深基坑混凝土支撐溫控式軸力補償方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及巖土工程中深基坑施工領(lǐng)域，尤其是一種深基坑混凝土支撐溫控式軸力補償方法，其特征在于：通過對混凝土支撐進(jìn)行加熱以改變其溫度從而對所述混凝土支撐的軸力進(jìn)行補償。本發(fā)明的優(yōu)點是：解決了混凝土支撐不能施加軸力的難題，能夠?qū)崟r監(jiān)控支撐端圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，并根據(jù)每根支撐端圍護(hù)的變形調(diào)整每根支撐軸力，提高了混凝土支撐靈活性，有效地控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移，確保周邊構(gòu)筑物及管線安全，本發(fā)明支撐可靠度大，施工簡便，造價低廉，適用于環(huán)境保護(hù)等級要求較高的基坑工程。
【專利說明】
深基坑混凝土支撐溫控式軸力補償方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及巖土工程中深基坑施工領(lǐng)域，尤其是一種深基坑混凝土支撐溫控式軸力補償方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城鎮(zhèn)化的不斷深入，人口的增長，現(xiàn)今的城市空間稀缺，地下空間的開發(fā)和利用成為解決城市空間問題的一大趨勢，且基坑逐漸往深、大方向發(fā)展，周邊環(huán)境保護(hù)要求也越來越高，如何在開發(fā)地下空間時保證基坑本身安全及降低對周邊已有構(gòu)筑物、管線的影響一直是地下空間開發(fā)過程中需要解決的重要問題。
[0003]在沿海軟土地區(qū)，對于深大基坑常采用內(nèi)支撐的圍護(hù)形式，深基坑工程中的水平內(nèi)支撐主要有鋼筋混凝土支撐和鋼支撐兩種形式，鋼支撐的優(yōu)點在于自重小，安裝迅速，并已經(jīng)實現(xiàn)了實時施加預(yù)應(yīng)力技術(shù)，但鋼支撐整體剛度較差，安裝節(jié)點比較多，當(dāng)節(jié)點構(gòu)造不合理或者施工不當(dāng)是容易造成較大的變形甚至造成事故。現(xiàn)澆混凝土支撐具有較大的整體剛度，節(jié)點連接牢靠，適應(yīng)性強，可靠度大等優(yōu)點，其不足之處除自重大、形成和拆除時間長等缺點外，不能調(diào)整混凝土支撐軸力是混凝土支撐的一大弱點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了深基坑混凝土支撐溫控式軸力補償方法，利用混凝土熱脹冷縮原理，通過改變混凝土溫度對混凝土支撐軸力進(jìn)行補償。
[0005]本發(fā)明目的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成:
一種深基坑混凝土支撐溫控式軸力補償方法，其特征在于:通過對混凝土支撐進(jìn)行加熱以改變其溫度從而對所述混凝土支撐的軸力進(jìn)行補償。
[0006]對所述混凝土支撐的進(jìn)行加熱是以所述混凝土支撐端部的位移量為依據(jù)的，當(dāng)所述混凝土支撐端部的位移量大于其允許值，對所述混凝土支撐進(jìn)行加熱，當(dāng)所述混凝土支撐端部的位移量小于等于其允許值，停止對所述混凝土支撐進(jìn)行加熱。
[0007]所述加熱指的是分次加熱，其中每級加熱的程度是以一次加熱對所述混凝土支撐所補償?shù)妮S力所引起的端部位移量為依據(jù)的。
[0008]通過測量所述混凝土支撐的溫度并結(jié)合所述混凝土支撐端部的位移變化判斷所述加熱對所述混凝土支撐的軸力的影響。
[0009]通過在所述混凝土支撐的內(nèi)部安裝加熱裝置或在所述混凝土支撐的外圍安裝加熱裝置或兩者的組合來對所述混凝土支撐進(jìn)行加熱。
[0010]在所述混凝土支撐上設(shè)置導(dǎo)熱裝置，通過對所述導(dǎo)熱裝置進(jìn)行加熱以使所述混凝土支撐受熱均勻。
