一种基于安全性的深基坑上下楼梯的高度调节方法与流程

本发明属于建筑工程技术领域，涉及一种基于安全性的深基坑上下楼梯的高度调节方法。

背景技术：

随着绿色施工、安全文明施工的不断推进，贯彻落实国家关于加强节能减排的发展战略，建设资源节约型社会和环境友好型社会，建筑工程的绿色环保施工逐步在推广。基坑(foundationpit)，是在基础设计位置按基底标高和基础平面尺寸所开挖的土坑。建筑基坑是指为进行建筑物(包括构筑物)基础与地下室的施工所开挖的地面以下空间。基坑属于临时性工程，其作用是提供一个使基础的砌筑作业得以按照设计所指定的位置进行的空间。依据建设部建质200987号文关于印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法的通知》规定，一般深基坑是指开挖深度超过5m(含5m)或地下室三层以上(含三层)，或深度虽未超过5m，但地质条件复杂和周围环境及地下管线特别复杂的工程。

在现代建筑工程中，地下结构可以作为停车、设备、人防、交通及购物等功能区域使用。随着地铁建设、城市地下空间和高楼建设的步伐不断加快，深基坑工程正朝着“密、深、大”的方向发展。深基坑工程施工是随着土方逐层开挖逐步实现的，施工期间人员、材料需要逐层进入地下。在深基坑土方由上向下开挖及结构由下向上施工过程中，必须搭设安全便利的上下通道来满足施工要求。目前，施工现场上下基坑的工具多为钢爬梯。这种建议的钢爬梯主要由钢管、角钢等材料焊接而成。其主要存在如下缺陷：拆装过程繁琐、费工和费事；无安全防护装置；重复利用率低、材料浪费等。

针对以上涉及的缺陷，目前深基坑上下楼梯(或者上下通道)的现有技术主要包括以下几份专利文献。

例如，公开号为cn104234447b的中国专利公开的一种深基坑用工具式吊挂上下楼梯，包括梯架、梯架支座和上下楼梯，梯架由两组梯架单元组成，两组梯架单元之间设置安装上下楼梯的间隙，每组梯架单元包括4个立柱，梯架单元的横截面呈矩形，立柱的上端与其上方的钢梁垂直固定连接，立柱的下端垂直伸向基坑底面；梯架支座与基坑围护结构固定连接，梯架支座包括2个或4个钢梁，钢梁固定在围护结构冠梁的上表面；上下楼梯自上而下依次安装在两组梯架单元之间，相邻上下楼梯之间的转角处设置休息平台，休息平台固定在梯架单元的内部空间。本发明的上下楼梯具有吊挂特点，上下楼梯自上而下安装，能够完全与基坑工程的工序紧密结合；便于施工人员通行，安全性能高，拆装速度快，周转率高。

例如，公开号为cn106836851a的中国专利公开的一种深基坑悬挂式施工上下楼梯。该施工上下楼梯位于两道钢筋混凝土水平支撑之间，其包括第一上下楼梯、第二上下楼梯以及第三上下楼梯，且第一上下楼梯、第二上下楼梯以及第三上下楼梯首尾相连，成“z”形结构。该发明提供的深基坑悬挂式施工上下楼梯利用深基坑工程中的钢筋混凝土水平支撑，将上下楼梯悬挂于支撑上，可大大扩展施工上下楼梯的安装环境，提高使用性能；另外，上下楼梯可根据工程进展进行逐段接长或者拆除，满足深基坑施工期间场地变化大的缺点，具有良好的适应性能。

例如，公开号为cn203755717u公开的一种深基坑装配式上下人行通道，包括：分别由四个方通立柱按长方形四个顶点位置竖立形成的左固定架和右固定架，左固定架和右固定架在竖直方向上分别间隔分布有多层上下楼梯平台，且左固定架上下楼梯平台与右固定架上下楼梯平台在高度上间隔错开，上下楼梯平台一侧与位于相对一侧固定架的上一层上下楼梯平台通过一倾斜设置的上下楼梯台阶板相连，上下楼梯平台另一侧与下一层上下楼梯平台通过倾斜设置的上下楼梯台阶板相连。本实用新型中人行通道采用了装配式结构，方通立柱构成左右两相对的固定架，便于在两相对固定架之间装配上下楼梯台阶板，拆装过程简单，省工、省事，可反复拆装重复使用，材料浪费小，增强了上下人行通道的实用性、安全性、美观及材料的重复利用性。

例如，公开号为cn106677558a的中国专利公开的一种深基坑拼装式上人上下楼梯的施工方法，解决所述上人上下楼梯便于安装、拆卸，可周转使用的问题。施工步骤包括基础构件的制作，埋设地脚螺栓、抗剪键，，支撑构件与混凝土基础通过地脚螺栓连接，支撑构件的立柱、横梁之间通过螺栓连接；钢上下楼梯安装，梯梁与支撑构件通过螺栓连接；彩钢棚防护构件安装，顶棚支撑方钢管与支撑构件立柱焊接，通过撑插式方钢管连接地面。本发明所述的深基坑拼装式上人上下楼梯，具有搭设高度可调节、可周转使用、安全性高的特点，支撑构件与基础、钢上下楼梯、彩钢顶棚防护构件采用螺栓连接，实现各构件的拼装安装，安装方便，加快了施工进度，该上下楼梯可周转使用节约了工程成本。

例如，公开号为cn201962965u的中国专利公开的一种深基坑施工用笼梯，由多个结构和尺寸均相同的笼梯分节从下至上依次拼装组成，多个笼梯分节布设在同一竖直线上且相邻两个笼梯分节之间通过紧固连接件进行紧固连接；笼梯分节包括立方体形外围骨架、布设在外围骨架四周侧的防护结构和安装在外围骨架内的扶梯；多个笼梯分节内部所安装的扶梯由上至下连通组成一个深基坑施工过程中供施工人员行走的折线形上下通道，所述折线形上下通道的竖直高度与所施工深基坑的深度相对应。本实用新型结构设计合理、加工制作及拼装方便、拼装高度可调且安全系数高、经济实用，能解决现有深基坑上下通道存在的安全系数较低、人员上下基坑不便、扶梯占用基底面积大、移动不便等实际问题。

