基坑的组合支撑体系的制作方法

本实用新型涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种基坑的组合支撑体系。

背景技术：

随着地下空间的大规模开发，建筑基坑工程正在朝着大型化方向发展。大型基坑，一般指基坑面积达到10000m²及以上。传统的钢筋混凝土支撑体系，不但施工周期长、成本高，而且还会产生大量的建筑垃圾，对环境造成污染；对于钢支撑体系，当支撑长度过长时，会产生预应力损失严重和压杆稳定等问题，因此也不能很好的适用于大型基坑。

技术实现要素：

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种基坑的组合支撑体系，以解决传统的钢筋混凝土支撑体系施工周期长、成本高的问题。

为实现上述目的，提供一种基坑的组合支撑体系，包括：

围檩，设于基坑四周的土体中，所述围檩沿所述基坑的边沿设置；

水平支撑结构，包括支撑于基坑内的混凝土支撑和多根第一钢支撑，所述混凝土支撑包括连接于所述围檩的多道第一混凝土支撑和多道第二混凝土支撑，所述第一混凝土支撑沿第一水平方向设置，所述第二混凝土支撑沿与所述第一水平方向交叉的第二水平方向设置，所述第一钢支撑支撑于所述围檩与所述第一混凝土支撑之间、所述围檩和所述第二混凝土支撑之间；以及

轴力伺服补偿系统，包括安装于所述第一钢支撑的一端的液压千斤顶，所述液压千斤顶通过液压油管连接有液压动力泵站，所述液压油管内安装有压力传感器，所述压力传感器和所述液压动力泵站连接有控制器。

进一步的，所述控制器包括计算模块、增压模块和减压模块，所述压力传感器连接于所述计算模块，所述计算模块分别连接于所述增压模块和所述减压模块，所述增压模块和所述减压模块分别连接于所述液压动力泵站。

进一步的，所述轴力伺服补偿系统还包括可视化操作平台，所述压力传感器连接于所述可视化操作平台，所述控制器还包括指令接收模块，所述指令接收模块连接于所述可视化操作平台、所述增压模块和所述减压模块。

进一步的，相邻的二道所述第一混凝土支撑之间、相邻的二道所述第二混凝土支撑之间分别设有第二钢支撑。

进一步的，所述第一钢支撑的下方设有立柱，相邻的二所述第一钢支撑的下方的所述立柱上连接有托梁，相邻的二所述第一钢支撑分别搁置于所述托梁的两端。

本实用新型提供一种如上述的基坑的组合支撑体系的施工方法，包括以下步骤：

于基坑的四周土体中施工围檩，使得所述围檩沿所述基坑的边沿设置；

于所述基坑内沿第一水平方向施工混凝土支撑的多道第一混凝土支撑、于所述基坑内沿第二水平方向施工所述混凝土支撑的多道第二混凝土支撑多道第二混凝土支撑，使得多道所述第一混凝土支撑、多道所述第二混凝土支撑连接于所述围檩；

分别于所述围檩与所述第一混凝土支撑之间、所述围檩和所述第二混凝土支撑之间设置多根第一钢支撑；

将轴力伺服补偿系统的液压千斤顶安装于所述第一钢支撑的一端上、将所述液压千斤顶通过液压油管连接于所述轴力伺服补偿系统的液压动力泵站、将所述压力传感器和所述液压动力泵站连接于所述轴力伺服补偿系统的控制器，所述液压油管内安装有压力传感器；

所述控制器生成携带初始油压值的第七信号并发送至所述液压动力泵站，所述液压动力泵站接收第七信号，根据所述初始油压值向所述液压千斤顶增压，所述液压千斤顶对所述第一钢支撑施加预加轴力，使得所述第一钢支撑支撑于所述围檩与所述第一混凝土支撑、所述围檩与所述第二混凝土支撑之间；

在所述第一钢支撑的轴力发生变化时所述轴力伺服补偿系统对所述第一钢支撑进行轴力补偿。

进一步的，所述控制器包括计算模块、增压模块和减压模块，所述压力传感器连接于所述计算模块，所述计算模块分别连接于所述增压模块和所述减压模块，所述增压模块和所述减压模块分别连接于所述液压动力泵站，所述计算模块中预设有油压目标值范围，所述在所述第一钢支撑的轴力发生变化时所述轴力伺服补偿系统对所述第一钢支撑进行轴力补偿的步骤包括：

