CN114775626A - 一种深大基坑混凝土支撑伺服体系及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种深大基坑混凝土支撑伺服体系及施工方法，采用基坑分析平台、若干无线监测传感器以及若干道混凝土支撑伺服系统，每道混凝土支撑伺服系统包括混凝土支撑、若干液压千斤顶以及液压伺服控制系统，通过在围檩上远离围护结构的一侧对应混凝土支撑处设置凹槽，凹槽的底面上铺设一隔离钢板，在隔离钢板上方铺设滑移层，混凝土支撑的一端伸入凹槽内并位于滑移层上，通过设置滑移层使得混凝土支撑能够相对隔离钢板滑移，从而实现深大基坑混凝土支撑轴力的主动控制；通过将支座箱设置于对应的凹槽的滑移层上，支座箱内设置液压千斤顶，使得该混凝土支撑能够将自身的反作用力经围檩传递给围护结构，可以防止围檩与围护结构分离。

Description

一种深大基坑混凝土支撑伺服体系及施工方法

技术领域

本发明属于基坑支护施工领域，特别涉及一种深大基坑混凝土支撑伺服体系及施工方法。

背景技术

随着城市地下空间开发的快速拓展，城市大型地下工程建设不断推进，临近重要交通设施、市政管线、保护建筑等工程数量持续增长，对基坑施工过程中围护结构变形等环境扰动的控制要求愈来愈高。软土地区深大基坑常采用混凝土支撑的支护形式，其具有结构刚度大、布置灵活、安全性高的特点。但是混凝土支撑为被动受力形式，且超长距离混凝土支撑徐变、温度收缩效应显著，会加大基坑围护结构的水平变形，无法满足周边环境保护要求。钢结构基坑支撑目前已形成了较完善的主动伺服控制方法，可有效控制基坑变形，但钢支撑布置受基坑平面形状影响大，且结构刚度相对较低，钢支撑主动控制系统无法有效应用于超深超大基坑工程。

基于上述特点，亟需研发混凝土支撑伺服控制体系，对混凝土支撑变形及轴力进行主动控制，以限制基坑围护结构变形，减小基坑开挖施工对周边环境的扰动。

因此，如何提供一种可以实现深大基坑混凝土支撑轴力的主动控制，有效限制基坑开挖过程中围护结构变形，满足基坑绿色化施工微变形、微扰动的要求的深大基坑混凝土支撑伺服体系及施工方法，已成为建筑施工界需进一步完善优化的技术问题。

发明内容

本发明旨在发明一种深大基坑混凝土支撑伺服体系及施工方法，可以实现深大基坑混凝土支撑轴力的主动控制，有效限制基坑开挖过程中围护结构变形，满足基坑绿色化施工微变形、微扰动的要求，解决深大基坑混凝土支撑变形控制难度大、基坑开挖施工对周边环境扰动大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种深大基坑混凝土支撑伺服体系，包括基坑分析平台、若干无线监测传感器以及若干道混凝土支撑伺服系统，所述若干道混凝土支撑伺服系统由上至下设置于深大基坑内，每道混凝土支撑伺服系统包括混凝土支撑、若干液压千斤顶以及液压伺服控制系统，所述基坑分析平台分别与无线监测传感器以及液压伺服控制系统连接，所述围护结构的内侧设有围檩，所述围檩对应混凝土支撑处的下方设置围檩托板，围檩以及围檩托板的外侧面分别与围护结构固定连接，所述围檩上远离围护结构的一侧对应混凝土支撑处设置凹槽，所述凹槽面向对应的混凝土支撑侧开口且向上开口，凹槽的底面上铺设一隔离钢板，在隔离钢板上方铺设滑移层，混凝土支撑的一端伸入凹槽内并位于滑移层上，所述搁板设置于所述滑移层上并与围檩固定连接，支座箱设置于搁板上，液压千斤顶设置于支座箱内，在支座箱两侧对称设置用于保证液压千斤顶中心轴与混凝土支撑中心轴同轴的支座限位块，液压千斤顶与液压伺服控制系统连接并受液压伺服控制系统控制，所述无线监测传感器埋置于围护结构内并能够测量围护结构变形量，基坑分析平台接收来自无线监测传感器测得的围护结构变形量，基坑分析平台根据围护结构变形量计算得出各液压千斤顶的加载轴力数值，并向液压伺服控制系统下达指令，通过液压伺服控制系统自动调整各液压千斤顶的加载轴力，实现各道混凝土支撑对应的液压千斤顶轴力的智能化加载。

优选的，在上述的深大基坑混凝土支撑伺服体系中，所述混凝土支撑包括中部条状部分以及设置于中部条状部分两端的三叉型部分，所述三叉型部分包括中部杆以及两斜撑杆，所述中部杆与所述中部条状部分的中心轴共线，所述混凝土支撑中心轴与围护结构之间的夹角β是指所述斜撑杆的中心轴与围护结构之间的夹角，所述中部杆以及两斜撑杆的外侧端分别伸入对应的凹槽内。

