深基坑混凝土支撑温控式轴力补偿装置的制作方法

本实用新型涉及岩土工程中深基坑施工领域，尤其是一种深基坑混凝土支撑温控式轴力补偿装置。

背景技术：

随着城镇化的不断深入，人口的增长，现今的城市空间稀缺，地下空间的开发和利用成为解决城市空间问题的一大趋势，且基坑逐渐往深、大方向发展，周边环境保护要求也越来越高，如何在开发地下空间时保证基坑本身安全及降低对周边已有构筑物、管线的影响一直是地下空间开发过程中需要解决的重要问题。

在沿海软土地区，对于深大基坑常采用内支撑的围护形式，深基坑工程中的水平内支撑主要有钢筋混凝土支撑和钢支撑两种形式，钢支撑的优点在于自重小，安装迅速，并已经实现了实时施加预应力技术，但钢支撑整体刚度较差，安装节点比较多，当节点构造不合理或者施工不当是容易造成较大的变形甚至造成事故。现浇混凝土支撑具有较大的整体刚度，节点连接牢靠，适应性强，可靠度大等优点，其不足之处除自重大、形成和拆除时间长等缺点外，不能调整混凝土支撑轴力是混凝土支撑的一大弱点。

技术实现要素：

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了深基坑混凝土支撑温控式轴力补偿装置，利用混凝土热胀冷缩原理，通过改变混凝土温度对混凝土支撑轴力进行补偿。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种深基坑混凝土支撑温控式轴力补偿装置，其特征在于：所述装置至少包括加热装置、位移监测装置和监控终端，所述加热装置固定安装在混凝土支撑上，所述位移监测装置固定安装在所述混凝土支撑与围檩交界处，所述监控终端分别与所述加热装置和所述位移监测装置构成连接。

所述加热装置与所述混凝土支撑之间固定安装有导热装置。

所述加热装置和所述导热装置设置在所述混凝土支撑的内部。

所述混凝土支撑为钢筋混凝土支撑，所述导热装置固定安装在所述钢筋混凝土支撑的纵向钢筋之间并沿所述钢筋混凝土支撑的支撑方向通长布置，所述加热装置固定设置在所述导热装置的外围。

所述加热装置和所述导热装置设置在所述混凝土支撑的外围，其中所述导热装置沿所述混凝土支撑的支撑方向通长布置在所述混凝土支撑的外侧表面，所述加热装置固定设置在所述导热装置的外围。

在所述加热装置外围设置有保温装置，所述保温装置套装在所述混凝土支撑的外围。

所述监控终端根据所述位移监测装置的监测数据通过一开关装置连接控制所述加热装置的启闭。

在所述混凝土支撑上固定设置有温度传感装置，所述温度传感装置与所述监控终端相连接。

本实用新型的优点是：解决了混凝土支撑不能施加轴力的难题，能够实时监控支撑端围护结构变形，并根据每根支撑端围护的变形调整每根支撑轴力，提高了混凝土支撑灵活性，有效地控制围护结构位移，确保周边构筑物及管线安全，本实用新型支撑可靠度大，施工简便，造价低廉，适用于环境保护等级要求较高的基坑工程。

附图说明

图1为本实用新型的系统配置示意图；

图2为本实用新型的系统工作流程示意图；

图3为本实用新型的外置式监控单元示意图；

图4为图3的截面图；

图5为本实用新型的内置式监控单元示意图；

图6为图5的截面图；

图7为本实用新型的内外组合式监控单元示意图；

图8为图7的截面图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-8所示，图中标记1-8分别表示为：钢筋混凝土主撑1、温度传感装置2、导热装置3、加热装置4、保温装置5、位移监测装置6、钢筋混凝土围檩7、钢筋混凝土系杆8。

实施例一：如图1所示，本实施例中的深基坑混凝土支撑温控式轴力补偿装置包括监控终端和若干个监控单元，每个监控单元之间是相对独立的，监控单元的数量与钢筋混凝土支撑的数量相对应，每个监控单元单独负责对所对应的钢筋混凝土支撑进行监控。监控终端用于连接控制每个监控单元中的温控系统，同时连接接收每个监测单元中监测系统的监测数据。

每个监控单元包括温控系统和监测系统这两大部分，其中温控系统起到对钢筋混凝土支撑进行加热的作用，而监测系统用于对钢筋混凝土支撑进行监测。

温控系统由开关装置、导热装置、加热装置和保温装置构成，其中开关装置连接控制加热装置的启闭，加热装置设置在钢筋混凝土支撑上以对其进行加热，导热装置可设置在加热装置和混凝土支撑之间以使加热装置的加热能够均匀传递到钢筋混凝土支撑上，保证钢筋混凝土支撑受热均匀，而保温装置也设置在钢筋混凝土支撑上以使混凝土支撑保温，始终处于被加热后的温度。

监测系统由温度传感装置和位移监测装置构成，其中温度传感装置安装在钢筋混凝土支撑上以测量其温度，而位移监测装置设置在钢筋混凝土支撑的两端与钢筋混凝土围檩的交界处，用于测量钢筋混凝土支撑的位移。

如图3和图4所示，钢筋混凝土支撑1的两端分别支撑在钢筋混凝土围檩7上（一端略去），相邻钢筋混凝土支撑1之间通过钢筋混凝土系杆8连接固定以使若干钢筋混凝土支撑1形成整体支撑。