所述压力传感器实时获取所述钢支撑的实时油压值，生成携带所述实时油压值的第一信号并发送至所述计算模块；

所述计算模块接收所述第一信号、根据所述油压目标值范围计算所述实时油压值与所述油压目标值范围的油压差值、生成携带所述油压差值的第二信号，当所述油压差值＞0时所述计算模块发送所述第二信号至所述减压模块，当所述油压差值＜0时所述计算模块所述第二信号发送至所述增压模块；

当所述减压模块接收所述第二信号、生成携带所述油压差值的第三信号并发送至所述液压动力泵站；

当所述增压模块接收所述第二信号、生成携带所述油压差值的第四信号并发送至所述液压动力泵站；

所述液压动力泵站接收所述第三信号或所述第四信号、根据所述油压差值通过液压油管对所述液压千斤顶进行相应的增压或减压，使得所述钢支撑的轴力位于轴力目标值范围内。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型的基坑的组合支撑体系通过使用第一钢支撑来减少大量的、临时的混凝土支撑的施工和拆除，既能够保护环境，又可以达到快速施工、降低成本的目的，优化了现有基坑支撑体系的形式和支撑能力。另一方面，在第一钢支撑施工完成以后，根据设计规定，通过轴力伺服补偿装置给第一钢支撑施加预加轴力，此外，在施工过程中，当第一钢支撑轴力发生变化，偏离目标值时，进行自动伺服补偿，使第一钢支撑轴力始终保持在目标值附近，保证基坑支撑体系的安全。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的基坑的组合支撑体系的示意图。

图2为图1第一实施例中的A处局部放大图。

图3为本实用新型实施例的基坑的组合支撑体系的轴力伺服补偿系统的模块示意图。

图4为本实用新型第二实施例的基坑的组合支撑体系的示意图。

图5为本实用新型第三实施例的基坑的组合支撑体系的示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

第一实施例

图1为本实用新型第一实施例的基坑的组合支撑体系的示意图、图2为图1第一实施例中的A处局部放大图、图3为本实用新型实施例的基坑的组合支撑体系的轴力伺服补偿系统的模块示意图。

参照图1至图3所示，本实用新型提供了一种基坑的组合支撑体系，包括：围护结构、水平支撑结构和轴力伺服补偿装置3。

具体的，围护结构设于基坑四周的土体中。围护结构为基坑围护结构，包括板桩式、柱列式、地下连续墙、自立式水泥土挡墙、组合式、沉井法的围护结构。在本实施例中，围护结构上连接有沿基坑的边沿设置的围檩1。围檩1可以是混凝土围檩、装配式钢围檩或者混合式围檩(一段混凝土围檩，一段是钢围檩相连的混合式围檩)的任意一种。

水平支撑结构包括混凝土支撑21和多根第一钢支撑22。混凝土支撑21支撑于基坑内连接于围檩1。混凝土支撑21包括多道第一混凝土支撑211和多道第二混凝土支撑212。第一混凝土支撑211沿第一水平方向设置，第二混凝土支撑212沿第二水平方向设置。第二水平方向与第一水平方向交叉，在本实施例中，第二水平方向垂直于第一水平方向，即第一混凝土支撑211垂直于第二混凝土支撑212形成网格状的混凝土支撑21。多道第一混凝土支撑211和多道第二混凝土支撑212分别连接于围檩1。第一钢支撑22支撑于围檩1与第一混凝土支撑211、围檩1与第二混凝土支撑212之间。

轴力伺服补偿装置3包括控制器31、液压动力泵站32、多个液压千斤顶33和多个压力传感器34。液压千斤顶33高强螺栓安装于第一钢支撑的一端的端面上。具体的，第一钢支撑的靠近围檩的一端通过高强度螺栓与围檩连接，第一钢支撑的靠近混凝土支撑的另一端通过高强度螺栓与液压千斤顶33的一端连接，液压千斤顶的另一端通过一小段第三钢支撑抵靠于混凝土支撑。控制器31连接于液压动力泵站32和压力传感器34，液压动力泵站32通过液压油管连接于液压千斤顶33。

