一种立柱差异隆沉变形的双向连续调平装置及方法与流程

本发明属于建筑施工，特别涉及一种立柱差异隆沉变形的双向连续调平装置及方法。

背景技术：

1、软土富水地区深大基坑施工过程中，土方卸载、坑底承压水顶托等作用下导致坑底土体出现回弹隆起变形，立柱桩受桩土摩擦作用发生竖向抬升变位，基坑支护结构一般采用的“一柱一桩”施作方式，支护结构各个竖向立柱之间、立柱与地连墙之间等都极易出现相对性的差异性隆沉。而基坑水平支撑结构普遍作为承受横向轴力进行设计施工，差异性隆沉将导致水平支撑结构出现剪力、弯矩等复杂受力状态，一旦节点差异超限必将导致支撑结构甚至逆作楼板出现开裂甚至折断等安全隐患。

2、尤其对于软土狭长深基坑，一般第一道支撑采用混凝土支撑，余下各道大多采用钢支撑，其中钢筋混凝土支撑尚且具备一定的复杂受力条件包括拉、压、剪、扭等的承载能力，而对于钢支撑只作为受压构件使用。基坑支护体系的竖向承力体系一旦出现大量隆起，必将导致水平支护体系出现异于设计工况的复杂受力状态，所引发的潜在安全风险难以预计和控制。

3、目前，对于水平支撑体系，基于轴力伺服的自适应支撑逐渐得到广泛应用，可实现基坑围护墙体及周边地表的mm级控制微变形施工。而对于竖向支撑体系的变形控制，大多只是通过在设计上加大桩长、节点强化设计等被动措施。

4、因此，亟需提供一种便捷安全的立柱差异隆沉变形的双向连续调平装置及方法，解决基坑开挖过程中土方卸载、承压水顶托作用下立柱差异隆沉导致水平支撑结构出现复杂不利受力状态的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种立柱差异隆沉变形的双向连续调平装置及方法，针对基坑开挖过程中土方卸载、承压水顶托作用下立柱差异隆沉导致水平支撑结构出现复杂不利受力状态的问题，通过设计一种具备主动调平功能的立柱桩差异隆沉连续调平装置及方法，从而有效改善基坑支护结构体系的受力条件，提升基坑安全风险的主动控制能力，解决基坑施工过程中因立柱差异沉降所导致的节点开裂甚至折断。

2、为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：

3、一种立柱差异隆沉变形的双向连续调平装置，包括连接箱、柱端装置以及远程监控模块，所述立柱顶端通过连接箱的底部凹槽与水平支撑梁连接形成整体；

4、所述连接箱外侧设置钢筋连接器，钢筋连接器与水平支撑梁的钢筋贯通连接；连接箱内部设置筒形仓，筒形仓上部设置物联网信号传输模块，中部设有超声波水准仪，底部设置螺杆旋进控制器，超声波水准仪之间通过超声波水准仪连通管连接，连接箱内筒形仓外围空间设置混凝土填充仓，连接箱底部设置螺杆旋动电机以及螺杆组件；

5、所述柱端装置包括千斤顶、限位塞、螺杆行程孔、螺杆冗余孔，限位塞与螺杆行程孔之间设有润滑界面层，螺杆旋动电机上设有压力传感器；

6、所述物联网信号传输模块远程监测各连接箱的水准高度，并传输至远程监控模块，一旦发生超限差异沉降远程控制千斤顶顶托、螺杆旋进，以实现立柱隆沉的连续调控。

7、进一步地，所述螺杆行程孔呈圆形，限位塞呈方形，从而实现螺杆旋转过程中具有对限位塞进行提升、推送作用。

8、进一步地，还包括顶推加劲肋，所述顶推加劲肋设置于筒形仓及混凝土填充仓的隔断位置，从而保证顶托千斤顶顶进过程中，整个受力体系的稳定性。

9、进一步地，所述远程监控模块包括监测预警模块、主动控制模块以及信号接收器。

10、本发明还提供了一种立柱差异隆沉连续调控方法，提供所述的立柱差异隆沉变形的双向连续调平装置备用，所述方法包括：

11、步骤s1、在立柱顶端安装连接箱，确保各立柱顶端的标高一致，并通过所述螺杆组件进行初始调平，确保各立柱顶端的连接箱标高一致，同时通过远程监控各连接箱的超声波水准仪读数，确保各连接箱初始安装标高一致；

