一种主动控制受扰动建筑物位移的结构和方法与流程

本发明涉及一种主动控制受扰动建筑物位移的结构和方法，属于建筑工程技术领域。

背景技术：

基坑和隧道开挖不可避免会对周边建筑物产生扰动，影响结构的安全和正常使用需求。目前，减少基坑和隧道开挖引起建筑物位移的方法主要分为以下两类：

1、增大围护结构和支撑体系刚度。这种方法主要包括加厚地下连续墙、增加围护桩桩径、加大支撑截面等，这种方法虽然提高了围护结构和支撑体系的刚度，可一定程度上减小围护结构和周边环境的位移，但建筑物仍会产生一定的位移，且无法主动控制位移使其恢复。

2、在支撑上施加伺服式加载系统。这种方法在基坑开挖产生位移后，通过伺服式加力装置对围护结构施加轴力，使得围护结构的位移得到恢复，从而间接使周边土体、建筑物位移恢复。这种方法虽然能够一定程度上实现位移的主动控制，但是本质上是间接的控制方法，即通过控制围护结构的位移，进而控制建筑物位移，效果可能不显著；再者，由于是间接控制，该方法无法定向控制位移，例如指定控制某一处的水平或竖向位移；此外，若建筑物基础本身或受扰动后存在一定缺陷，该方法没有加固作用。

综上所述，现有技术中尚未有一种简单、有效、直接的主动控制受扰动建筑物位移的方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种主动控制受扰动建筑物位移的结构和方法，直接控制受扰动建筑物的位移，具有加固建筑物的作用，同时定向控制建筑物位移，灵活方便。

本发明采取以下技术方案：

一种主动控制受扰动建筑物位移的结构，包括：竖直设置在承载建筑物的底板3周围的加固桩体1；位于加固桩体1上方，且通过横向传力机构与底板3侧向相连的新增混凝土基础底板4；设置在加固桩体1与新增混凝土基础底板4之间，并对新增混凝土基础底板4施加顶力的竖向加力装置6；设置在既有建筑物上的位移传感器9；与竖向加力装置6及传感器9相连的控制系统8。

进一步的，还包括竖直设于既有建筑物基础侧旁的围护结构10，围护结构10与新增混凝土基础底板4之间横向设置横向加力装置，所述横向加力装置也与控制系统8连接。

更进一步的，所述竖向加力装置6、横向加力装置各自控制系统8通过油管及电路系统7连接。

进一步的，所述横向传力机构是锚固钢筋5，所述锚固钢筋5一端预埋设置在底板3中，另一端现浇新增混凝土基础底板4。

进一步的，所述既有建筑物的下方固定设有建筑物既有桩。

一种上述的主动控制受扰动建筑物位移的结构的主动控制位移方法，包括以下步骤：

s1、在桥梁原有的底板3外施工加固桩体1；

s2、在加固桩体1上方安装竖向加力装置6；

s3、在竖向加力装置6上方浇筑新增混凝土基础底板4，并通过横向传力机构将新增混凝土底板4和桥梁原有的底板3连接，保证传力；

s4、竖向将加力装置6和控制系统8通过油管及电路系统7连接；

s5、在既有建筑物上安装位移传感器9，测量桥梁的位移；

s6、在围护结构10施工和基坑开挖期间，根据位移传感器9测量到的位移数据，利用控制系统8对竖向加力装置6的轴力进行调整，将产生沉降的既有建筑物顶升；

其中，其中s3、s4不分先后，也可以同步；s5与s1、s2、s3、s4之间不分先后，也可以同步。

进一步的，在围护结构10施工后，利用横向加力装置分别与围护结构10及新增混凝土底板4连接；根据位移传感器9测量到的位移数据，利用控制系统8对竖向加力装置6、横向加力装置的轴力进行调整，将产生横向位移的既有建筑物反向顶回。

进一步的，所述控制系统8自身集成控制设定的控制程序。

本发明的有益效果在于:

1)直接控制受扰动建筑物的位移。将伺服式控制系统和加力装置直接与建筑物连接，当建筑物受到开挖扰动而发生位移时，利用加力装置在建筑物上直接施加轴力，对产生的位移直接进行纠正和控制。

2)加固建筑物。在建筑物下方增设桩，分担荷载，将部分荷载传递至更深的土体，因此，该方法兼有加固建筑基础的作用。

3)定向控制建筑物位移，灵活方便。可以在建筑物需要的特殊位置安装加力装置，并灵活设置加力装置的方向(水平、竖直或倾斜)，实现多角度、全方位的位移控制，达到精细化施工的要求，保证建筑物的安全。

附图说明

图1a是实施例一第一步的施工流程示意图；

图1b是实施例一第二步的施工流程示意图；

图1c是实施例一第三步的施工流程示意图；

图1d是实施例一第四步的施工流程示意图；

图2是图1d中的a-a剖面图；

图3是图1d中的b-b剖面图；

图4a是实施例二第一步的施工流程示意图；

图4b是实施例二第二步的施工流程示意图；

图4c是实施例二的第三步施工流程示意图；

图4d是实施例二的第四步施工流程示意图；

图5是图4d是中c-c剖面图；

图6是图4d是中d-d剖面图；

图中，1、加固桩体(可以是预制桩、灌注桩等)；2、桥梁原有的桩；3、桥梁原有基础底板；4、新增混凝土基础底板；5、锚固钢筋；6、竖向加力装置；7、油管及电路系统；8、控制系统；9、传感器；10、围护结构；11、横向加力装置支撑(材料可以为型钢或混凝土)；12、建筑物原有基础底板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

实施例一：

参见图1a-1d，及图2-3，具体施工过程如下：

1)基坑开挖前，在桥梁原有基础底板3外施工加固桩体1；

2)在加固桩体1上方安装竖向加力装置6；

3)在竖向加力装置6上方浇筑新增混凝土基础底板4，并通过锚固钢筋5将新增混凝土底板4和桥梁原有基础底板3连接，保证传力；

4)将竖向加力装置6和控制系统8通过油管及电路系统7连接；

5)在桥梁上安装传感器9，测量桥梁的位移；

6)在围护结构施工和基坑开挖期间，根据传感器9测量到的位移数据，利用控制系统8对竖向加力装置6的轴力进行调整，将产生沉降的桥梁顶升，实现主动控制桥梁沉降的目的；

7)若需要控制桥梁的横向位移，可以在围护结构10施工后，利用加力装置支撑11分别与横向加力装置6和围护结构10连接；

8)根据传感器9测量到的位移数据，利用控制系统8对横向加力装置6的轴力进行调整，将产生横向位移的桥梁反向顶回，实现主动控制桥梁横向位移的目的。其中，第7)、8)步为优选的方案。

实施例二：

图4a-4d，及5-6，具体施工过程如下：

1)隧道开挖前，在建筑物原有基础底板12外施工加固桩体1；

2)在加固桩体1上方安装竖向加力装置6；

3)参见图4d，在竖向加力装置6上方浇筑新增混凝土基础底板4，并通过锚固钢筋5将新增混凝土底板4和建筑物原有基础底板12连接，保证传力；

4)将竖向加力装置6和控制系统8通过油管及电路系统7进行连接；

5)在建筑物上安装位移传感器9，测量建筑物的位移；

6)在隧道开挖期间，根据位移传感器9测量到的位移数据，利用控制系统8对竖向加力装置6的轴力进行调整，将产生沉降的建筑物顶升，实现主动控制建筑物沉降的目的。

本实施例不设置围护结构，也无需设置横向加力装置。

本发明可以在建筑物需要的特殊位置安装加力装置，并灵活设置加力装置的方向(水平、竖直或倾斜)，实现多角度、全方位的位移控制，达到精细化施工的要求，保证建筑物的安全。本发明具有直接控制受扰动建筑物的位移；加固建筑物；定向控制建筑物位移，灵活方便的独有特点。

以上两项实施例均是本发明的的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。