本实用新型的基坑的组合支撑体系通过使用第一钢支撑来减少大量的、临时的混凝土支撑的施工和拆除，第一钢支撑还可以周转使用，既能够保护环境，又可以达到快速施工、降低成本的目的，优化了现有基坑支撑体系的形式和支撑能力。另一方面，在第一钢支撑施工完成以后，根据设计规定，通过轴力伺服补偿装置给第一钢支撑施加预加轴力。此外，在施工过程中，当第一钢支撑轴力发生变化，偏离目标值时，进行自动伺服补偿，使第一钢支撑轴力始终保持在目标值附近，保证基坑支撑体系的安全。

具体的，控制器31包括计算模块312、增压模块313和减压模块314。压力传感器34连接于计算模块312。计算模块312分别连接于增压模块313和所述减压模块314。增压模块313和减压模块314分别连接于液压动力泵站32。

为了实现本实用新型的基坑的组合支撑体系的自动化“加压、保压”，并做到“可视、可控、可调”，轴力伺服补偿装置3还包括可视化操作平台35。压力传感器34连接于可视化操作平台35。控制器31还包括指令接收模块311。指令接收模块311连接于可视化操作平台35、增压模块313和减压模块314。

作为一种较佳的实施方式，可视化操作平台35为上位机、计算机或IPAD等。上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC/host computer/master computer/upper computer,屏幕上显示各种信号变化(实时油压值等)。可视化操作平台35包括输入模块、显示模块、转换模块、发送模块和接收模块。输入模块分别连接于显示模块和转换模块。显示模块连接于转换模块。转换模块分别连接于发送模块和接收模块。接收模块连接于压力传感器。发送模块连接于指令接收模块。输入模块为键盘，显示模块为LED显示器。转换模块中预设有第一钢支撑的轴力和油压的换算公式，转换模块将接收的液压油管的油压利用换算公式计算得到第一钢支撑的轴力、将接收到的预加轴力利用换算公式计算得到初始油压。

控制器31为下位机。下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机，一般是PLC/单片机single chip microcomputer/slave computer/lower computer之类的。

液压动力泵站32为液压千斤顶提供液压动力的泵站，它一般采用符合液压系统要求的液压油作媒质，由原动力(电机或其他动力)经泵(叶片泵、齿轮泵、回转泵、柱塞泵等)送出符合要求流量与压力的媒质供液压系统使用。

压力传感器34用于实时液压油管中的油压。在本实施例中，压力传感器为压力变送器。压力变送器压力敏感核心采用了高性能的进口硅压阻式压力充油芯体，内部的专用集成电路将传感器毫伏信号转换成标准电压、电流或频率信号，可以直接与计算机电路接口卡、控制仪表、智能仪表或PLC等方便相连。远距离传输可以采用电流输出方式。具有体积小、重量轻、全不锈钢密封结构，可在腐蚀性环境中工作。该产品安装方便简洁，具有高抗震和抗冲击性能。广泛应用于航空航天、电力、污水处理、给水、石油化工和制药行业、热电机组、空调机组、制冷机组、实验室压力校验、工业过程压力检测与控制、内燃机、发动机、液压及气动系统、恒压供水系统等行业液体、气体的测量与控制。

在本实施例中，相邻的二道第一混凝土支撑211之间、相邻的二道第二混凝土支撑212之间分别设有第二钢支撑。在本实施例中，第二钢支撑和第一钢支撑材质和结构相同，而且第二钢支撑的端部上同样安装有轴力伺服补偿装置。

在本实施例中，第一钢支撑22的下方设有立柱。立柱的数量为多根，多根立柱沿第一钢支撑的长度方向间隔布设。相邻的两根第一钢支撑22的下方的立柱上连接有托梁。相邻的两根第一钢支撑22分别搁置于托梁的两端上。立柱为钢立柱，托梁为钢托梁。托梁焊接连接于立柱。第一钢支撑22直接放置在托梁上方，托梁起到支撑第一钢支撑的作用，同样的，第二钢支撑的下方也同样设有立柱和托梁的结构。