例如，公开号为cn205296892u的中国专利公开的用于深基坑施工上下通行的分节上下楼梯及上下通道，涉及工程涉及工程施工设备领域，分节上下楼梯包括骨架，骨架为框架结构，骨架的顶面后端设置有一上平台，骨架的底面前端设置有一下平台，上平台及下平台的一侧均设置有连接部，另一侧均设置有通行部，骨架内靠近连接部的一侧设置有一倾斜的上下楼梯段。上下行通道由多个分节上下楼梯上下叠加组装而成，相邻两个分节上下楼梯中位于上方的分节上下楼梯的下平台与位于下方的分节上下楼梯的上平台相互重叠。本实用新型安装、拆卸简单方便，结构美观，且能够重复使用。

例如，公开号为cn205116683u的中国专利公开的一种建筑外墙施工用悬挂式组合施工台，包括上顶杆调节器、施工台水平支撑钢管、脚踏板支撑杆、脚踏板、施工台纵向支撑钢管，悬挂式组合施工台安装在外墙边线外侧，所述外墙变现外侧与所述平拉栓通过紧固螺栓固定住，所述平拉栓外侧设置有槽型扁担钢，所述槽型扁担钢外侧通过螺栓连接着斜拉杆。该实用新型的有益效果在于：与原有的技术工艺相比具有系统零件少、安装简单、便于拆卸、提高了安装效率，加快了施工速度、施工使用中更加安全和可靠。该实用新型可以在工厂批量加工生产、一次生产多次循环反复使用，现场安装时可使用塔吊等机械配合操作施工，实现高空直接安装、无需从地面做起，省去了大量现场人工安装的劳动力。

例如，公开号为cn202954733u的中国专利公开的一种悬挂式上下楼梯，用于悬挂在桥梁边架外侧，悬挂式上下楼梯包括用于攀爬的步梯、设置在步梯的第一端并与步梯垂直的用于钩挂固定在桥梁边架上的挂钩。该实用新型的悬挂式上下楼梯利用挂钩将步梯悬挂在桥梁边架外侧，使得在检修或者维修桥梁时，不占用桥下的空间，方便桥下的通行；且该使用新型的悬挂式上下楼梯结构简单、制作安装和拆卸方便，能够节省大量的人力和物力。

例如，公开号为cn203222949u的中国专利公开的一种悬挂式室内上下楼梯。该实用新型将上下楼梯塔板从房顶直接悬挂，省去了上下楼梯的基架，节省了大量的材料和加工工作量，并且提供了全新的造型，使室内设计有了更加自由的空间。相邻的上踏板和下踏板之间用螺栓固定和调节间距，螺栓一直伸到房顶，并固定在房顶的膨胀螺栓上，这样就完成了一个踏板组合的安装，把所有塔板组合按照设计造型安装，就完成了上下楼梯的组装。

通过对现有技术的调研发现，现有技术中存在均为设置上下楼梯的安全保障，由于深基坑的上下楼梯都设置有用于给予支撑力的悬挂支撑部，悬挂支撑部作为整个上下楼梯的安全保障，其受力的监控显得十分重要。目前作为上下深基坑的楼梯根据深基坑的深度逐层安装和不可伸缩的，这样至少存在如下的不足：深基坑的建设基坑深度是不断变化的，当深基坑的深度不能满足安装其中一节上下楼梯时，需要通过外设马道来补偿。

技术实现要素：

针对现有技术之不足，本发明提供一种基于安全性的深基坑上下楼梯的高度调节方法，所述方法包括：处理模块获取识别模块采集到的深基坑的深度和上下楼梯的第一高度生成第一对比结果和所需上下楼梯高度的调节区间，在所述第一对比结果超出高度差值的阈值的情况下，所述处理模块基于所述所需上下楼梯高度的调节区间生成悬挂角的安全区间，当所述悬挂角的极值能够满足所述悬挂角的安全区间的范围时，所述处理模块能够生成执行信号并将所述执行信号传递至调节模块，所述调节模块基于所述执行信号生成执行动作作用于机械构造模块，从而所述机械构造模块对所述上下楼梯的高度调节至所需上下楼梯高度的调节区间以形成第二高度；其中，所述处理模块和所述基于所述悬挂部的许用应力以及所述上下楼梯的属性和所述悬挂部的属性生成的处理模型生成所述悬挂角的安全区间；从而，在所述调节模块对所述机械构造模块执行所述执行动作时，所述第一步道能够绕所述第二步道转动的方式改变所述第一步道的第一坡度角，所述第二步道能够以绕所述第一步道转动的方式改变所述第二步道的第二坡度角，所述上下楼梯能够在悬挂角的安全区间内依据所述第一坡度角和所述第二坡度角的变化以折叠或者展开的方式调节所述上下楼梯的高度以使得所述上下楼梯安全地悬挂于所述深基坑的内部空间。

根据一种优选的实施方式，所述机械构造模块按照以下方式构造：所述悬挂部的一端设置于所述深基坑的基础部分，另一端安装于伸缩支撑部，从而使得所述上下楼梯以与所述悬挂部的所述悬挂角的方式悬挂于所述深基坑的内部空间；所述第一步道与所述第二步道按照彼此不平行且转动连接的方式安装于所述伸缩支撑部限定的内部空间以形成步道单元；所述伸缩支撑部包括若干个伸缩杆，所述第一步道分别安装于同侧的但轴线不同的两个伸缩杆之间，所述第二步道分别安装于异侧的两个伸缩杆之间，且所述第一步道与所述第二步道按照彼此不平行的方式转动连接。