优选的，在上述的深大基坑混凝土支撑伺服体系中，在混凝土支撑上方进行支撑区域回填土施工，在所述支撑区域回填土上方铺设垫层钢板，作为液压千斤顶及支座箱的安装临时通道，所述预埋钢板预先设置于混凝土支撑的端部，通过设置预埋钢板能够提高混凝土支撑的端部刚度，有效传递伺服控制体系施加的端部轴力。

优选的，在上述的深大基坑混凝土支撑伺服体系中，所述支座箱包括底板、两侧板、支座钢板、以及盖板，所述两侧板的底部分别设置于所述底板的左右两侧，所述支座钢板设置于所述底板上，所述液压千斤顶设置于所述支座钢板上，所述支座钢板的上部设有一弧形槽，所述弧形槽与所述液压千斤顶的外轮廓相匹配的，所述盖板可拆卸式设置于两侧板的上部。

优选的，在上述的深大基坑混凝土支撑伺服体系中，通过在凹槽对应的围檩托板上开槽，使得液压千斤顶的中心轴和对应的混凝土支撑的中心轴共轴。

本发明还公开了一种深大基坑混凝土支撑伺服体系的施工方法，包括如下步骤：

S1，根据基坑设计图纸进行土方开挖，达到混凝土支撑设计深度后，支设用于浇筑混凝土支撑、围檩、围檩托板以及搁板的模板，所述围檩设置于围护结构的内侧，所述围檩对应混凝土支撑处的下方设置围檩托板，围檩以及围檩托板的外侧面分别与围护结构固定连接，所述围檩上远离围护结构的一侧对应混凝土支撑处设置凹槽，所述凹槽面向对应的混凝土支撑开口且向上开口，凹槽的底面上铺设一隔离钢板，在隔离钢板上方铺设滑移层，混凝土支撑的一端伸入凹槽内并位于滑移层上，所述搁板设置于所述滑移层上并与围檩固定连接；

S2，进行基坑混凝土支撑、围檩、围檩托板以及搁板的同步浇筑施工，并在围护结构与围檩间设置吊筋；

S3，待混凝土支撑以及围檩托板达到强度要求后，在混凝土支撑上方进行支撑区域回填土施工；

S4，进行后靠钢板施工，通过吊装机械在支撑区域回填土上行驶吊运进行支座箱的安装就位，所述后靠钢板竖向设置于搁板上，且后靠钢板贴合设置于围檩上远离围护结构的一侧，并将支座箱设置于对应的凹槽内，支座箱内设置液压千斤顶，在支座箱两侧对称设置用于保证液压千斤顶中心轴与混凝土支撑中心轴同轴的支座限位块，液压千斤顶与液压伺服控制系统连接并受液压伺服控制系统控制；

S5，支座箱全部就位后，通过液压伺服控制系统对液压千斤顶预加轴力，使得液压千斤顶前部与混凝土支撑之间顶紧，液压千斤顶后部与后靠钢板紧密贴合无缝隙；

S6，结合现场监测数据，进行轴力逐级加载，通过液压伺服控制系统自动调控液压千斤顶所施加的轴力大小，控制基坑后续施工过程的围护结构变形量；

S7，进行下层土方开挖，重复循环步骤S1～S6，进行基坑下方各道混凝土支撑伺服系统的施工与轴力加载。

优选的，在步骤S6中，所述围护结构变形量通过埋置于围护结构内的无线监测传感器进行测量，且该无线监测传感器能够实现物理信号与数据的转换及数据无线传输功能，所述围护结构变形量通过无线监测传感器传输至基坑分析平台，基坑分析平台计算得出液压千斤顶的加载轴力数值，并向液压伺服控制系统下达指令，通过液压伺服控制系统调整液压千斤顶的加载轴力，实现各道支撑位置处液压千斤顶轴力加载智能化。

优选的，在步骤S6中，当混凝土支撑的中心轴与所述围护结构垂直时，所述液压千斤顶的加载轴力数值采用公式一计算，所述公式一如下：

其中，F_i表示第i道混凝土支撑液压千斤顶轴力；α为修正系数，与支撑道数等有关；E为混凝土材料变形模量；I为围护结构截面惯性矩；δ_i为第i道混凝土支撑位置处围护结构变形量；H为围护结构深度。

优选的，在步骤S6中，当混凝土支撑的中心轴与所述围护结构斜交时，所述液压千斤顶的加载轴力数值采用公式二计算，所述公式二如下：

其中，F_i表示第i道混凝土支撑液压千斤顶轴力；α为修正系数，与支撑道数等有关；E为混凝土材料变形模量；I为围护结构截面惯性矩；δ_i为第i道混凝土支撑位置处围护结构变形量；H为围护结构深度，β为混凝土支撑中心轴与围护结构之间的夹角。