作为一种较佳的实施方式，托梁垂直于第一钢支撑。

钢支撑与第一混凝土支撑或第二混凝土支撑通过预埋件连接，通过围檩将荷载传递到基坑竖向围护结构。钢支撑可以单向布置，也可以双向布置。

第一混凝土支撑和第二混凝土支撑可以是梁，也可以是板，作为大型基坑的分割支撑，将大型基坑分割成几个规则的部分，然后第一混凝土支撑和第二混凝土支撑之间、第一混凝土支撑与围檩之间、第二混凝土与围檩之间分别采用钢支撑(第一钢支撑、第二钢支撑)，同时，第一混凝土支撑和第二混凝土支撑可以兼作栈桥板。

在基坑的角部采用角部支撑，角部支撑可以是混凝土支撑，也可以是钢支撑。

本实用新型还提供了一种基坑的组合支撑体系的施工方法，包括以下步骤：

S1：于基坑的四周土体中施工围檩1，使得围檩1沿基坑的边沿设置。

具体的，于基坑的边沿施工围护结构，并于围护结构上施工沿基坑的边沿设置的围檩1。

S2：于基坑内施工混凝土支撑21，混凝土支撑21包括多道第一混凝土支撑211和多道第二混凝土支撑212，使得第一混凝土支撑211沿第一水平方向设置、第二混凝土支撑212沿第二水平方向设置，且多道第一混凝土支撑211、多道第二混凝土支撑212连接于围檩1。

S21沿第一水平方向施工第一混凝土支撑211，使得第一混凝土支撑211连接于围檩。

S22沿与第一水平方向垂直的第二水平方向施工第二混凝土支撑212，使得第二混凝土支撑21连接于围檩且与第一混凝土支撑211交叉形成网格状的混凝土支撑21。

S3：提供多根第一钢支撑22，将多根第一钢支撑22分别设置于围檩1与第一混凝土支撑211、围檩1与第二混凝土支撑212之间。

S4：提供轴力伺服补偿装置3，轴力伺服补偿装置3包括控制器31、液压动力泵站32、多个液压千斤顶33和多个压力传感器34，将液压千斤顶33安装于钢支撑的一端的端面上，将控制器31连接于液压动力泵站32和压力传感器34，将液压动力泵站32通过液压油管连接于液压千斤顶33，液压油管内安装有压力传感器34，利用轴力伺服补偿装置3分别对多根第一钢支撑施加预加轴力，并且在第一钢支撑的轴力发生变化时对第一钢支撑进行轴力补偿。

S41提供并安装轴力伺服补偿装置3。

具体的，轴力伺服补偿装置3包括控制器31、液压动力泵站32、液压千斤顶33、压力传感器34和可视化操作平台35。

控制器31包括指令接收模块311、计算模块312、增压模块313和减压模块314。指令接收模块311连接于可视化操作平台35、增压模块313和减压模块314。压力传感器34连接于计算模块312。计算模块312分别连接于增压模块313和减压模块314，增压模块313和减压模块314分别连接于液压动力泵站32。

可视化操作平台35包括输入模块、显示模块、转换模块、发送模块和接收模块。输入模块分别连接于显示模块和转换模块。显示模块连接于转换模块。转换模块分别连接于发送模块和接收模块。接收模块连接于压力传感器。发送模块连接于指令接收模块。

将液压千斤顶33通过高强螺栓安装于第一钢支撑的一端的端面上。具体的，提供高强螺栓，利用高强螺栓将液压千斤顶的第一端连接于第一钢支撑的一端的端面。在混凝土支撑上，通过高强螺栓将第三钢支撑安装于混凝土支撑(包括第一混凝土支撑和第二混凝土支撑)上。将液压千斤顶的第二端压抵于第三钢支撑。第三钢支撑避免液压千斤顶直接接触混凝土支撑，进而保护混凝土支撑。

将控制器31连接于液压动力泵站32和压力传感器34，将液压动力泵站32通过液压油管连接于液压千斤顶33。液压油管内安装有压力传感器。

S42在第一钢支撑施工完成和轴力伺服补偿装置3安装完成以后，根据设计规定，通过轴力伺服补偿装置3对第一钢支撑施加预加轴力。

在第一钢支撑施工完成和轴力伺服补偿装置3安装完成以后，根据设计规定，施工人员通过可视化操作平台生成携带预加轴力的第五信号，并将第五信号向外发送。具体的，施工人员通过可视化操作平台的输入模块输入预加轴力并将预加轴力发送至转换模块，转换模块将接收的预加轴力换算成初始油压值并发送至发送模块，发送模块伸长携带初始油压值的第五信号并向外发送。