根据一种优选的实施方式，所述第二高度按照如下方式获得：

所述处理模块基于所述上下楼梯的属性和所述悬挂部的属性生成的处理模型能够生成所述悬挂角的安全区间，所述处理模块基于所述悬挂角的安全区间生成所述第一坡度角的安全区间和所述第二坡度角的安全区间从而生成所述伸缩支撑部的伸缩量的安全区间，所述处理模块基于所述伸缩量的安全区间生成所述执行信号并将所述执行信号传递至调节模块，其中，所述调节模块按照如下方式将所述第一高度调节至所述第二高度：基于所述处理模块生成的第一执行信号，所述调节模块对所述机械构造模块执行第一执行动作以使得所述伸缩支撑部从初始伸缩量调节至第一伸缩量；在所述第一伸缩量与所述伸缩量的安全区间之间的最小差值/最小相对差值达到预设范围的情况下，基于所述处理模块生成的第二执行信号，所述调节模块对所述机械构造模块执行第二执行动作将所述伸缩支撑部从所述第一伸缩量调节至第二伸缩量，以使得所述第二高度处于所述上下楼梯所需高度的调节区间。

根据一种优选的实施方式，当所述悬挂角的极值不能够满足所述悬挂角的安全区间的范围时，所述处理模块生成报警信号反馈至监控中心或推送至监控终端，施工人员依据所述报警信号至少采取如下措施，以使得所述上下楼梯的悬挂角能够调节至所述悬挂角的安全区间：增大所述伸缩支撑部的伸缩量；其中，相邻的伸缩支撑部按照可拆卸的方式进行设置；所述伸缩支撑部的两端均一体式设置有具有若干与螺柱匹配的螺纹孔的固定板；和/或增加所述悬挂部；所述悬挂部至少包括第一悬挂支撑部和第二悬挂支撑部，其中，所述第一悬挂支撑部和所述第二悬挂支撑部之间的夹角在所述上下楼梯完全展开的情况下为锐角；其中，所述第一悬挂支撑部的一端和所述第二悬挂支撑部的一端通过预埋设于所述基础部分的地脚螺栓与所述基础部分转动连接；所述第一悬挂支撑部的另一端和所述第二悬挂支撑部的另一端通过以固定方式设置于所述伸缩支撑部垫板上的螺栓与所述伸缩支撑部固定连接。

根据一种优选的实施方式，所述调节模块是按照液压驱动的方式对所述伸缩支撑部的伸缩量进行调节以对所述第一坡度角、第二坡度角调节的方式调节所述上下楼梯的悬挂角至所述第二高度，其中，每一个所述伸缩支撑部的均与液压系统的液压油路之间设置有电磁流量阀；所述伸缩支撑部的伸长量或者缩短量均能够通过调节所述电磁流量阀的开度或者调节液压压力的方式进行调整；其中，基于所述第一执行信号的所述电磁流量阀的开度大于基于所述第二执行信号的所述电磁流量阀的开度；和/或基于所述第一执行信号的液压压力大于基于所述第二执行信号的液压压力；以使得所述伸缩支撑部的伸长量能够准确地从所述初始伸缩量调节至所述第二伸缩量；其中，所述伸缩杆的两端伸缩短节的侧壁开设进油孔和出油孔；所述进油孔和所述出油孔均与液压回路中的管道密封连接。

根据一种优选的实施方式，所述第一悬挂支撑部和所述第二悬挂支撑部设置有应变式传感器；所述应变式传感器用于监测第一悬挂支撑部和第二悬挂支撑部的应变并传输至所述处理模块；基于测得应变的，所述处理模块通过胡克定律反演出应力并至少根据四大强度准则计算出应力当量；基于所述应力当量与所述许用应力的比较，所述处理模块能够生成所述执行信号并将所述执行信号传递至调节模块；其中，所述许用应力是根据所述第一悬挂支撑部和所述第二悬挂支撑部的屈服极限或者强度极限获得。

根据一种优选的实施方式，所述步道单元按照如下方式配置：在俯视观察所述步道单元的方向上，所述第一步道包括以平行方式设置的第一步道i和第一步道ii，所述第二步道包括以平行方式设置的第二步道i和第二步道ii，所述第一步道i、所述第一步道ii、所述第二步道i和第二步道ii限定了一个所述步道单元，所述上下楼梯根据所述深基坑的深度能够设置若干个所述步道单元；其中，所述上下楼梯在完全展开的情况下，所述第一步道和所述第二步道呈如下状态：在侧视观察所述上下楼梯的方向上，所述第一步道i的第一坡度角和第一步道ii第二坡度角互为相反数；在主视观察所述上下楼梯的方向上，所述第二步道i的第二坡度角和所述第二步道ii的第二坡度角互为相反数；从而所述步道单元是能够让工作人员逐渐下入深基坑或者逐渐返回地表的环形通道。

根据一种优选的实施方式，相邻的所述第一步道与所述第二步道按照如下方式进行配置：相邻的所述第一步道与所述第二步道通过固定于所述伸缩支撑部限定的工作空间的在上下楼梯完全展开的情况下位于不同伸缩支撑部在高度上间隔错开的转换台转动连接，所述转换台设置有铰接机构；其中，所述铰接机构至少包括铰接转体和设置有与所述铰接转体中的转动弧面契合的铰接孔的铰接杆；所述铰接转体还包括转体座；所述铰接杆以过盈配合的方式插入铰接支座；其中，所述第一转体座固定安装于所述第一步道，第二转体座固定安装于所述第二步道；第一铰接支座固定安装于所述转换台与所述第一步道的相对侧，第二铰接支座固定安装于所述转换台与所述第二步道的相对侧，当所述伸缩短节内注入液压油或者放出液压油时，从而第一步道和/或所述第二步道能够基于所述伸缩支撑部伸长或者缩短绕所述铰接机构限定的轴线转动，从而改变所述第一步道的第一坡度角和/或所述第二步道的第二坡度角。