本发明提供的一种深大基坑混凝土支撑伺服体系的施工方法，一方面，采用混凝土支撑与液压千斤顶相结合的方法，使得混凝土支撑伺服体系具有结构刚度大、布置灵活、安全性高的特点，而且通过埋置于围护结构内的无线监测传感器实时测量围护结构变形量，基坑分析平台接收来自无线监测传感器测得的围护结构变形量，根据围护结构变形量计算得出各液压千斤顶的加载轴力数值，并向液压伺服控制系统下达指令，通过液压伺服控制系统自动调整各液压千斤顶的加载轴力，实现各道混凝土支撑对应的液压千斤顶轴力的智能化加载，可以对混凝土支撑变形及轴力进行主动控制，以限制基坑围护结构变形，减小基坑开挖施工对周边环境的扰动。另一方面，通过将所述围檩对应混凝土支撑处的下方设置围檩托板，在围檩上远离围护结构的一侧对应混凝土支撑处设置凹槽，凹槽的底面上铺设一隔离钢板，在隔离钢板上方铺设滑移层，混凝土支撑的一端伸入凹槽内并位于滑移层上，通过设置滑移层能够大幅降低变形调控中混凝土支撑滑移的摩擦力，使得混凝土支撑能够在液压千斤顶的作用下相对隔离钢板滑移，从而实现深大基坑混凝土支撑轴力的主动控制，有效限制基坑开挖过程中围护结构变形，满足基坑绿色化施工微变形、微扰动的要求。再一方面，通过在所述围檩上远离围护结构的一侧对应混凝土支撑处设置凹槽，所述凹槽面向对应的混凝土支撑侧开口且向上开口，并将支座箱设置于对应的凹槽的滑移层上，支座箱内设置液压千斤顶，通过液压伺服控制系统自动调整各液压千斤顶4的加载轴力，使得液压千斤顶前部与混凝土支撑之间顶紧，液压千斤顶后部与后靠钢板紧密贴合无缝隙，混凝土支撑在液压千斤顶的作用下能够相对隔离钢板滑移，从而使得该混凝土支撑将自身的反作用力经围檩传递给围护结构，不但可以增加围檩和围护结构之间的连接紧密度，可有效避免围檩与围护结构发生脱开现象，而且液压千斤顶的作用力直接作用于混凝土支撑，避免液压千斤顶通过围檩传递荷载给混凝土支撑从而导致围檩发生破坏，有利于充分发挥混凝土支撑承载能力，并且由于围檩呈闭合状设置于围护结构的内侧，可以分散混凝土支撑对围护结构的反作用力，提高围护结构的稳定性，减小基坑围护结构变形。

附图说明

图1是一种深大基坑混凝土支撑伺服体系的结构示意图。

图2是一种深大基坑混凝土支撑伺服体系的施工方法在步骤S1时的结构示意图。

图3是一种深大基坑混凝土支撑伺服体系的施工方法在步骤S4时的结构示意图。

图4是一种深大基坑混凝土支撑伺服体系的施工方法在步骤S5时的结构示意图。

图5是图4的A-A剖视图。

图6是一种深大基坑混凝土支撑伺服体系的施工方法在步骤S6时的结构示意图。

图7混凝土支撑平面示意图(图6是图7的B-B剖视图)。

图中：1—混凝土支撑、1.0—中部条状部分、1.1—中部杆、1.2—斜撑杆、2—围檩、3—围护结构、4—液压千斤顶、5—隔离钢板、6—支座限位块、7—支座箱、701-底板、702-侧板、703—支座钢板、704—盖板、705—加劲板、8—预埋钢板、9—围檩托板、10—搁板、11—滑移层、12—后靠钢板、13—下层土方、14—吊筋、15—回填土、16—垫层钢板、17—吊装机械。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。以下将由所列举之实施例结合附图，详细说明本发明的技术内容及特征。需另外说明的是，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。

请参阅图1至图7，本实施例公开了一种深大基坑混凝土支撑伺服体系，其包括基坑分析平台(未图示)、若干无线监测传感器(未图示)以及若干道混凝土支撑伺服系统，所述若干道混凝土支撑伺服系统由上至下设置于深大基坑内，每道混凝土支撑伺服系统包括混凝土支撑1、若干液压千斤顶4以及液压伺服控制系统(未图示)，所述基坑分析平台分别与无线监测传感器以及混凝土支撑伺服系统连接，所述围护结构3的内侧设有围檩2，所述围檩2对应混凝土支撑1处的下方设置围檩托板9，围檩2以及围檩托板9的外侧面分别与围护结构3固定连接，所述围檩2上远离围护结构3的一侧对应混凝土支撑1处设置凹槽，所述凹槽面向对应的混凝土支撑1侧开口且向上开口，凹槽的底面上铺设一隔离钢板5，在隔离钢板5上方铺设滑移层11，混凝土支撑1的一端伸入凹槽内并位于滑移层11上，所述搁板10设置于所述滑移层11上并与围檩2固定连接，支座箱7设置于搁板10上，液压千斤顶4设置于支座箱7内，在支座箱7两侧对称设置用于保证液压千斤顶4中心轴与混凝土支撑1中心轴同轴的支座限位块6，液压千斤顶4与液压伺服控制系统连接并受液压伺服控制系统控制，所述无线监测传感器埋置于围护结构3内并能够测量围护结构3变形量，基坑分析平台接收来自无线监测传感器测得的围护结构3变形量，基坑分析平台根据围护结构3变形量计算得出各液压千斤顶4的加载轴力数值，并向液压伺服控制系统下达指令，通过液压伺服控制系统自动调整各液压千斤顶4的加载轴力，混凝土支撑1能够在液压千斤顶4的作用下相对隔离钢板5滑移，实现各道混凝土支撑1对应的液压千斤顶4轴力的智能化加载。

