荷载补偿支撑装置及方法与流程

本发明涉及基坑支撑技术领域，具体而言，涉及一种荷载补偿支撑装置及方法。

背景技术：

随着我国经济的快速发展，地下空间的利用有着非常广阔的背景。在地下空间的大范围应用的同时，基坑的开挖工程越来越向“深、大、近”的方向发展。基坑在开挖过程中的卸荷作用，将改变周围土体的应力状态，使基坑周边产生竖向变形和附加内力。基坑周边竖向变形过大会导致结构的竖向平顺性发生变化，进而会对基坑周边的既有建筑物造成严重威胁。

钢支撑因具有支护周期短、可重复使用、布置灵活、使基坑施工方便、拆卸方便、刚度强度大、围护结构变形小以及最大限度的不影响周边建设、道路、地下管线的正常使用等优点，使其成为现代深基坑支护应用中的主要支撑方式。现有的钢支撑在基坑施工中，基坑开挖后进行架设，并且使用千斤顶对钢支撑进行轴力施加。通常会出现在使用过程中钢支撑的轴力消散，达不到支撑效果，将基坑四周破坏。在钢支撑轴力消散后，造成钢支撑脱落，造成基坑周围破坏并存在安全隐患。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种荷载补偿支撑装置，通过设置活塞、缸筒、储气装置和密闭腔体，可以使所述荷载补偿装置能够对支撑部件在轴力损失时进行自动补偿支撑轴力，进而能够保障所述荷载补偿支撑装置起到持续有效的支撑作用。

有鉴于此，本发明的另一目的在于提供一种荷载补偿支撑方法，方法基于设置有活塞、缸筒、储气装置和密闭腔体的荷载补偿支撑装置实现，可以使所述荷载补偿装置能够对支撑部件在轴力损失时进行自动补偿支撑轴力，进而能够保障所述荷载补偿支撑装置起到持续有效的支撑作用。

为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种荷载补偿支撑装置，包括支撑部件和荷载补偿装置。

所述支撑部件包括支撑柱、活塞以及与所述活塞匹配的缸筒，所述活塞一端设置于所述缸筒内、另一端与所述支撑柱连接。

所述荷载补偿装置包括储气装置和密闭腔体，所述密闭腔体连接于所述储气装置与所述缸筒远离所述储气装置的一端之间，所述密闭腔体内活动设置有隔板，所述隔板将所述密闭腔体分为第一密闭空间和第二密闭空间，所述第一密闭空间通过管道与所述储气装置连通，所述第二密闭空间通过管道与所述缸筒连通，所述第二密闭空间和所述缸筒用于容纳承压流体。

可选的，在上述荷载补偿支撑装置中，所述荷载补偿装置还包括检测并控制压力大小的压控装置，所述压控装置设置于所述第一密闭空间与所述储气装置之间，或设置于所述第二密闭空间与所述缸筒之间。

可选的，在上述荷载补偿支撑装置中，所述压控装置包括恒压阀和压力检测装置，所述恒压阀设置于所述第一密闭空间与所述储气装置之间，所述压力检测装置设置于所述第一密闭空间，用于检测所述第一密闭空间受到的压力。

可选的，在上述荷载补偿支撑装置中，所述荷载补偿装置还包括关联有上位机的无线通信模块，所述压力检测装置与所述无线通信模块连接，所述压力检测装置检测所述第一密闭空间受到的压力得到压力信号，并通过所述无线通信模块向所述上位机发送所述压力信号。