根据一种优选的实施方式，所述第一步道和所述第二步道都包括有踏板和踏板支撑板；所述踏板安装于所述踏板支撑板上，其中，所述踏板在高度方向上和/或长度方向上按照能够伸缩的方式设置；和/或所述踏板支撑板按照能够伸缩的方式设置；从而，在所述第一步道的第一坡度角和所述第二步道的第二坡度角改变的情况下，所述踏板和/或所述踏板支撑板能够自由伸缩以适应第一坡度角和/或第二坡度角的改变带来的长度变化。

根据一种优选的实施方式，本发明还公开了一种基于安全性的深基坑上下楼梯高度的调节系统，所述系统包括处理模块、识别模块、调节模块和机械构造模块；所述处理模块获取所述识别模块采集到的深基坑的深度和上下楼梯的第一高度生成第一对比结果和所需上下楼梯高度的调节区间，在所述第一对比结果超出高度差值的阈值的情况下，所述处理模块基于所述所需上下楼梯高度的调节区间生成悬挂角的安全区间，当所述悬挂角的极值能够满足所述悬挂角的安全区间的范围时，所述处理模块能够生成执行信号并将所述执行信号传递至调节模块，所述调节模块基于所述执行信号生成执行动作作用于机械构造模块，从而所述机械构造模块对所述上下楼梯的高度调节至所需上下楼梯高度的调节区间以形成第二高度；其中，所述处理模块和所述基于所述悬挂部的许用应力以及所述上下楼梯的属性和所述悬挂部的属性生成的处理模型生成所述悬挂角的安全区间；从而，在所述调节模块对所述机械构造模块执行所述执行动作时，所述第一步道能够绕所述第二步道转动的方式改变所述第一步道的第一坡度角，所述第二步道能够以绕所述第一步道转动的方式改变所述第二步道的第二坡度角，所述上下楼梯能够在悬挂角的安全区间内依据所述第一坡度角和所述第二坡度角的变化以折叠或者展开的方式调节所述上下楼梯的高度以使得所述上下楼梯安全地悬挂于所述深基坑的内部空间。

本发明提供一种基于安全性的深基坑上下楼梯的高度调节方法，至少具有如下优势：

(1)若在最底层的步道单元不满足完全展开状态时，本发明可以通过调节伸缩单元的长度和/或上下楼梯的组装结构，能够紧扣深基坑的各个建设阶段实时调整高度用以满足工人能够顺利进入深基坑作业以满足在深基坑建设中每个深度的需求，以克服现有技术中需要通过外塔辅助上下楼梯才能进入深基坑进行作业的技术问题。

(2)在上下楼梯伸缩过程中，由于悬挂部的悬挂角跟随变化，如果该悬挂角变化至非安全角度时，会造成悬挂部的应力失效，因此，在上下楼梯高度调节过程中，需要对调节过程中的悬挂角进行判断。

(3)本发明的上下楼梯具有不同的工作状态，其即可以通过伸缩支撑部的伸长或者缩短来调整上下楼梯在深基坑内的深度，能够在不对上下楼梯进行结构变化的情况下仅通过调节空间大小达到施工所需的高度，克服了现有的上下楼梯需要通过人力不断地对上下楼梯进行组装的技术问题。其次，该上下楼梯能够通过调节步道单元的坡度角实现多上下楼梯梯度的变化，以满足不同施工状态的需求。

附图说明

图1是本发明提供的基于安全性的上下楼梯高度调节方法的逻辑模块示意图。

图2是本发明提供的机械构造模块的一种优选结构的正视示意图；

图3是本发明提供的机械构造模块的一种优选结构的左视示意图；

图4是本发明提供的机械构造模块的完全展开的示意图；

图5是本发明提供的机械构造模块的步道单元的构成示意图；

图6是本发明提供的机械构造模块的伸缩短节的一种优选结构示意图；

图7是本发明提供的机械构造模块的伸缩短节的固定板的一种优选结构示意图；

图8是本发明提供的机械构造模块的相邻的两个伸缩短节的连接结构示意图；

图9是本发明提供的机械构造模块的第一步道与第二步道之间的连接结构示意放大图，即如图5所示的a部分的局部放大图；

图10是本发明提供的机械构造模块的铰接结构的一种优选结构示意图；

图11是本发明提供的机械构造模块的铰接杆的一种优选结构示意图；和

图12是本发明提供的机械构造模块的踏板和踏板支撑板的结构示意图即，如图5所示的b部分的局部放大图。

附图标记列表

1：第一步道3a-1：固定板

2：第二步道3a-2：螺纹孔

3：伸缩支撑部4a：第一悬挂支撑部

4：悬挂部4b：第二悬挂支撑部

5：处理模块12a：铰接机构

6：识别模块12b：铰接转体

7：调节模块12c：转动弧面

8：机械构造模块12d：铰接孔

9：监测模块12e：铰接杆

12：转换台12f：转体座

1a：第一步道i12g：铰接支座

1b：第一步道iiα：第一坡度角

2a：第二步道iβ：第二坡度角

2b：第二步道iiθ：悬挂角

3a：伸缩杆

具体实施方式

下面结合附图1至12进行详细说明。

本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”和仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”和的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“内侧”、“内部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，术语“以可拆卸的方式”是粘接、键连接、螺纹连接、销连接、卡接、铰接、间隙配合或过渡配合中的一种。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

本实施例提供一种基于安全性的深基坑的上下楼梯的调节方法。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

该方法包括：

s1：处理模块5获取识别模块6采集到的深基坑的深度和上下楼梯的第一高度生成第一对比结果和所需上下楼梯高度的调节区间。在第一对比结果超出高度差值的阈值的情况下，处理模块5基于所需上下楼梯高度的调节区间生成悬挂角θ的安全区间。

s2：当悬挂角θ的极值能够满足悬挂角θ的安全区间的范围时，处理模块5能够生成执行信号并将执行信号传递至调节模块7，调节模块7基于执行信号生成执行动作作用于机械构造模块8，从而机械构造模块8对上下楼梯的高度调节至所需上下楼梯高度的调节区间以形成第二高度。