本发明提供的一种深大基坑混凝土支撑伺服体系，一方面，采用混凝土支撑1与液压千斤顶4相结合的方法，使得混凝土支撑伺服体系具有结构刚度大、布置灵活、安全性高的特点，而且通过埋置于围护结构3内的无线监测传感器实时测量围护结构变形量，基坑分析平台接收来自无线监测传感器测得的围护结构变形量，根据围护结构变形量计算得出各液压千斤顶4的加载轴力数值，并向液压伺服控制系统下达指令，通过液压伺服控制系统自动调整各液压千斤顶4的加载轴力，实现各道混凝土支撑1对应的液压千斤顶4轴力的智能化加载，对混凝土支撑1变形及轴力进行主动控制，以限制基坑围护结构3变形，减小基坑开挖施工对周边环境的扰动。另一方面，通过将所述围檩2对应混凝土支撑1处的下方设置用于支撑液压千斤顶4以及支座箱7的围檩托板9，在围檩2上远离围护结构3的一侧对应混凝土支撑1处设置凹槽，凹槽的底面上铺设隔离钢板5，在隔离钢板5上方铺设滑移层11，混凝土支撑的一端伸入凹槽内并位于滑移层上，通过设置滑移层11能够大幅降低变形调控中混凝土支撑1滑移的摩擦力，使得混凝土支撑1能够在液压千斤顶4的作用下相对隔离钢板5滑移，从而实现深大基坑混凝土支撑1轴力的主动控制，有效限制基坑开挖过程中围护结构3变形，满足基坑绿色化施工微变形、微扰动的要求。再一方面，通过在所述围檩2上远离围护结构3的一侧对应混凝土支撑1处设置凹槽，所述凹槽面向对应的混凝土支撑1侧开口且向上开口，并将支座箱7设置于对应的凹槽的滑移层上，支座箱7内设置液压千斤顶4，通过液压伺服控制系统自动调整各液压千斤顶4的加载轴力，使得液压千斤顶4前部与混凝土支撑1之间顶紧，液压千斤顶4后部与后靠钢板12紧密贴合无缝隙，混凝土支撑1在液压千斤顶4的作用下能够相对隔离钢板5滑移，从而使得该混凝土支撑1可以将混凝土支撑1的反作用力经围檩2传递给围护结构3，不但可以增加围檩2和围护结构3之间的连接紧密度，可有效避免围檩2与围护结构3发生脱开，而且液压千斤顶4的作用力直接作用于混凝土支撑1，避免液压千斤顶4通过围檩2传递荷载给混凝土支撑1从而导致围檩2发生破坏，有利于充分发挥混凝土支撑1承载能力；并且由于围檩2呈闭合状设置于围护结构3的内侧，可以分散混凝土支撑1对围护结构3的反作用力，提高围护结构3的稳定性，减小基坑围护结构3变形。

优选的，在上述的深大基坑混凝土支撑伺服体系中，所述混凝土支撑1包括中部条状部分1.0以及设置于中部条状部分1.0两端的三叉型部分，所述三叉型部分包括中部杆1.1以及两斜撑杆1.2，所述中部杆1.1与所述中部条状部分1.0的中心轴共线，所述混凝土支撑1中心轴与围护结构3之间的夹角β是指所述斜撑杆1.2的中心轴与围护结构3之间的夹角，所述中部杆1.1以及两斜撑杆1.2的外侧端分别伸入对应的凹槽内。通过采用上述结构的混凝土支撑1，可以分散混凝土支撑1对围檩2的反作用力，减小应力集中发生的概率，在保护围檩2的同时，限制围护结构33的变形。

优选的，在上述的深大基坑混凝土支撑伺服体系中，在支座箱7两侧对称设置用于保证液压千斤顶4中心轴与混凝土支撑1中心轴同轴的支座限位块6，以确保液压千斤顶4与混凝土支撑1的整体强度和有效传力。

优选的，在上述的深大基坑混凝土支撑伺服体系中，在混凝土支撑1上方进行支撑区域回填土15施工，在所述支撑区域回填土15上方铺设垫层钢板16，作为液压千斤顶4及支座箱7的安装临时通道，方便吊装机械17在支撑区域回填土15上行驶，提高施工效率。