可选的，在上述荷载补偿支撑装置中，所述荷载补偿装置还包括阀控装置，所述阀控装置设置于所述第一密闭空间与所述储气装置之间，或设置于所述第二密闭空间与所述缸筒之间。

可选的，在上述荷载补偿支撑装置中，所述阀控装置设置于所述第二密闭空间与所述缸筒之间。

可选的，在上述荷载补偿支撑装置中，所述储气装置为储气瓶，所述缸筒上设置有排气孔，所述排气孔处设置有盖子，所述盖子盖合于所述排气孔。

可选的，在上述荷载补偿支撑装置中，所述密闭腔体为圆柱体，所述隔板的形状大小与所述密闭腔体的截面形状大小相匹配。

本发明还提供一种荷载补偿支撑方法，应用于上述的荷载补偿支撑装置，所述方法包括以下步骤：

开启阀控装置以使储气装置通过密闭腔体与缸筒连通；

恒压阀在所述储气装置与第一密闭空间之间的压力差大于预设值时打开，以连通所述第一密闭空间与所述储气装置之间的管道；

所述储气装置通过管道向所述第一密闭空间加入气体以推动所述隔板，以使所述隔板向靠近所述缸筒一端移动；

所述隔板向靠近所述缸筒一端移动使第二密闭空间中的承压流体向所述缸筒中流动；

所述缸筒中的承压流体体积增加使所述活塞与所述缸筒远离所述活塞一端之间的距离增大。

可选的，在上述荷载补偿支撑方法中，所述方法还包括：

检测所述第二密闭空间受到的压力得到压力信号；

通过无线通信模块向与该无线通信模块通信连接的上位机发送所述压力信号，所述压力信号包括压力值。

本发明提供的一种荷载补偿支撑装置及方法，所述荷载补偿支撑方法基于所述荷载补偿装置实现，所述荷载补偿装置通过设置活塞、缸筒、储气装置和密闭腔体，可以使所述荷载补偿装置能够对支撑部件在轴力损失时进行自动补偿支撑轴力，进而能够有效保障所述荷载补偿支撑装置起到持续有效的支撑作用，有效避免支撑轴力消散后支撑部件脱落致使基坑周围破坏的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的部分实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种荷载补偿支撑装置的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种荷载补偿装置的另一结构示意图。

图3为本发明实施例提供的一种荷载补偿支撑方法的流程图。

图4为本发明实施例提供的一种荷载补偿支撑方法的另一流程图。

图标：10-荷载补偿支撑装置；100-荷载补偿装置；110-储气装置；120-密闭腔体；122-隔板；124-第一密闭空间；126-第二密闭空间；130-恒压阀；140-压力检测装置；150-无线通信模块；160-阀控装置；200-支撑部件；210-支撑柱；220-活塞；230-缸筒；232-排气孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供的一种荷载补偿支撑装置10，所述荷载补偿支撑装置10包括荷载补偿装置100和支撑部件200。

所述支撑部件200包括支撑柱210、活塞220以及与所述活塞220匹配的缸筒230，所述活塞220一端设置于所述缸筒230内、另一端与所述支撑柱210连接。

所述荷载补偿装置100包括储气装置110和密闭腔体120，所述密闭腔体120连接于所述储气装置110与所述缸筒230远离所述储气装置110的一端之间，所述密闭腔体120内活动设置有隔板122，所述隔板122将所述密闭腔体120分为第一密闭空间124和第二密闭空间126，所述第一密闭空间124通过管道与所述储气装置110连通，所述第二密闭空间126通过管道与所述缸筒230连通，所述第二密闭空间126和所述缸筒230用于容纳承压流体。

所述储气装置110可以是储气瓶或储气罐等，只要能够存储气体并使该储气装置110具有良好的密封效果及抗压效果即可。在本实施例中，所述储气装置110为储气瓶。

所述密闭腔体120可以是密封的方筒状、圆柱状或截面为任意形状的柱体，所述隔板122的形状大小与所述密闭腔体120的截面形状大小相匹配。在本实施例中，为使所述密闭腔体120的密闭效果最佳，所述密闭腔体120为圆柱体。

所述支撑柱210的形状可以是圆柱体、方柱体或六棱柱等，在此不做具体限定。所述支撑柱210的长度以及截面大小在此不做具体限定，根据实际情况进行设置，只要能够起到支撑作用即可。在本实施例中，所述支撑柱210为圆柱体。所述活塞220的截面形状可以是圆形、方形或六边形等。在本实施例中，所述活塞220的截面为圆形，所述活塞220设置于所述缸筒230内，所述活塞220的截面形状大小与所述缸筒230的形状大小相匹配。

可选的，所述缸筒230上设置有排气孔232，所述排气孔232处设置有盖子，所述盖子盖合于所述排气孔232。通过在所述缸筒230上设置排气孔232，有效避免所述支撑部件200在起到支撑作用时，由于缸筒230内的气体易被压缩致使所述支撑部件200与被支撑物体之间发生脱落的情况。

所述支撑柱210设置于基坑中，所述活塞220一端设置于所述缸筒230内、另一端可以连接于所述支撑柱210靠近基坑一端，也可以连接于所述支撑柱210远离基坑一端。只要能够使所述支撑柱210能够起到有效的支撑作用即可，在此不做具体限定。

在所述荷载补偿支撑装置10工作时，当支撑柱210的支撑轴力消散时，所述储气装置110可以通过管道向所述第一密闭空间124中加入气体以推动所述隔板122移动进而使所述第二密闭空间126中的承压流体向所述缸筒230中移动，以补偿所述支撑部件200的支撑轴力，从而有效避免在所述支撑部件200使用过程中轴力消散时，不能起到有效的支撑作用，造成基坑周围被破坏并存在安全隐患的问题。所述承压流体可以是水、溶液或油，在此不做具体限定，根据实际情况进行选取即可。

