图。
图3是实施例一中液压或气压伺服式组合围护结构剖面图
图4是实施例二中的液压或气压伺服式组合围护结构剖面图。
图5是图2-2的局部放大图。
图中，1-成槽设备，2-成槽区域，3-吊环，4-盒式刚性箱体，5-液压或气压枕，6-控制装置，7-位移监测系统，8-围护结构，9-加压管路及电路系统，10-横向支撑，11.千斤顶。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
对比实施例：
首先，参见图1，现有的主动加力的位移伺服式围护结构，如图1中右侧所示，位移控制系统仅为若干个离散的加力装置，其两端分别连接围护结构和支撑体系。其仅可通过调整围护结构的横向位移，以点荷载的形式间接控制坑后土体位移；
第二，其施工位置必须位于已经开挖完成的基坑的范围内，因此受到基坑深度的限制，不可对坑下土体进行位移控制。
第三，施工工艺上，土体开挖的过程中，不可以及时调节土体的位移，加力装置在围护结构和基坑开挖后施工，故土体开挖与加力装置安装间存在时间差，导致了位移控制具有滞后性。
实施例一：
如图3所示，为减小基坑施工对周边建筑物的影响，采用本发明的液压或气压伺服式组合围护结构进行变形控制。其中，位移控制系统中的液压或气压枕5沿深度范围均匀布置，如图5所示。
主要施工过程如下：
1)定位位移控制系统，采用TRD、CSM等工法进行土体预处理，便于后续刚性箱体插入，辅助参见图2-1。
2)在预处理土体区域垂直插入预制盒式刚性箱体，并将气压或液压枕的油/气压传感线缆与控制系统进行连接。辅助参见图2-2。
3)施工地下连续墙。辅助参见图2-3。
4)在建筑物和土层中安装位移监测系统，确保监测数据可以实时传输至控制系统。辅助参见图2-4。
5)进行坑后土体加固及基坑开挖施工。施工过程中，以控制建筑物位移为目标，基于位移监测数据，利用控制系统动态调整各个气压或液压枕的推力。
实施例二：
如图4所示，为减小基坑施工对地铁隧道的影响，采用本发明的液压或气压位移伺服式组合围护结构进行变形控制。其中，位移控制系统中的液压或气压枕仅布置于隧道埋深范围。主要施工过程如下：
1)定位位移控制系统，采用TRD、CSM等工法进行土体预处理，便于后续刚性箱体插入。辅助参见图2-1。
2)在预处理土体区域垂直插入预制盒式刚性箱体，并将液压或气压枕的传感线缆与控制系统进行连接。辅助参见图2-2。
3)施工地下连续墙。辅助参见图2-3。
4)在隧道壁和土层中安装位移监测系统，确保监测数据可以实时传输至控制系统。辅助参见图2-4。
5)进行坑后土体加固及基坑开挖施工。施工过程中，以控制隧道结构位移为目标，基于位移监测数据，利用控制系统动态调整各个液压或气压枕的推力。
本发明围护结构可对坑后土体进行实时位移补偿，有益于减小基坑开挖对周边环境的不利影响，且具有加力装置布设灵活的优点，尤其适用于对变形要求高的重要建(构)筑物或轨道交通曲线段。
以上两项实施例均是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。
Claims (11)
1.一种液压或气压位移伺服式组合围护结构，其特征在于，包括：
置于成槽空间内的盒式刚性箱体(4)，所述盒式刚性箱体(4)具有一对受力侧面，一对受力侧面内部横向固定设置由多个液压或气压枕(5)构成的位移控制系统；
位移监测系统，所述位移监测系统与位移控制系统信号连接。
2.如权利要求1所述的液压或气压位移伺服式组合围护结构，其特征在于：所述液压或气压枕(5)纵向、横向相邻设置于围护结构的迎土面。
3.如权利要求1所述的液压或气压位移伺服式组合围护结构，其特征在于：位移监测系统，布设于土层、建筑物或地铁隧道的被保护结构上；或者，内嵌于位移控制系统中，以监测基坑开挖过程中土体和结构的位移。
4.如权利要求1所述的液压或气压位移伺服式组合围护结构，其特征在于：所述盒式刚性箱体(4)及其内部的液压或气压枕(5)为预制产品。
5.如权利要求1所述的液压或气压位移伺服式组合围护结构，其特征在于：所述盒式刚性箱体(4)的深度深于待开挖基坑的深度。
6.如权利要求1所述的液压或气压位移伺服式组合围护结构，其特征在于：纵向相邻液压或气压枕(5)之间还设有至少一横向导向结构。
7.如权利要求6所述的液压或气压位移伺服式组合围护结构，其特征在于：所述横向导向结构包括固定在一受力侧面内壁的导向槽，及固定在另一受力侧面内壁的导向单体，导向单体插入所述导向槽中。
8.如权利要求6或7所述的液压或气压位移伺服式组合围护结构，其特征在于：相邻导向结构及盒式刚性箱体的一对受力侧面之间的空间构成一格体，所述液压或气压枕(5)设置于该格体中。
9.如权利要求1所述的液压或气压位移伺服式组合围护结构，其特征在于：所述位移控制系统还包括用于输气或输液的线管，所述液压或气压枕(5)各自通过输油或输送气线管与动力机构连接。
10.一种权利要求1或9所述的液压或气压位移伺服式组合围护结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、定位位移控制系统：制备成槽区域(2)，并使成槽区域(2)变为流塑状；
S2、吊装盒式刚性箱体(4)，并垂直插入成槽区域(2)中；
S3定位并施工围护结构(8)，并安装位移监测系统(7)；
S4、进行坑后土体加固及基坑开挖施工；基坑开挖过程中，基于位移监测系统(7)的监测数据，利用位移控制系统实时调控液压或气压枕(5)的推力值，使得开挖引起的盒式刚性箱体(4)的位移实时恢复。
11.如权利要求10所述的气压位移伺服式组合围护结构的施工方法，其特征在于：步骤S1中，所述位移控制系统至少定位于待开挖基坑的既有保护结构一侧。
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