优选的，在上述的深大基坑混凝土支撑伺服体系中，通过在凹槽对应的围檩托板9上开槽，使得液压千斤顶4的中心轴和对应的混凝土支撑1的中心轴共轴，提高混凝土支撑的稳定性。

优选的，在上述的深大基坑混凝土支撑伺服体系中，所述的支座箱7包括底板701、两侧板702、支座钢板703、以及盖板704，所述两侧板702的底部分别设置于所述底板701的左右两侧，所述支座钢板703设置于所述底板701上，所述液压千斤顶4设置于所述支座钢板703上，所述支座钢板703的上部设有一弧形槽，所述弧形槽与所述液压千斤顶4的外轮廓相匹配的，所述盖板704可拆卸式设置于两侧板702的上部，所述底板701与侧板702的外侧以及底板701与侧板702的连接处分别设有若干加劲板705。

优选的，还包括预埋钢板8，所述预埋钢板8预先设置于混凝土支撑1的端部，通过设置预埋钢板8能够提高混凝土支撑1的端部刚度，有效传递液压千斤顶4施加的端部轴力。

优选的，本实施例中，基坑混凝土支撑1、围檩2、围檩托板9以及搁板10的同步浇筑施工，以加快基坑支撑体系成型速度。此外，在围护结构3与围檩2间设置吊筋14，以提高围檩2的稳定性和安全性。

请继续参阅图1至图7，本实施例公开了如上所述的一种深大基坑混凝土支撑伺服体系的施工方法，包括如下步骤：

S1，根据基坑设计图纸进行土方开挖，达到混凝土支撑1设计深度后，支设用于浇筑混凝土支撑1、围檩2、围檩托板9以及搁板10的模板，所述围檩2设置于围护结构3的内侧，所述围檩2对应混凝土支撑1处的下方设置围檩托板9，围檩2以及围檩托板9的外侧面分别与围护结构3固定连接，所述围檩2上远离围护结构的一侧对应混凝土支撑1处设置凹槽，所述凹槽面向对应的混凝土支撑1开口且向上开口，凹槽的底面上铺设一隔离钢板5，在隔离钢板5上方铺设滑移层11，混凝土支撑1的一端伸入凹槽内并位于滑移层11上，所述搁板10设置于所述滑移层11上并与围檩2固定连接。

S2，进行基坑混凝土支撑1、围檩2、围檩托板9以及搁板10的同步浇筑施工，以加快基坑支撑体系成型速度，并在围护结构3与围檩2间设置吊筋14，以提高围檩2的稳定性和安全性。

S3，待混凝土支撑1以及围檩托板9达到强度要求后，在混凝土支撑1上方进行支撑区域回填土15施工。

S4，进行后靠钢板12施工，通过吊装机械17在支撑区域回填土15上行驶吊运进行支座箱7的安装就位，所述后靠钢板12竖向设置于搁板10上，且后靠钢板12贴合设置于围檩2上远离围护结构3的一侧，并将支座箱7设置于对应的凹槽的滑移层11上，支座箱7内设置液压千斤顶4，在支座箱7两侧对称设置用于保证液压千斤顶4中心轴与混凝土支撑1中心轴同轴的支座限位块6，液压千斤顶4与液压伺服控制系统(未图示)连接并受液压伺服控制系统控制。通过设置支座限位块6保证液压千斤顶4中心轴与混凝土支撑1中心轴同轴，从而使得结构受力合理、明确。

S5，支座箱7全部就位后，通过液压伺服控制系统对液压千斤顶预加轴力，使得液压千斤顶4前部与混凝土支撑1之间顶紧，液压千斤顶4后部与后靠钢板12紧密贴合无缝隙。

S6，结合现场监测数据，进行轴力逐级加载，通过液压伺服控制系统自动调控液压千斤顶4所施加的轴力大小，控制基坑后续施工过程的围护结构3变形量。在液压伺服控制系统自动调控液压千斤顶4所施加的轴力大小过程中，混凝土支撑1能够在液压千斤顶4的作用下相对隔离钢板5滑移。

S7，进行下层土方13开挖，重复循环步骤S1～S6，进行基坑下方各道混凝土支撑伺服系统的施工与轴力加载。

优选的，在步骤S4中，所述的支座箱7包括底板701、两侧板702、支座钢板703、以及盖板704，所述两侧板702的底部分别设置于所述底板701的左右两侧，所述支座钢板703设置于所述底板701上，所述液压千斤顶4设置于所述支座钢板703上，所述支座钢板703的上部设有一弧形槽，所述弧形槽与所述液压千斤顶4的外轮廓相匹配的，所述盖板704可拆卸式设置于两侧板702的上部，所述底板701与侧板702的外侧以及底板701与侧板702的连接处分别设有若干加劲板705。