外置式监控单元包括：设置在钢筋混凝土支撑1上的温度传感装置2、固定安装在钢筋混凝土支撑1外围的导热装置3、固定设置在导热装置3外侧的加热装置4、套装在加热装置4外围的保温装置5以及设置在钢筋混凝土支撑1与钢筋混凝土围檩7之间的位移监测装置6；其中温度传感器装置2用于实时测量钢筋混凝土支撑1的温度、导热装置3用于将加热装置4的热量均匀传递到钢筋混凝土支撑1上，加热装置4用于对钢筋混凝土支撑1进行加热，保温装置5用于对钢筋混凝土支撑1进行保温，位移监测装置6用于实时监测钢筋混凝土支撑1的位移量。总的来说，外置式监控单元的装置均设置在钢筋混凝土支撑1的外围，其加热是从外部对钢筋混凝土支撑1进行加热。

实施例二：如图5和图6所示，本实施例相较于实施例一的不同之处在于：本实施例采用的是内置式监控单元，其中导热装置3、加热装置4均设置在钢筋混凝土支撑1的内部，实现的是从内部对钢筋混凝土支撑1进行加热。具体而言，导热装置3固定设置在钢筋混凝土支撑1的钢筋上，而加热装置4固定设置在导热装置3的外围。

实施例三：如图7和图8所示，本实施例相较于实施例一、二的不同之处在于：本实施例采用的是内外组合式监控单元，其为内置式监控单元和外置式监控单元的组合，实现的是从内部、外部同时对钢筋混凝土支撑1进行加热。具体而言，在钢筋混凝土支撑1内部的钢筋上参照内置式监控单元固定设置有一套导热装置3和加热装置4，而在钢筋混凝土支撑1的外围则参照外置式监控单元固定设置有一套导热装置3和加热装置4，这样一来，通过内部的导热装置3和加热装置4实现从内部对钢筋混凝土支撑1进行内部加热，通过外部的导热装置3和加热装置4实现从外部对钢筋混凝土支撑1进行外部加热，提高加热效果，同时相较于外置式或内置式监控单元而言，对钢筋混凝土支撑1的加热更加均匀。

上述实施例具体实施时：

导热装置3包括但不限于由铁皮、铝皮等导热材料制成的矩形板或管状，通过固定元件包裹在钢筋混凝土支撑1的外围四周或置于钢筋混凝土支撑1的内部并沿钢筋混凝土支撑1的支撑方向通长布置。

加热装置4包括但不限于镍铬等材料制成的电阻丝，电阻丝可均匀缠绕在导热装置3外侧并沿钢筋混凝土支撑1的支撑方向通长布置，保证钢筋混凝土支撑1的受热均匀。

保温装置5包括但不限于玻璃纤维、石棉等材料制成的保温层，通过固定元件包裹在钢筋混凝土支撑1的四周外围并沿其支撑方向通长布置，节点处应加层包裹并沿钢筋混凝土联系杆方向延伸长度不小于1.0m，确保节点处保温装置的保温功能。

结合图1和图2，上述实施例中的轴力补偿装置具有如下补偿步骤：

1）搭设上述系统，并将系统中与钢筋混凝土支撑相关的各装置分别设置到每根钢筋混凝土支撑上。

2）启动系统，监控单元中的温度传感装置和位移监测装置将测得的每根钢筋混凝土支撑的温度和位移数据传送至监控终端。

若某一监控单元所对应的钢筋混凝土支撑端部的位移量δs_n小于等于其允许值[δs_n]，说明该钢筋混凝土支撑所对应位置处的基坑位移在控制范围内，钢筋混凝土支撑的轴力满足要求，此时加热装置是停止工作的。

若某一监控单元所对应的钢筋混凝土支撑端部的位移量δs_n大于其允许值[δs_n]，说明该钢筋混凝土支撑所对应位置处的基坑位于在控制范围之外，该根钢筋混凝土支撑的轴力无法满足要求。此时，通过控制终端将开关装置打开，开关装置控制加热装置工作对钢筋混凝土支撑进行加热。

轴力根据现场实际情况设定分级施加，即采用分次加热的方式对钢筋混凝土支撑进行加热，监控终端根据位移监测装置传回的位移参数调整开关装置打开和关闭加热装置的时间。每次加热都会对钢筋混凝土支撑的轴力进行补偿，从而引起钢筋混凝土支撑端部的位移变化，加热的程度与钢筋混凝土支撑端部的位移变化量之间便存在对应关系。因此，根据钢筋混凝土支撑端部的位移变化量来确定每次加热的程度，从而实现轴力的分级施加，这样一来，可避免一次性施加给基坑带来的不稳定因素。

设定每次加热时轴力施加后钢筋混凝土支撑端部的位移变化量，当每次加热达到该位移变化量时，加热停止；依此往复分次加热，直至δs_n小于等于其允许值[δs_n]且稳定时停止加热。

3）根据温度传感装置传回的温度参数，判断升温后混凝土支撑的变形情况，若出现温度变化较大而位移变化很小时，应检查设备，排出故障。

同时，可根据钢筋混凝土支撑的温度并结合钢筋混凝土支撑端部的位移变化量判断加热对混凝土支撑的轴力的影响，从而精确控制加热程度和加热位置。

4）重复上述步骤2）-3），对钢筋混凝土支撑的轴力进行实时监控和补偿。

当采用内置式监控单元或内外组合式监控单元时，设置在钢筋混凝土支撑1内部的导热装置3和加热装置4在绑扎钢筋混凝土支撑1钢筋的同时完成安装，监控单元中的其余部件在混凝土浇筑完成并待其强度满足要求，基坑开挖完毕后，按上述各监控单元的结构安装到钢筋混凝土支撑1上，最后将每个监控单元通过有线或无线的方式与监控终端相连接。

虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换，如：各部件具体的结构形式、尺寸大小、数量等，故在此不一一赘述。