从而，在调节模块7对机械构造模块8执行执行动作时，第一步道1能够绕第二步道2转动的方式改变第一步道的第一坡度角β，第二步道2能够以绕第一步道1转动的方式改变第二步道2的第二坡度角α，上下楼梯能够在悬挂角θ的安全区间内依据第一坡度角β和第二坡度角α的变化以折叠或者展开的方式调节上下楼梯的高度以使得上下楼梯安全地悬挂于深基坑的内部空间。若在最底层的步道单元不满足完全展开状态时，本发明可以通过调节伸缩单元的长度和/或上下楼梯的组装结构，能够紧扣深基坑的各个建设阶段实时调整高度用以满足工人能够顺利进入深基坑作业以满足在深基坑建设中每个深度的需求，以克服现有技术中需要通过外塔辅助上下楼梯才能进入深基坑进行作业的技术问题。不过，在上下楼梯伸缩过程中，由于悬挂部4的悬挂角跟随变化，如果该悬挂角变化至非安全角度时，会造成悬挂部的应力失效，因此，在上下楼梯高度调节过程中，需要对调节过程中的悬挂角进行判断，判定合格后处理模块5才会生成执行信反馈至调节模块进行调节。

优选地，处理模块5和基于悬挂部4的许用应力以及上下楼梯的属性和悬挂部4的属性生成的处理模型生成悬挂角θ的安全区间。许用应力是悬挂部使用材料的属性。上下楼梯的属性和悬挂部4的属性生成的处理模型可以有限元模型，也可以是力学理论模型。例如，该上下楼梯与悬挂部4之间形成的力学理论模型就能够简化为悬挂部4受重物的模型。

优选地，机械构造模块8按照以下方式构造：悬挂部4的一端设置于深基坑的基础部分，另一端安装于伸缩支撑部3，从而使得上下楼梯以与悬挂部4的悬挂角θ的方式悬挂于深基坑的内部空间。第一步道1与第二步道2按照彼此不平行且转动连接的方式安装于伸缩支撑部3限定的内部空间以形成步道单元；伸缩支撑部3包括若干个伸缩杆3a，第一步道1分别安装于同侧的但轴线不同的两个伸缩杆3a之间，第二步道2分别安装于异侧的两个伸缩杆3a之间，且第一步道1与第二步道2按照彼此不平行的方式转动连接。

优选地，第二高度按照如下方式获得：处理模块5基于上下楼梯的属性和悬挂部4的属性生成的处理模型能够生成悬挂角θ的安全区间，处理模块5基于悬挂角θ的安全区间生成第一坡度角β的安全区间和第二坡度角α的安全区间从而生成伸缩支撑部3的伸缩量的安全区间，处理模块5基于伸缩量的安全区间生成执行信号并将执行信号传递至调节模块7。其中，调节模块7按照如下方式将第一高度调节至第二高度：基于处理模块5生成的第一执行信号，调节模块7对机械构造模块执行第一执行动作以使得伸缩支撑部3从初始伸缩量调节至第一伸缩量；在第一伸缩量与伸缩量的安全区间之间的最小差值/最小相对差值达到预设范围的情况下，基于处理模块5生成的第二执行信号，调节模块7对机械构造模块执行第二执行动作将伸缩支撑部3从第一伸缩量调节至第二伸缩量，以使得第二高度处于上下楼梯所需高度的调节区间。

例如，悬挂角θ的安全区间为60°～70°，根据几何换算可知伸缩量的安全区间为20cm～30cm。而当前的初始悬挂角θ0为55°，对应的初始伸缩量为12.5cm。为了精确地将悬挂角θ从初始悬挂角θ0为55°调节至安全区间为60°～70°以内，在伸缩量从初始伸缩量12.5cm调节至第一初始伸缩量18cm之前(最小差值为预设的2cm也可以是最小相对差值10％)，电磁流量阀的开度是1升/min，油压压力是2mpa。而当在伸缩量从初始伸缩量12.5cm调节至18cm之前，电磁流量阀的开度是0.8升/min，油压压力是1.5mpa。

又如，第一高度为5m时，深基坑的深度为6m。此时第一高度5m与深基坑的深度6m具有高度差值为1m，而高度差值的阈值为0.05m～0.15m。因此，需要第二高度为5.85m～5.95m。为了精确使上下楼梯的高度调节至第二高度调整至5.85m～5.95m的区间，在高度调节至5.6m时，处理模块5生成第二执行信号，调节模块7降低电池流量阀的流速，降低高度调节的速率，缓慢使得上下楼梯趋近于5.85m～5.95m的区间，提高了系统的稳定性和准确性。例如，处理模块5生成第二执行信号，调节模块7还可以调节降低液压油的压力。

优选地，当悬挂角θ的极值不能够满足悬挂角θ的安全区间的范围时，处理模块5生成报警信号反馈至监控中心或推送至监控终端，施工人员依据报警信号至少采取如下措施，以使得上下楼梯的悬挂角θ能够调节至悬挂角θ的安全区间。(1)增大伸缩支撑部3的伸缩量；其中，相邻的伸缩支撑部3按照可拆卸的方式进行设置；伸缩支撑部3的两端均一体式设置有具有若干与螺柱匹配的螺纹孔3a-2的固定板3a-1。和/或(2)增加悬挂部4；悬挂部4至少包括第一悬挂支撑部4a和第二悬挂支撑部4b，其中，第一悬挂支撑部4a和第二悬挂支撑部4b之间的夹角在上下楼梯完全展开的情况下为锐角；其中，第一悬挂支撑部4a的一端和第二悬挂支撑部4b的一端通过预埋设于基础部分的地脚螺栓与基础部分转动连接；第一悬挂支撑部4a的另一端和第二悬挂支撑部4b的另一端通过以固定方式设置于伸缩支撑部3垫板上的螺栓与伸缩支撑部3固定连接。