优选的，在步骤S1中，所述滑移层11采用能够降低混凝土支撑滑移摩檫力的材料，本实施例中滑移层11采用油布，能够大幅降低变形调控中混凝土支撑1滑移的摩擦力，使得混凝土支撑1能够在液压千斤顶4的作用下相对隔离钢板5滑移，从而实现深大基坑混凝土支撑1轴力的主动控制，有效限制基坑开挖过程中围护结构3变形。

优选的，在步骤S6中，所述围护结构3变形量通过埋置于围护结构3内的无线监测传感器(未图示)进行测量，且该无线监测传感器能够实现物理信号与数据的转换及数据无线传输功能。

优选的，在步骤S6中，所述围护结构3变形量通过无线监测传感器传输至基坑分析平台，基坑分析平台计算得出液压千斤顶4的加载轴力数值，并向液压伺服控制系统下达指令，通过液压伺服控制系统调整液压千斤顶4的加载轴力，实现各道支撑位置处液压千斤顶4轴力加载智能化。

优选的，在步骤S6中，当混凝土支撑1的中心轴与所述围护结构3垂直时，所述液压千斤顶4的加载轴力数值采用公式一计算，所述公式一如下：

其中，F_i表示第i道混凝土支撑1液压千斤顶4轴力；α为修正系数，与支撑道数等有关；E为混凝土材料变形模量；I为围护结构3截面惯性矩；δ_i为第i道混凝土支撑1位置处围护结构3变形量；H为围护结构3深度。

优选的，在步骤S6中，当混凝土支撑1的中心轴与所述围护结构3斜交时，所述液压千斤顶4的加载轴力数值采用公式二计算，所述公式二如下：

其中，F_i表示第i道混凝土支撑1液压千斤顶4轴力；α为修正系数，与支撑道数等有关；E为混凝土材料变形模量；I为围护结构3截面惯性矩；δ_i为第i道混凝土支撑1位置处围护结构3变形量；H为围护结构3深度，β为混凝土支撑1中心轴与围护结构3之间的夹角。

本发明通过公式一加载调整与所述围护结构3垂直的混凝土支撑1对应的液压千斤顶4的加载轴力数值，通过公式二加载调整与所述围护结构3斜交的混凝土支撑1对应的液压千斤顶4的加载轴力数值，可以根据不同开挖工况下围护结构3的实时变形量，精准、高效地调整各层混凝土支撑1液压千斤顶4加载轴力，避免液压千斤顶4轴力加载浪费，降低各道混凝土支撑1间围护结构3的层间变形，提高基坑施工安全性。

优选的，在步骤S1中，进行预埋钢板8的就位施工，所述预埋钢板8预先设置于混凝土支撑1的端部，通过设置预埋钢板8能够提高混凝土支撑1的端部刚度，有效传递液压千斤顶4施加的端部轴力。

在步骤S4中，通过吊装机械17在支撑区域回填土15上行驶吊运进行支座箱7的安装就位，从而提高支座箱7的安装效率，降低支座箱7的安装难度。

优选的，在步骤S3中，在支撑区域回填土15上方铺设垫层钢板16，作为安装支座箱7和液压千斤的顶临时通道，方便吊装机械17在支撑区域回填土15上行驶，提高施工效率。

优选的，所述混凝土支撑1包括中部条状部分1.0以及设置于中部条状部分两端的三叉型部分，所述三叉型部分包括中部杆1.1以及两斜撑杆1.2，所述中部杆1.2与所述中部条状部分1.0的中心轴共线，对应中部杆1.1的液压千斤顶4的加载轴力数值采用公式一计算，对应斜撑杆1.2的液压千斤顶4的加载轴力数值采用公式二计算，所述混凝土支撑1中心轴与围护结构3之间的夹角β是指所述斜撑杆1.2的中心轴与围护结构3之间的夹角，所述斜撑杆1.2的中心轴与中部杆1.1之间的夹角等于(90-β)，所述中部杆1.1以及两斜撑杆1.2的外侧端分别伸入对应的凹槽内。通过采用上述结构的混凝土支撑1，可以分散混凝土支撑1对围檩2的反作用力，减小应力集中发生的概率，在保护围檩2的同时，限制围护结构3的变形。

优选的，液压千斤顶4轴力加载之前，为克服混凝土支撑1与滑移层11之间的摩擦力，初始一段时间内，液压千斤顶4轴力应适当提高，待混凝土支撑1稳定不再滑动时，再逐渐减小液压千斤顶4轴力至计算值。