控制器的指令接收模块接收发送模块的第五信号、生成携带所述初始油压值的第六信号并发送至增压模块。

增压模块接收第六信号，生成携带初始油压值的第七信号并发送至液压动力泵站。

液压动力泵站接收第七信号，根据初始油压值向液压千斤顶增压，使得液压油缸中的油压达到初始油压值。液压千斤顶伸长并对第一钢支撑施加预加轴力，使得第一钢支撑支撑于围檩与第一混凝土支撑、围檩与第二混凝土支撑之间。

S43施工过程中，当第一钢支撑的轴力发生变化时，通过轴力伺服补偿装置3对钢支撑进行轴力补偿。

具体的，计算模块312中预设有油压目标值范围。油压目标值范围是根据第一钢支撑的设计轴力值范围换算得到的。具体的，油压和轴力值的换算公式为：轴力值＝油压×千斤顶油缸截面积。

压力传感器34实时获取液压油管中的实时油压值、生成携带实时油压值的第一信号并同时发送至计算模块312和接收模块。接收模块将实时油压值发送至转换模块，转换模块根据所述换算公式将实时油压值换算成实时轴力值并将实时轴力值发送至显示模块，显示模块显示实时轴力值。

另一边，计算模块接收第一信号、根据油压目标值范围，计算实时油压值与油压目标值范围的油压差值、生成携带所述油压差值的第二信号，当油压差值＞0时发送至减压模块314，当油压差值＜0时发送至增压模块313。

具体的，油压差值的计算：

当实时油压值大于油压目标值的最大值时，油压差值＝油压目标值的最大值-实时油压值；当实时油压值小于油压目标值的最小值时，油压差值＝油压目标值的最小值-实时油压值；当实时油压值位于油压目标值范围内，则计算模块不产生任何信号。

当减压模块314接收第二信号、生成携带油压差值的第三信号并发送至液压动力泵站。液压动力泵站接收第三信号，根据油压差值向液压千斤顶减压，使得钢支撑的轴力减小，确保钢支撑的实时油压值始终保持在设计的油压目标值范围内。

当增压模块313接收第二信号、生成携带油压差值的第四信号并发送至液压动力泵站。液压动力泵站接收第四信号，根据油压差值向液压千斤顶增压，使得钢支撑的轴力增大，确保钢支撑的实时油压值始终保持在设计的油压目标值范围内。

第二实施例

图4为本实用新型第二实施例的基坑的组合支撑体系的示意图。

参阅图4，本实施例与第一实施例的区别在于，混凝土支撑仅包括多道第一混凝土支撑21。

具体的，围护结构上连接有沿基坑边沿设置的围檩，围檩包括相接的混凝土围檩段和钢围檩段1。第一混凝土支撑21连接于混凝土围檩段。多根第一钢支撑22分别支撑于钢围檩段1和第一混凝土支撑之间、多根第二钢支撑分别支撑于相邻的两道第一混凝土支撑21之间。

第一混凝土支撑21中埋设有预埋钢板，第二钢支撑的一端通过高强螺栓连接于预埋钢板，第二钢支撑的另一端通过轴力伺服补偿装置3支撑于相邻的第一混凝土支撑21之间。

第三实施例

图5为本实用新型第三实施例的基坑的组合支撑体系的示意图。

参阅图5，本实施例与第一实施例的区别在于，混凝土支撑包括一道第一混凝土支撑211和一道第二混凝土支撑212。第一混凝土支撑211沿第一水平方向设置，第二混凝土支撑212沿第二水平方向设置。第一混凝土支撑211垂直于第二混凝土支撑212。混凝土支撑呈十字形。

具体的，围护结构上连接有围檩，围檩包括相接的混凝土围檩段和钢围檩段1。第一混凝土支撑连接于混凝土围檩段。多组钢支撑分别支撑于钢围檩段1和第一混凝土支撑之间、钢围檩段1和第二混凝土支撑之间。

第一钢支撑的一端通过高强螺栓连接于钢围檩段1，第一钢支撑的另一端通过轴力伺服补偿装置3支撑于一混凝土支撑211或第二混凝土支撑212。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。