12、步骤s2、立模并绑扎水平支撑梁钢筋，通过钢筋连接器完成钢筋贯通连接，并采用混凝土一体浇筑水平支撑梁及连接箱中的混凝土填充仓；

13、步骤s3、随着土方开挖的施工，立柱间发生差异隆沉，通过连接箱中的超声波水准仪测量各立柱端头的竖向隆沉数值，通过物联网信号传输模块将竖向隆沉数值传输到远程监控模块：

14、步骤s4、通过远程监控模块实时监控各立柱差异隆沉情况，综合可判定各立柱间的差异沉降是否超限，一旦超限则发出预警；

15、步骤s5、若信号接收器显示存在差异隆沉已超限，则可通过降高抬低两个方向调节，一是对相对隆起量更大的立柱a组，顶托对应立柱a组，配合螺杆旋进控制器实现螺杆a组缩进旋动，减少连接箱与立柱顶端的螺杆a组有效长度，随后回收千斤顶a组，使得螺杆a组充分受压实现锁定；二是对相对隆起量较小的立柱b组，顶托对应千斤顶b组，配合螺杆旋进控制器实现螺杆b组扩进旋动，提高连接箱与立柱顶端的螺杆b组有效长度，随后回收千斤顶b组，使得螺杆b组充分受压实现锁定；双向调节即可实现对多个立柱差异隆沉的调平操作，使得水平支撑梁重新回复到合理受力状态。

16、进一步地，所述步骤s5包括：

17、若立柱a组隆起超限，则采用如下方法：

18、首先，记录此时压力传感器读数，启动千斤顶a组顶托支撑，直到压力传感器读数接近于零，此时螺杆a组轴力接近于松弛；

19、然后，开启螺杆旋动电机，将限位塞逐渐提升，使得提升高度与预计水平支撑梁下调高度保持一致；

20、最后，回收千斤顶a组至顶托力接近于零，即千斤顶a组与水平支撑梁刚刚脱空，此时限位塞也回落到螺杆行程孔底部，此时支撑竖向支座力完全由螺杆a组传向限位塞再转到立柱a组，支撑节点完成一定高度的下调，螺杆a组缩进量与立柱a组隆起量进行抵消，水平支撑梁重新保持水平；

21、若立柱b组沉降超限，则采用如下方法：

22、第一步，立柱b组沉降后，螺杆b组带动限位塞相对立柱b组上升，限位塞脱空，压力传感器读数接近于零，此时水平支撑梁完全依靠千斤顶b组支承；

23、第二步，顶推千斤顶b组，使得水平支撑梁逐渐抬升，最终使其抬升量与立柱b组沉降量相抵消；

24、第三步，开启螺杆旋动电机，将限位塞逐渐推送入螺杆行程孔底部，逐渐回收千斤顶b组至顶力接近于零，完成水平支撑梁上抬调平操作。

25、与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

26、本发明提供一种立柱差异隆沉变形的双向连续调平装置，解决了基坑开挖过程中土方卸载、承压水顶托作用下，立柱差异隆沉导致水平支撑结构出现复杂不利受力状态的问题。该立柱差异隆沉变形的双向连续调平装置确保不影响原钢筋混凝土结构受力的条件下，内置超声波水准仪结合远程监控模块实时全面把握大规模立柱间的差异隆沉量值；通过远程监测一旦发现差异隆沉超限，通过千斤顶升降主动控制实现立柱顶端高度调平，结合螺杆旋动实现连续缩进或扩进，实现对各个立柱顶端竖向高度的主动升降调平，从而有效解决基坑施工过程中大量立柱桩之间、立柱桩与围护结构之间因差异沉降所导致的节点开裂甚至折断，可大幅改善基坑支护结构体系的受力条件，提升基坑安全风险的主动控制能力。