优选地，调节模块7是按照液压驱动的方式对伸缩支撑部3的伸缩量进行调节以对第一坡度角β、第二坡度角α调节的方式调节上下楼梯的悬挂角θ至第二高度。其中，每一个伸缩支撑部3的均与液压系统的液压油路之间设置有电磁流量阀。伸缩支撑部3的伸长量或者缩短量均能够通过调节电磁流量阀的开度或者调节液压压力的方式进行调整。其中，基于第一执行信号的电磁流量阀的开度大于基于第二执行信号的电磁流量阀的开度。和/或基于第一执行信号的液压压力大于基于第二执行信号的液压压力。以使得伸缩支撑部3的伸长量能够准确地从初始伸缩量调节至第二伸缩量。其中，伸缩杆3a的两端伸缩短节的侧壁开设进油孔和出油孔。进油孔和出油孔均与液压回路中的管道密封连接。

优选地，本发明的信号传递可以是zigbee模块、wifi模块或者光纤传输。处理模块是具有数据处理功能的数据服务器，例如plc控制器。

优选地，所述识别模块5至少包括红外测距仪。所述红外测距仪配置在所述上下楼梯的最底部，用于识别上下楼梯和所述深基坑之间的高度差。识别模块5还可以包括图像识别器。

实施例2

本实施例公开了一种优选的上下楼梯。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。优选地，该上下楼梯可以由本发明的方法和/或其他可替代的模块实现。该上下楼梯为施工人员的通行提供安全与便利，并且具有拆装工序简单、零部件可重复利用率高等优势。

如图1和2所示，本实施例提供一种上下楼梯。该上下楼梯包括若干第一步道1、若干第二步道2、伸缩支撑部3和若干悬挂部4。若干第一步道1和若干第二步道2，构成若干步道单元为施工人员提供安装通道。伸缩支撑部3，限定了上下楼梯的工作空间并且为第一步道1和第二步道2提供支撑。若干悬挂部4，外设于伸缩支撑部3，用于支撑上下楼梯。以使得上下楼梯以悬挂的方式占据在基坑的一部分空间。该部分空间是由上下楼梯的体积限定。例如，该上下楼梯安装于基坑的正东方向，且安装完成后上下楼梯的长、宽、高分别为4m、4m和10m，则上下楼梯以悬挂的方式占据有基坑正东方向的160m³的空间。任一悬挂部4的一端以可转动的方式设置于深基坑的基础部分，另一端安装于伸缩支撑部3，从而使得上下楼梯能够以悬挂的方式设置于深基坑的内部空间。第一步道1与第二步道2安装于由伸缩支撑部3限定的内部空间。伸缩支撑部3包括若干个伸缩杆3a，第一步道1分别安装于同侧的但轴线不同的两个伸缩杆3a之间，第二步道2分别安装于异侧的两个伸缩杆3a之间。第一步道1与第二步道2以可转动的方式连接。第一步道1与第二步道2按照不平行的方式设置。当对伸缩杆3a施以推力或者拉力时，第一步道1能够绕第二步道2转动的方式改变第一步道的第一坡度角β和/或第二步道2能够以绕第一步道1转动的方式改变第二步道2的第二坡度角α，从而上下楼梯能够依据第一坡度角β和第二坡度角α的变化通过折叠或者展开的方式安装于深基坑的内部空间。当对伸缩杆3a施以推力或者拉力时，第一步道1能够绕第二步道2转动的方式改变第一步道的第一坡度角β；和/或第二步道2能够以绕第一步道1转动的方式改变第二步道2的第二坡度角α；从而上下楼梯能够依据第一坡度角β和第二坡度角α的变化通过折叠或者展开的方式安装于深基坑的内部空间，从而使得上下楼梯能够让工作人员逐渐下入深基坑或者逐渐返回地表。本发明的上下楼梯具有不同的工作状态，其即可以通过伸缩支撑部3的伸长或者缩短来调整上下楼梯在深基坑内的深度，能够在不对上下楼梯进行结构变化的情况下仅通过调节空间大小达到施工所需的高度，克服了现有的上下楼梯需要通过人力不断地对上下楼梯进行组装的技术问题；其次，该上下楼梯能够通过调节步道单元的坡度角实现多上下楼梯梯度的变化，以满足不同施工状态的需求。

优选的，在深基坑的深度不足以使得最下层的步道单元完全展开的情况下，上下楼梯能够通过拆卸最下层的步道单元中的第一步道i1a、第一步道ii1b、第二步道i2a和第二步道ii2b的至少一个，以使得上下楼梯在高度上满足深基坑的深度。和/或上下楼梯能够通过缩短至少一个伸缩杆3a以改变第一步道的第一坡度角和/或改变第二步道的第二坡度角的形式将已经完全展开的步道单元调整为折叠状态，从而使得上下楼梯在高度上满足深基坑的深度。若在最底层的步道单元不满足完全展开状态时，本发明可以通过调节伸缩单元的长度和/或上下楼梯的组装结构，以满足在深基坑建设中每个深度的需求，以克服现有技术中需要通过外塔辅助上下楼梯才能进入深基坑进行作业的技术问题。

优选的，如图4所示，在步道单元的俯视图方向观察，第一步道1包括以平行方式设置的第一步道i1a和第一步道ii1b，第二步道2包括以平行方式设置的第二步道i2a和第二步道ii2b。第一步道i1a、第一步道ii1b、第二步道i2a和第二步道ii2b限定了一个步道单元，上下楼梯根据深基坑的深度能够设置若干个步道单元。优选的，如图3所示，上下楼梯在完全展开的情况下，第一步道1和第二步道2呈如下状态：在上下楼梯的侧视图方向观察，第一步道i1a的第一坡度角和第一步道ii1b第二坡度角互为相反数；在上下楼梯的主视图方向观察，第二步道i2a的第二坡度角和第二步道ii2b的第二坡度角互为相反数；从而步道单元是能够让工作人员逐渐下入深基坑或者逐渐返回地表的环形通道。例如，如图1和2所示，第一步道i1a的第一坡度角为15°和第一步道ii1b第二坡度角为-15°。第二步道i2a的第二坡度角为15°和第二步道ii2b的第二坡度角为-15°。第一步道i1a的第一坡度角还可以是20和25°；第一步道ii1b的坡度角则为对应的-20°和-25°。第二步道i2a的第二坡度角还可以是20°和25度；第二坡度角ii2b的第二坡度角则是对应的-20°和-25°。考虑到上下楼梯是一个可以重复利用的桁架结构，所用的零部件可以制造成标准件，以降低制造成本和使用成本。优选的，在上下楼梯完全展开的情况下，第一步道i1a的第一坡度角为15°和第一步道ii1b第二坡度角为-15°。第二步道i2a的第二坡度角为15°和第二步道ii2b的第二坡度角为-15°。