[0011 ]在所述混凝土支撐外圍設(shè)置保溫裝置，通過所述保溫裝置對所述混凝土支撐進(jìn)行保溫。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點是:解決了混凝土支撐不能施加軸力的難題，能夠?qū)崟r監(jiān)控支撐端圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，并根據(jù)每根支撐端圍護(hù)的變形調(diào)整每根支撐軸力，提高了混凝土支撐靈活性，有效地控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移，確保周邊構(gòu)筑物及管線安全，本發(fā)明支撐可靠度大，施工簡便，造價低廉，適用于環(huán)境保護(hù)等級要求較高的基坑工程。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)配置示意圖；
圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)工作流程示意圖；
圖3為本發(fā)明的外置式監(jiān)控單元示意圖；
圖4為圖3的截面圖；
圖5為本發(fā)明的內(nèi)置式監(jiān)控單元示意圖；
圖6為圖5的截面圖；
圖7為本發(fā)明的內(nèi)外組合式監(jiān)控單元示意圖；
圖8為圖7的截面圖。
【具體實施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖通過實施例對本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解:
如圖1-8所示，圖中標(biāo)記1-8分別表示為:鋼筋混凝土主撐1、溫度傳感裝置2、導(dǎo)熱裝置3、加熱裝置4、保溫裝置5、位移監(jiān)測裝置6、鋼筋混凝土圍檁7、鋼筋混凝土系桿8。
[0015]實施例:本實施例中深基坑混凝土支撐溫控式軸力補償方法可通過一系統(tǒng)實現(xiàn)，本實施例中的混凝土支撐為鋼筋混凝土支撐。
[0016]如圖1所示，該系統(tǒng)包括監(jiān)控終端和若干個監(jiān)控單元，每個監(jiān)控單元之間是相對獨立的，監(jiān)控單元的數(shù)量與鋼筋混凝土支撐的數(shù)量相對應(yīng)，每個監(jiān)控單元單獨負(fù)責(zé)對所對應(yīng)的鋼筋混凝土支撐進(jìn)行監(jiān)控。監(jiān)控終端用于連接控制每個監(jiān)控單元中的溫控系統(tǒng)，同時連接接收每個監(jiān)測單元中監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。
[0017]每個監(jiān)控單元包括溫控系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)這兩大部分，其中溫控系統(tǒng)起到對鋼筋混凝土支撐進(jìn)行加熱的作用，而監(jiān)測系統(tǒng)用于對鋼筋混凝土支撐進(jìn)行監(jiān)測。
[0018]溫控系統(tǒng)由開關(guān)裝置、導(dǎo)熱裝置、加熱裝置和保溫裝置構(gòu)成，其中開關(guān)裝置連接控制加熱裝置的啟閉，加熱裝置設(shè)置在鋼筋混凝土支撐上以對其進(jìn)行加熱，導(dǎo)熱裝置可設(shè)置在加熱裝置和混凝土支撐之間以使加熱裝置的加熱能夠均勻傳遞到鋼筋混凝土支撐上，保證鋼筋混凝土支撐受熱均勻，而保溫裝置也設(shè)置在鋼筋混凝土支撐上以使混凝土支撐保溫，始終處于被加熱后的溫度。
[0019]監(jiān)測系統(tǒng)由溫度傳感裝置和位移監(jiān)測裝置構(gòu)成，其中溫度傳感裝置安裝在鋼筋混凝土支撐上以測量其溫度，而位移監(jiān)測裝置設(shè)置在鋼筋混凝土支撐的兩端與鋼筋混凝土圍檁的交界處，用于測量鋼筋混凝土支撐端部的位移量。
[0020]結(jié)合圖1和圖2，本實施例中的軸力補償方法具有如下步驟:
I)搭設(shè)上述系統(tǒng)，并將系統(tǒng)中與鋼筋混凝土支撐相關(guān)的各裝置分別設(shè)置到每根鋼筋混凝土支撐上。
[0021]2)啟動系統(tǒng)，監(jiān)控單元中的溫度傳感裝置和位移監(jiān)測裝置將測得的每根鋼筋混凝土支撐的溫度和端部位移數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控終端。
[0022]若某一監(jiān)控單元所對應(yīng)的鋼筋混凝土支撐端部的位移量δ8η小于等于其允許值[δSn]，說明該鋼筋混凝土支撐所對應(yīng)位置處的基坑位移在控制范圍內(nèi)，鋼筋混凝土支撐的軸力滿足要求，此時加熱裝置是停止工作的。