请结合图2所示，为使所述荷载补偿支撑装置10的支撑轴力保持在稳定状态，可选的，在本实施例中，所述荷载补偿支撑装置10还包括检测并控制压力大小的压控装置，所述压控装置设置于所述第一密闭空间124与所述储气装置110之间，或设置于所述第二密闭空间126与所述缸筒230之间。

在本实施例中，所述压控装置包括恒压阀130和压力检测装置140，所述恒压阀130设置于所述第一密闭空间124与所述储气装置110之间，所述压力检测装置140设置于所述第一密闭空间124，用于检测所述第一密闭空间124受到的压力。工作人员可根据实际情况调节所述恒压阀130的稳压值，以使所述储气装置110输出的压力值为该调节后的稳压值，进而保证所述荷载补偿支撑装置10能够向被支撑物体提供稳定的支撑轴力。

为使所述荷载补偿支撑装置10在所述支撑部件200的支撑轴力消散时，能够及时提示工作人员。在本实施例中，可选的，所述荷载补偿支撑装置10还包括关联有上位机的无线通信模块150，所述压力检测装置140与所述无线通信模块150连接，所述压力检测装置140检测所述第一密闭空间124受到的压力得到压力信号，并通过所述无线通信模块150向所述上位机发送所述压力信号，所述上位机在接收到所述压力信号中的压力小于预设压力时，可发出报警信号以发出提示工作人员。所述上位机可以是手机、电脑或平板电脑等终端设备，在此不做具体限定，只要能够起到提示工作人员的作用即可。

为使所述荷载补偿支撑装置10安装及控制方便，可选的，所述荷载补偿支撑装置10还包括阀控装置160，所述阀控装置160可以设置于所述第一密闭空间124与所述储气装置110之间，也可以设置于所述第二密闭空间126与所述缸筒230之间。在本实施例中，所述阀控装置160设置于所述第二密闭空间126与所述缸筒230之间。通过设置所述阀控装置160，以使工作人员在安装、拆卸或维护所述荷载补偿支撑装置10时，通过断开所述阀控装置160，方便工作人员安装、拆卸或维护。

请结合图3，本发明还提供一种荷载补偿支撑方法，所述方法基于上述的荷载补偿装置100实现。所述荷载补偿支撑方法包括以下步骤：

步骤S110：开启阀控装置160以使储气装置110通过密闭腔体120与缸筒230连通。

步骤S120：恒压阀130在所述储气装置110与第一密闭空间124之间的压力差大于预设值时打开，以连通所述第一密闭空间124与所述储气装置110之间的管道。

步骤S130：所述储气装置110通过管道向所述第一密闭空间124加入气体以推动所述隔板122，以使所述隔板122向靠近所述缸筒230一端移动。

步骤S140：所述隔板122向靠近所述缸筒230一端移动使第二密闭空间126中的承压流体向所述缸筒230中流动。

步骤S150：所述缸筒230中的承压流体体积增加使所述活塞220与所述缸筒230远离所述活塞220一端之间的距离增大。

通过上述方法使得所述储气装置110可以通过所述密闭腔体120补偿所述支撑部件200的支撑轴力，从而有效避免在所述支撑部件200使用过程中轴力消散，不能起到可靠的支撑效果，造成基坑周围被破坏并存在安全隐患的问题。

请结合图4，可选的，所述荷载补偿支撑方法还包括以下步骤：

步骤S160：检测所述第二密闭空间126受到的压力得到压力信号。

步骤S170：通过无线通信模块150向与该无线通信模块150通信连接的上位机发送所述压力信号，所述压力信号包括压力值。

通过上述设置可以在所述支撑部件200的轴力变小时，能够起到报警作用以提示工作人员。

综上，本发明提供的一种荷载补偿支撑装置及方法，所述荷载补偿支撑方法基于所述荷载补偿支撑装置10实现。荷载补偿支撑装置10通过设置活塞220、缸筒230、储气装置110和密闭腔体120使得所述荷载补偿支撑装置10能够有效保障所述荷载补偿支撑装置10起到持续有效的支撑作用，进而有效避免现有支撑轴力消散后，造成支撑部件200脱落，致使基坑周围破坏，存在安全隐患。进一步的，通过设置恒压阀130、压力检测装置140以及关联有上位机的无线通信模块150，可以在所述支撑部件200的轴力变小时，能够起到报警作用以提示工作人员。通过设置阀控装置160以使所述荷载补偿支撑装置10安装及控制方便。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法、装置，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的实施例的装置、方法和处理器程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。