优选的，伸缩杆3a是按照液压驱动的方式对第一坡度角β、第二坡度角α和上下楼梯的高度调整。优选的，每一个伸缩杆3a的均与液压系统的液压油路之间设置有机械构造模块。伸缩杆3a的伸长量或者缩短量均可以通过调节机械构造模块的开度或者调节液压压力的方式进行调整。第一坡度角β、第二坡度角α和上下楼梯的高度基于伸缩杆3a的伸长量或者缩短量调整。例如，液压系统包括液压泵、液压油罐以及液压回路。在液压系统向伸缩杆3a中注入高压液压油时，伸缩杆3a能够基于注入的高压液压油而伸长。在液压系统将液压油进行回收时，伸缩杆3a便能够缩短以恢复其初始长度。具体地，伸缩杆3a至少具有两个伸缩短节，伸缩短节在液压油油压的驱动下实现伸长或者缩短，在停止注入液压油时，伸缩短节在伸缩杆3a的油腔内的液压油的作用下形成支撑着整个上下楼梯。如图5所示，优选的，伸缩杆3a具有三个伸缩短节。伸缩杆3a还可以是2个、4个或者更多个。考虑到支撑效果以及伸缩杆3a的屈曲稳定性，伸缩短节优选为3节。伸缩杆3a的内部构造是已经公知的现有技术，再次不在赘述。而液压油的注入或者排出方式可以采用在伸缩杆3a的两端伸缩短节的侧壁开设进油孔和出油孔。进油孔和出油孔均与液压回路中的管道密封连接。液压系统可以设置在每一个伸缩杆3a邻近的步道单元并注明安全标示。

优选的，相邻的两个伸缩杆3a之间是通过可拆卸的方式进行连接的，以便于在在深基坑的深度不足以使得最下层的步道单元完全展开的情况下，对最下层的步道单元进行拆卸。优选的，如图7所示，相邻的两个伸缩杆3a之间通过紧固件连接，并且该紧固件方便拆卸。例如，如图5和6所示，伸缩杆3a的两端均一体式设置有具有若干与螺柱匹配的螺纹孔3a-2的固定板3a-1，当螺柱旋入相邻的两个固定板3a-1时，相邻的伸缩杆3a以可拆卸的方式连接。螺柱旋入后并配以匹配的螺帽进行进一步紧固。优选的，螺纹孔3a-2的螺纹升角小于螺柱与螺纹孔3a-2形成的螺旋副的当量摩擦角，以实现该紧固连接可靠不会自动松脱，以保证该上下楼梯的安全性。螺纹升角即为导程角，是在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角，该角度影响螺纹自锁和防松。当量摩擦角与螺纹牙型角γ相关。螺纹牙型角γ是螺纹轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角称牙侧角θ，对称的牙侧角θ＝γ/2。当量摩擦系数fv＝f/cosθ，f为摩擦系数。而当量摩擦角ψ＝arctanfv。

优选的，如图2所示，悬挂部4至少包括第一悬挂支撑部4a和第二悬挂支撑部4b。优选的，第一悬挂支撑部4a的一端和第二悬挂支撑部4b的一端通过预埋设于基础部分的地脚螺栓与基础部分固定连接。优选的，第一悬挂支撑部4a和第二悬挂支撑部4b之间的夹角在上下楼梯完全展开的情况下为锐角。基础部分包括混凝土基础、与混凝土基础浇筑而成的端柱，地脚螺栓则埋设于混凝土基础和端柱内部。优选地，地脚螺栓以垂直的方式埋设于混凝土基础和端柱内部。优选的，基础部分还埋设了抗剪键。优选的，所述基础部分是在测量放线完成之后，根据基础的设计图样进行基坑的开挖。对开挖后的基坑压实并清理完成后浇筑c15的素混凝土垫层。素混凝土垫层施工完成后，在垫层上铺设双向钢筋，在下层钢筋的底端放置混凝土垫块，并且对端柱和地梁钢筋绑扎，并埋设地脚螺栓，钢筋绑扎和支模完成后浇筑混凝土，待初凝完成后在端柱2的预留洞内放置抗剪键并二次浇筑，浇筑c35细石混凝土。第一悬挂支撑部4a和第二悬挂支撑部4b是混凝土基础部分完成时并能达到可以安装悬挂部的设计强度后进行安装的。在端柱上铺设柱脚板，柱脚板与预埋的抗剪键焊接并且将第一悬挂支撑部4a的一端部和第二悬挂支撑部4b的一端部焊接在柱脚板上，在地脚螺栓处铺设的钢板，用螺母把钢板紧固在地脚螺栓上。在现今的钢结构柱脚设计中，在剪力超过柱脚与混凝土间摩擦力时设抗剪键。它通常用较厚的槽钢或工字钢垂直焊接在柱脚底面的水平钢板上，并埋在混凝土基础内预留的抗剪槽中。

优选的，第一悬挂支撑部4a的另一端和第二悬挂支撑部4b的另一端通过以固定方式设置于伸缩支撑部3垫板上的螺栓与伸缩支撑部3固定连接。第一悬挂支撑部4a的另一端和第二悬挂支撑部4b的另一端具有与带有与螺栓匹配的螺孔的固定件。优选的，垫板与伸缩支撑部一体式连接。