[0023]若某一監(jiān)控單元所對應(yīng)的鋼筋混凝土支撐端部的位移量δ8η大于其允許值[δ8η]，說明該鋼筋混凝土支撐所對應(yīng)位置處的基坑位于在控制范圍之外，該根鋼筋混凝土支撐的軸力無法滿足要求。此時，通過控制終端將開關(guān)裝置打開，開關(guān)裝置控制加熱裝置工作對鋼筋混凝土支撐進(jìn)行加熱，提高鋼筋混凝土支撐的軸力。
[0024]軸力根據(jù)現(xiàn)場實際情況設(shè)定分級施加，即采用分次加熱的方式對鋼筋混凝土支撐進(jìn)行加熱，監(jiān)控終端根據(jù)位移監(jiān)測裝置傳回的位移參數(shù)調(diào)整開關(guān)裝置打開和關(guān)閉加熱裝置的時間。每次加熱都會對鋼筋混凝土支撐的軸力進(jìn)行補償，從而引起其端部位移變化，加熱的程度與鋼筋混凝土支撐端部的位移變化量之間便存在對應(yīng)關(guān)系。因此，根據(jù)鋼筋混凝土支撐端部的位移變化量來確定每次加熱的程度，從而實現(xiàn)軸力的分級施加，這樣一來，可避免一次性施加給基坑帶來的不穩(wěn)定因素。
[0025]設(shè)定每次加熱時軸力施加后的位移變化量，當(dāng)每次加熱達(dá)到該位移變化量時，加熱停止;依此往復(fù)分次加熱，直至δ8η小于等于其允許值[δ8η]且穩(wěn)定時停止加熱。
[0026]3)根據(jù)溫度傳感裝置傳回的溫度參數(shù)，判斷升溫后混凝土支撐的變形情況，若出現(xiàn)溫度變化較大而位移變化很小時，應(yīng)檢查設(shè)備，排出故障。
[0027]同時，可根據(jù)鋼筋混凝土支撐的溫度并結(jié)合鋼筋混凝土支撐端部的位移變化判斷加熱對混凝土支撐的軸力的影響，從而精確控制加熱程度和加熱位置。
[0028]4)重復(fù)上述步驟2)_3)，對鋼筋混凝土支撐的軸力進(jìn)行實時監(jiān)控和補償。
[0029]本實施例在具體實施時:可采用如圖3和圖4所示的外置式監(jiān)控單元，也可采用如圖5和圖6所示的內(nèi)置式監(jiān)控單元，還可以采用如圖7和圖8所示的內(nèi)外組合式監(jiān)控單元。
[0030]如圖3和圖4所示，鋼筋混凝土支撐I的兩端分別支撐在鋼筋混凝土圍檁7上(一端略去)，相鄰鋼筋混凝土支撐I之間通過鋼筋混凝土系桿8連接固定以使若干鋼筋混凝土支撐I形成整體支撐。
[0031]外置式監(jiān)控單元包括:設(shè)置在鋼筋混凝土支撐I上的溫度傳感裝置2、固定安裝在鋼筋混凝土支撐I外圍的導(dǎo)熱裝置3、固定設(shè)置在導(dǎo)熱裝置3外側(cè)的加熱裝置4、套裝在加熱裝置4外圍的保溫裝置5以及設(shè)置在鋼筋混凝土支撐I與鋼筋混凝土圍檁7之間的位移監(jiān)測裝置6;其中溫度傳感器裝置2用于實時測量鋼筋混凝土支撐I的溫度、導(dǎo)熱裝置3用于將加熱裝置4的熱量均勻傳遞到鋼筋混凝土支撐I上，加熱裝置4用于對鋼筋混凝土支撐I進(jìn)行加熱，保溫裝置5用于對鋼筋混凝土支撐I進(jìn)行保溫，位移監(jiān)測裝置6用于實時監(jiān)測鋼筋混凝土支撐I端部的位移量?？偟膩碚f，外置式監(jiān)控單元的裝置均設(shè)置在鋼筋混凝土支撐I的外圍，其加熱是從外部對鋼筋混凝土支撐I進(jìn)行加熱。
[0032]如圖5和圖6所示，內(nèi)置式監(jiān)控單元與外置式監(jiān)控單元的不同之處在于:導(dǎo)熱裝置
3、加熱裝置4均設(shè)置在鋼筋混凝土支撐I的內(nèi)部，實現(xiàn)的是從內(nèi)部對鋼筋混凝土支撐I進(jìn)行加熱。具體而言，導(dǎo)熱裝置3固定設(shè)置在鋼筋混凝土支撐I的鋼筋上，而加熱裝置4固定設(shè)置在導(dǎo)熱裝置3的外圍。
[0033]如圖7和圖8所示，內(nèi)外組合式監(jiān)控單元為內(nèi)置式監(jiān)控單元和外置式監(jiān)控單元的組合，實現(xiàn)的是從內(nèi)部、外部同時對鋼筋混凝土支撐I進(jìn)行加熱。具體而言，在鋼筋混凝土支撐I內(nèi)部的鋼筋上參照內(nèi)置式監(jiān)控單元固定設(shè)置有一套導(dǎo)熱裝置3和加熱裝置4，而在鋼筋混凝土支撐I的外圍則參照外置式監(jiān)控單元固定設(shè)置有一套導(dǎo)熱裝置3和加熱裝置4，這樣一來，通過內(nèi)部的導(dǎo)熱裝置3和加熱裝置4實現(xiàn)從內(nèi)部對鋼筋混凝土支撐I進(jìn)行內(nèi)部加熱，通過外部的導(dǎo)熱裝置3和加熱裝置4實現(xiàn)從外部對鋼筋混凝土支撐I進(jìn)行外部加熱，提高加熱效果，同時相較于外置式或內(nèi)置式監(jiān)控單元而言，對鋼筋混凝土支撐I的加熱更加均勻。