综上所述，本发明提供的一种深大基坑混凝土支撑伺服体系及其方法，一方面，采用混凝土支撑1与液压千斤顶4相结合的方法，使得混凝土支撑伺服体系具有结构刚度大、布置灵活、安全性高的特点，而且通过埋置于围护结构3内的无线监测传感器实时测量围护结构变形量，基坑分析平台接收来自无线监测传感器测得的围护结构变形量，根据围护结构变形量计算得出各液压千斤顶4的加载轴力数值，并向液压伺服控制系统下达指令，通过液压伺服控制系统自动调整各液压千斤顶4的加载轴力，实现各道混凝土支撑1对应的液压千斤顶4轴力的智能化加载，对混凝土支撑1变形及轴力进行主动控制，以限制基坑围护结构3变形，减小基坑开挖施工对周边环境的扰动。另一方面，通过将所述围檩2对应混凝土支撑1处的下方设置围檩托板9，所述围檩2上远离围护结构3的一侧对应混凝土支撑1处设置凹槽，所述凹槽面向对应的混凝土支撑1侧开口且向上开口，凹槽的底面上铺设一隔离钢板5，在隔离钢板5上方铺设滑移层11，混凝土支撑1的一端伸入凹槽内并位于滑移层11上，通过设置滑移层11能够大幅降低变形调控中混凝土支撑1滑移的摩擦力，使得混凝土支撑1能够在液压千斤顶4的作用下相对隔离钢板5滑移，从而实现深大基坑混凝土支撑1轴力的主动控制，有效限制基坑开挖过程中围护结构3变形，满足基坑绿色化施工微变形、微扰动的要求。再一方面，通过所述围檩2上远离围护结构3的一侧对应混凝土支撑1处设置凹槽，所述凹槽面向对应的混凝土支撑1侧开口且向上开口，凹槽的底面上铺设一隔离钢板5，在隔离钢板5上方铺设滑移层11，混凝土支撑1的一端伸入凹槽内并位于滑移层11上，并将支座箱7设置于对应的凹槽的滑移层11上，支座箱7内设置液压千斤顶4，支座箱7全部就位后，通过液压伺服控制系统自动调整各液压千斤顶4的加载轴力，使得液压千斤顶4前部与混凝土支撑1之间顶紧，液压千斤顶4后部与后靠钢板12紧密贴合无缝隙，使得该混凝土支撑1可以将自身的反作用力经围檩2传递给围护结构3，不但可以增加围檩2和围护结构3之间的连接紧密度，有效避免围檩2与围护结构3脱开，而且液压千斤顶4的作用力直接作用于混凝土支撑1，避免液压千斤顶4通过围檩2传递荷载给混凝土支撑1从而导致围檩2发生破坏，有利于充分发挥混凝土支撑1承载能力，并且由于围檩2呈闭合状设置于围护结构3的内侧，可以分散混凝土支撑1对围护结构3的反作用力，提高围护结构3的稳定性，减小基坑围护结构3的变形。

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)

1.一种深大基坑混凝土支撑伺服体系，其特征在于：包括基坑分析平台、若干无线监测传感器以及若干道混凝土支撑伺服系统，所述若干道混凝土支撑伺服系统由上至下设置于深大基坑内，每道混凝土支撑伺服系统包括混凝土支撑、若干液压千斤顶以及液压伺服控制系统，所述基坑分析平台分别与无线监测传感器以及液压伺服控制系统连接，所述围护结构的内侧设有围檩，且所述围檩对应混凝土支撑处的下方设置围檩托板，围檩以及围檩托板的外侧面分别与围护结构固定连接，所述围檩上远离围护结构的一侧对应混凝土支撑处设置凹槽，所述凹槽面向对应的混凝土支撑侧开口且向上开口，凹槽的底面上铺设一隔离钢板，在隔离钢板上方铺设滑移层，混凝土支撑的一端伸入凹槽内并位于滑移层上，所述搁板设置于所述滑移层上并与围檩固定连接，支座箱设置于搁板上，液压千斤顶设置于支座箱内，在支座箱两侧对称设置用于保证液压千斤顶中心轴与混凝土支撑中心轴同轴的支座限位块，液压千斤顶与液压伺服控制系统连接并受液压伺服控制系统控制，所述无线监测传感器埋置于围护结构内并能够测量围护结构变形量，基坑分析平台接收来自无线监测传感器测得的围护结构变形量，基坑分析平台根据围护结构变形量计算得出各液压千斤顶的加载轴力数值，并向液压伺服控制系统下达指令，通过液压伺服控制系统自动调整各液压千斤顶的加载轴力，实现各道混凝土支撑对应的液压千斤顶轴力的智能化加载。

2.根据权利要求1所述的一种深大基坑混凝土支撑伺服体系，其特征在于：所述混凝土支撑包括中部条状部分以及设置于中部条状部分两端的三叉型部分，所述三叉型部分包括中部杆以及两斜撑杆，所述中部杆与所述中部条状部分的中心轴共线，所述混凝土支撑中心轴与围护结构之间的夹角β是指所述斜撑杆的中心轴与围护结构之间的夹角，所述中部杆以及两斜撑杆的外侧端分别伸入对应的凹槽内。

3.根据权利要求1所述的一种深大基坑混凝土支撑伺服体系，其特征在于：在混凝土支撑上方进行支撑区域回填土施工，在所述支撑区域回填土上方铺设垫层钢板，作为液压千斤顶及支座箱的安装临时通道。