优选的，第一悬挂支撑部4a和第二悬挂支撑部4b设置有监控模块9。优选的，监控模块9是应变式传感器，用于监测在上下楼梯展开或折叠过程中第一悬挂支撑部4a和第二悬挂支撑部4b的应力。应力直接反应了第一悬挂支撑部4a和第二悬挂支撑部4b的受力情况，当应力超过第一悬挂支撑部4a和第二悬挂支撑部4b的屈服极限或者强度极限时，可以通过改变伸缩支撑部的长度来降低第一悬挂支撑部4a和第二悬挂支撑部4b的应力。应力的评判可以通过最大拉应力理论、最大剪应力理论和畸变能理论进行。具体地，应变式传感器通过有线和/或无线的方式将应变信号传输至监控中心的数据处理器。数据处理器具有将应变信号反算出应力的能力，比如数据运算服务器和数据处理芯片。然后数据处理器将应力值分别与最大拉应力理论、最大剪应力理论和畸变能理论对应的极限值比对。当应力值超过优选的一个极限值时，数据处理器向监控中心发出报警信号。施工人员可以基于报警信号让支撑部的长度来降低第一悬挂支撑部4a和第二悬挂支撑部4b的应力。通常情况下，应变式传感器的传感元件采用电阻式应变片。电阻式应变片很好地利用了导体的物理特性和几何特性。当一个导体在其弹性极限内受外力拉伸时，其不会被拉断或产生永久变形而会变窄变长，这种形变导致了其端电阻变大。相反，当一个导体被压缩后会变宽变短，这种形变导致了其端电阻变小。通过测量应变片的电阻，其覆盖区域的应变就可以演算出来。应变片的敏感栅是一条窄导体条曲折排列成的一组平行导线，这样的布置方式可将基线方向的微小变形累积起来以形成一个较大的电阻变化量累计值。应变式传感器的传感元件还可以采用光学应变片，例如布拉格光栅应变片。应变通过广义胡克定律反演出应力，具体地：

优选的，e为材料弹性模量、υ为材料泊松比、g为材料剪切模量。ε为正应变，γ为剪应变，σ为应力。

优选的，如图4和8所示，相邻的第一步道1与第二步道2通过固定于伸缩支撑部3限定的工作空间的转换台12转动连接。转换台12设置有用于第一步道1与第二步道2的铰接机构12a。优选的，转动机构12a至少包括铰接转体12b和设置有与铰接转体12b中的转动弧面12c契合的铰接孔12d的铰接杆12e。铰接转体12b与铰接孔12d之间采用间隙配合或过盈配合。间隙配合或过盈配合能够使得铰接转体12b与铰接孔12c既能够相互转动也能够限制两者之间的轴向滑动，能够使得铰接转体12b与铰接孔12d的转动更可靠。优选的，铰接转体12b还包括转体座12f。转体座12f与转动弧面12b优选采用一体式结构。铰接杆12e优选以过盈配合的方式插入铰接支座12g。如图9所示，优选的，第一转体座固定安装于第一步道1。第二转体座固定安装于第二步道2。第一铰接支座固定安装于转换台12与第一步道1的相对侧。第二铰接支座固定安装于与第二步道2的相对侧。固定的方式可以采用焊接的方式，可以采用通过螺柱连接的方式固定，也可以采用一体式固定。优选的，转换台12可以是以可拆卸的形式安装于伸缩支撑部3，也可以是以一体式的形式与伸缩支撑部3连接。考虑到伸缩支撑部3的强度要求、稳定性要求以及伸缩可靠性的要求，转换台12最好以一体式的形式与伸缩支撑部连接。优选的，铰接杆12e上以阵列的形式设置有若干铰接孔12d，对应的铰接转体12b也有若干个。例如，如图10所示，沿铰接杆12e的轴线方向上设置有3个12d。当伸缩短节内注入液压油或者放出液压油时，伸缩支撑部3伸长或者缩短，从而第一步道1和/或第二步道2能够绕铰接机构限定的轴线转动，从而改变第一步道1的第一坡度角α和/或第二步道2的第二坡度角β。

从上述结构可以推断出，相邻的位于不同伸缩支撑部的转换台12在上下楼梯完全展开的情况下在高度上是间隔错开的。优选的，转换台12可以作为休息平台，也能够放置液压系统。为了保证转换台12的承重稳定性及安全适用性，转换台12的底面设置有与一体式或者焊接于伸缩支撑部3的三角加强板。

优选的，在第一步道1上设置有沿第一步道1长度方向的第一防护栏，且位于外侧的第一防护栏以能够延伸至转换台12的方式设置。在第二步道2上设置有沿第二步道2长度方向的第二防护栏，且位于外侧的第二防护栏以能够延伸至转换台12的方式设置。第一防护栏和第二防护栏能够防止施工人员在走动时的意外跌落，提高施工楼梯的安全性。优选的，第一防护栏和第二防护栏是金属防护栏。

优选的，第一步道1和第二步道2都包括有踏板和踏板支撑板。踏板安装于踏板支撑板上，用以给施工人员提供上下的通道。由于在第一步道1的第一坡度角和第二步道2的第二坡度角改变的过程中，第一步道1和第二步道2的长度会发生变化。因此，踏板在高度方向按照可伸缩的方式设置。例如，踏板在高度方向上可以具有延展性的波纹板。相邻两个踏板可以在高度方向上采用过盈配合的方式连接，例如，位于上端的踏板以插接的方式与下端的踏板且在上下楼梯完全展开的情况下上端踏板仍然不能够从下端踏板脱落。踏板支撑板按照可伸缩的方式设置。相邻的两个踏板在长度方向之间设置有伸缩节，例如弹簧。踏板支撑板按照可伸缩的方式设置。例如，踏板支撑板设置有具有延展性的波纹板。踏板支撑板可以设置为若干个两两彼此相互可移动连接的以首尾连接的方式的支撑板单元。

优选的，本发明的上下楼梯的各零部件均可以制作成标准件，使该上下楼梯符合安全防护装置的标准化式、工具化式的发展需求。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。