[0034]針對上述三種監(jiān)控單元中的各個裝置而言，在具體實施時:
導(dǎo)熱裝置3包括但不限于由鐵皮、鋁皮等導(dǎo)熱材料制成的矩形板或管狀，通過固定元件包裹在鋼筋混凝土支撐I的外圍四周或固定安裝于鋼筋混凝土支撐I的縱向鋼筋之間并沿鋼筋混凝土支撐I的支撐方向通長布置。
[0035]加熱裝置4包括但不限于鎳鉻等材料制成的電阻絲，電阻絲可均勻纏繞在導(dǎo)熱裝置3外側(cè)并沿鋼筋混凝土支撐I的支撐方向通長布置，保證鋼筋混凝土支撐I的受熱均勻。
[0036]保溫裝置5包括但不限于玻璃纖維、石棉等材料制成的保溫層，通過固定元件包裹在鋼筋混凝土支撐I的四周外圍并沿其支撐方向通長布置，節(jié)點處應(yīng)加層包裹并沿鋼筋混凝土聯(lián)系桿方向延伸長度不小于1.0m，確保節(jié)點處保溫裝置的保溫功能。
[0037]當(dāng)采用內(nèi)置式監(jiān)控單元或內(nèi)外組合式監(jiān)控單元時，設(shè)置在鋼筋混凝土支撐I內(nèi)部的導(dǎo)熱裝置3和加熱裝置4在綁扎鋼筋混凝土支撐I鋼筋的同時完成安裝，監(jiān)控單元中的其余部件在混凝土澆筑完成并待其強度滿足要求，基坑開挖完畢后，按上述各監(jiān)控單元的結(jié)構(gòu)安裝到鋼筋混凝土支撐I上，最后將每個監(jiān)控單元通過有線或無線的方式與監(jiān)控終端相連接。
[0038]雖然以上實施例已經(jīng)參照附圖對本發(fā)明目的的構(gòu)思和實施例做了詳細(xì)說明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以認(rèn)識到，在沒有脫離權(quán)利要求限定范圍的前提條件下，仍然可以對本發(fā)明作出各種改進(jìn)和變換，如:各部件具體的結(jié)構(gòu)形式、尺寸大小、數(shù)量等，故在此不一一贅述。
【主權(quán)項】
1.一種深基坑混凝土支撐溫控式軸力補償方法，其特征在于:通過對混凝土支撐進(jìn)行加熱以改變其溫度從而對所述混凝土支撐的軸力進(jìn)行補償。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深基坑混凝土支撐溫控式軸力補償方法，其特征在于:對所述混凝土支撐的進(jìn)行加熱是以所述混凝土支撐端部的位移量為依據(jù)的，當(dāng)所述混凝土支撐端部的位移量大于其允許值，對所述混凝土支撐進(jìn)行加熱，當(dāng)所述混凝土支撐端部的位移量小于等于其允許值，停止對所述混凝土支撐進(jìn)行加熱。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種深基坑混凝土支撐溫控式軸力補償方法，其特征在于:所述加熱指的是分次加熱，其中每級加熱的程度是以一次加熱對所述混凝土支撐所補償?shù)妮S力所引起的端部位移量為依據(jù)的。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種深基坑混凝土支撐溫控式軸力補償方法，其特征在于:通過測量所述混凝土支撐的溫度并結(jié)合所述混凝土支撐端部的位移變化判斷所述加熱對所述混凝土支撐的軸力的影響。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深基坑混凝土支撐溫控式軸力補償方法，其特征在于:通過在所述混凝土支撐的內(nèi)部安裝加熱裝置或在所述混凝土支撐的外圍安裝加熱裝置或兩者的組合來對所述混凝土支撐進(jìn)行加熱。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深基坑混凝土支撐溫控式軸力補償方法，其特征在于:在所述混凝土支撐上設(shè)置導(dǎo)熱裝置，通過對所述導(dǎo)熱裝置進(jìn)行加熱以使所述混凝土支撐受熱均勻。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深基坑混凝土支撐溫控式軸力補償方法，其特征在于:在所述混凝土支撐外圍設(shè)置保溫裝置，通過所述保溫裝置對所述混凝土支撐進(jìn)行保溫。
【文檔編號】E02D17/04GK105970971SQ201610411747
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月13日
【發(fā)明人】尹驥, 魏建華, 俞海洲
【申請人】上海巖土工程勘察設(shè)計研究院有限公司