4.根据权利要求1所述的一种深大基坑混凝土支撑伺服体系，其特征在于：所述预埋钢板预先设置于混凝土支撑的端部，通过设置预埋钢板能够提高混凝土支撑的端部刚度，有效传递伺服控制体系施加的端部轴力。

5.根据权利要求1所述的一种深大基坑混凝土支撑伺服体系，其特征在于：所述支座箱包括底板、两侧板、支座钢板、以及盖板，所述两侧板的底部分别设置于所述底板的左右两侧，所述支座钢板设置于所述底板上，所述液压千斤顶设置于所述支座钢板上，所述支座钢板的上部设有一弧形槽，所述弧形槽与所述液压千斤顶的外轮廓相匹配的，所述盖板可拆卸式设置于两侧板的上部。

6.根据权利要求1所述的一种深大基坑混凝土支撑伺服体系，其特征在于：通过在凹槽对应的围檩托板上开槽，使得液压千斤顶的中心轴和对应的混凝土支撑的中心轴共轴。

7.一种深大基坑混凝土支撑伺服体系的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，根据基坑设计图纸进行土方开挖，达到混凝土支撑设计深度后，支设用于浇筑混凝土支撑、围檩、围檩托板以及搁板的模板，所述围檩设置于围护结构的内侧，所述围檩对应混凝土支撑处的下方设置围檩托板，围檩以及围檩托板的外侧面分别与围护结构固定连接，所述围檩上远离围护结构的一侧对应混凝土支撑处设置凹槽，所述凹槽面向对应的混凝土支撑开口且向上开口，凹槽的底面上铺设一隔离钢板，在隔离钢板上方铺设滑移层，混凝土支撑的一端伸入凹槽内并位于滑移层上，所述搁板设置于所述滑移层上并与围檩固定连接；

S2，进行基坑混凝土支撑、围檩、围檩托板以及搁板的施工，并在围护结构与围檩间设置吊筋；

S3，待混凝土支撑以及围檩托板达到强度要求后，在混凝土支撑上方进行支撑区域回填土施工；

S4，进行后靠钢板施工，通过吊装机械在支撑区域回填土上行驶吊运进行支座箱的安装就位，所述后靠钢板竖向设置于搁板上，且后靠钢板贴合设置于围檩上远离围护结构的一侧，并将支座箱设置于对应的凹槽内，支座箱内设置液压千斤顶，在支座箱两侧对称设置用于保证液压千斤顶中心轴与混凝土支撑中心轴同轴的支座限位块，液压千斤顶与液压伺服控制系统连接并受液压伺服控制系统控制；

S5，支座箱全部就位后，通过液压伺服控制系统对液压千斤顶预加轴力，使得液压千斤顶前部与混凝土支撑之间顶紧，液压千斤顶后部与后靠钢板紧密贴合无缝隙；

S6，结合现场监测数据，进行轴力逐级加载，通过液压伺服控制系统自动调控液压千斤顶所施加的轴力大小，控制基坑后续施工过程的围护结构变形量；

S7，进行下层土方开挖，重复循环步骤S1～S6，进行基坑下方各道混凝土支撑伺服系统的施工与轴力加载。

8.根据权利要求7所述的一种深大基坑混凝土支撑伺服体系的施工方法，其特征在于：在步骤S6中，所述围护结构变形量通过埋置于围护结构内的无线监测传感器进行测量，且该无线监测传感器能够实现物理信号与数据的转换及数据无线传输功能，所述围护结构变形量通过无线监测传感器传输至基坑分析平台，基坑分析平台计算得出液压千斤顶的加载轴力数值，并向液压伺服控制系统下达指令，通过液压伺服控制系统调整液压千斤顶的加载轴力，实现各道支撑位置处液压千斤顶轴力加载智能化。

9.根据权利要求7所述的一种深大基坑混凝土支撑伺服体系的施工方法，其特征在于：在步骤S6中，当混凝土支撑的中心轴与所述围护结构垂直时，所述液压千斤顶的加载轴力数值采用公式一计算，所述公式一如下：

其中，F_i表示第i道混凝土支撑液压千斤顶轴力；α为修正系数，与支撑道数等有关；E为混凝土材料变形模量；I为围护结构截面惯性矩；δ_i为第i道混凝土支撑位置处围护结构变形量；H为围护结构深度。

10.根据权利要求7所述的一种深大基坑混凝土支撑伺服体系的施工方法，其特征在于：在步骤S6中，当混凝土支撑的中心轴与所述围护结构斜交时，所述液压千斤顶的加载轴力数值采用公式二计算，所述公式二如下：

其中，F_i表示第i道混凝土支撑液压千斤顶轴力；α为修正系数，与支撑道数等有关；E为混凝土材料变形模量；I为围护结构截面惯性矩；δ_i为第i道混凝土支撑位置处围护结构变形量；H为围护结构深度，β为混凝土支撑中心轴与围护结构之间的夹角。

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