专利名称：一种方便快捷的支撑加载、卸载机构及支撑加载、卸载方法
技术领域：
本发明属于建筑工程领域，涉及钢支撑，尤其涉及一种可用于施加支撑预应力及 拆除钢支撑的加载、卸载机构。
背景技术：
地下建筑工程的基坑施工在开挖基坑时都需要采用钢支撑来避免坑壁坍塌，现有 的钢支撑端部接头一般多为活络头加钢楔的形式，使用时先用吊车吊起专用的千斤顶对钢 支撑预加轴力，然后再插入钢楔传力。当需要拆除钢支撑时，首先要使用吊车将专用的千斤 顶吊置于钢支撑端部的活络头处，然后再通过液压油泵给专用千斤顶加压，使得基坑围护 结构产生一定量的向外位移，待原先插入钢支撑端头的钢楔出现松动后取出钢楔，再将千 斤顶卸压并移去，最后吊车吊走所拆除的钢支撑。然而在现实应用中，这种钢支撑也暴露出 其难以克服的缺点该支撑在安装过程中，施加预应力过程需要吊车及2个加载千斤顶配 合，存在加压值没有数据采集记录、加压值依赖操作人员的经验及责任心控制、施工工艺较 多且时间较长等问题；此外，在拆除过程中由于钢楔长期受力变形造成拆除困难，甚至出现 无法拆除等问题；还有，随着基坑的开挖及变形，部分支撑会出现轴力衰减，甚至支撑失效 的现象；尽管施工现场可采用二次复加轴力的措施，但现场二次复加轴力施工有很多困难， 不能从本质上解决该问题；再者，钢支撑安装和拆除均需要吊车与操作工人相互配合，过程 复杂且不安全，因而具有费工费时的缺点。
发明内容
本发明针对现有技术的不足和缺陷，研究开发了一种支撑加载、卸载机构。施工 时，可以根据需要方便的进行支撑轴力的加载和轴力复加，以达到简便、快速安装支撑，提 高施工效率，减少基坑变形的目的；此外，还可以方便地进行支撑的卸载、拆除。本发明是通过以下的技术方案来实现的，一种支撑加载、卸载机构，包括液压油 缸，油缸活塞杆，钢支撑套，液压油缸上设置有进油管口与回油管口，内置行程传感器和压 力传感器的液压油缸安装固定在钢支撑套内，液压油缸的进油管口与回油管口与安装固定 在钢支撑套外侧。进一步，该钢支撑套上设置有前端法兰和后端法兰，前端法兰和后端法兰上分别 设置有连接孔。还包括动力站的液压油管与预留在支撑加载、卸载机构上的进油管口和回油管 口相连；移动控制板或工控机通过控制线缆控制动力站对液压油缸加压或卸载；钢支撑套 内安装有轴力传感器，其通过线缆与工控机将支撑使用过程中的轴力数据反馈回工控机加 以监测。该移动控制板与工控机之间的连接是有线或无线方式连接。上述的支撑加载、卸载机构的支撑加载、卸载方法，包括1)将支撑加载、卸载机构通过两端前端的钢法兰用螺栓分别与现有的活络段钢支撑的端部结构和标准段钢支撑连接；通过后端的法兰用螺栓与现有的标准段钢支撑连接；2)通过安装在油缸活塞杆前端的连接件将油缸活塞杆与现有支撑活络头的尾部 相连；3)待整根支撑拼接完成后，将钢支撑吊放至需要支撑的位置；4)待支撑吊放到位后，准备进行支撑预应力加载，将动力站的液压油管与预留在 支撑加载、卸载机构上的进油管口和回油管口相连；5)采用移动控制板或工控机通过控制线缆控制动力站开始对液压油缸加压，油缸 活塞杆在压力作用下通过连接件推动原支撑活络头伸出；6)当活络头碰到基坑围护结构后，整根支撑的轴力在液压油缸的作用下会逐渐增 大，当压力达到设计轴力时，动力站保持此压力；7)在原有活络头端部结构的槽孔中插入钢楔；8)待钢楔安装好后，再通过移动控制板或工控机控制动力站让缸活塞杆卸压并微 量回缩，进而完成钢支撑加载过程；9)钢支撑加载完成后采用类似的方式进行下一根钢支撑的加载安装；10)当支撑需要卸载拆除的时候，首先将动力站的液压油管与预留在支撑加载、卸 载机构上的进油管口和回油管口相连；11)通过移动控制板或工控机控制动力站开始对液压油缸加压；12)油缸活塞杆在压力作用下通过连接件推动原支撑活络头，当支撑的轴力足够 大时，插在原有支撑活络头槽孔中的钢楔会出现松动；13)将钢楔逐块取出，然后通过移动控制板或工控机控制动力站使得油缸活塞杆 连同原有支撑活络头一起回缩；14)待活络头回缩到位后，卸下油管，移除钢支撑即可。进一步，在支撑加载及、卸载过程中，液压油缸的行程传感器和压力传感器实时、 动态地将油缸活塞杆的位移及油缸压力数据反馈给工控机，从而实现支撑加载、卸载过程 中的定量、可控的目的。当支撑加载完成处于使用状态时，通过轴力传感器将支撑使用过程中的实时轴力 数据通过有线或无线的方式反馈给工控机，工控机根据事先设定的警戒值进行支撑轴力过 载或失效报警。本发明的目的是实现方便、快捷的钢支撑加载及卸载作业。其工作原理是在现有 的活络段钢支撑端部结构与标准段钢支撑之间安装一段支撑加载、卸载机构。本机构内部 安装固定有带有行程传感器和压力传感器的液压油缸，本机构上预留有液压油进油管口和 回油管口。使用时将支撑加载、卸载机构段两端分别与活络段钢支撑端部结构和标准段钢 支撑通过螺栓连接。并通过安装在油缸活塞杆前端的连接件将油缸活塞杆与现有支撑活络 头尾部相连。在支撑需要加载的时候，将动力站的液压油管与预留在支撑加载、卸载机构上的 进、回油管口相连，通过工控机或移动控制板控制动力站按设定的加压值开始对液压油缸 加压，油缸活塞杆在压力作用下通过连接件推动原支撑活络头伸出，当活络头碰到基坑围 护结构后，整根支撑的轴力在液压油缸的作用下会逐渐增大，当压力达到设计轴力时，动力 站自动保持此压力，然后在原有活络头端部结构槽孔中打入钢楔。待钢楔安装好后再通过工控机控制动力站让油缸卸压，拆除油管。油缸活塞杆卸压并微量回缩。当支撑需要卸载拆除的时候采用与加载类似的方式进行。将动力站的液压油管与 预留在支撑加载、卸载机构上的进、回油管口相连，通过工控机或移动控制板控制动力站开 始对液压油缸加压，油缸活塞杆在压力作用下通过连接件推动原支撑活络头，当支撑的轴 力足够大时，插在原有活络头端部结构槽孔中的钢楔会出现松动，将钢楔逐块取出，然后通 过工控机控制动力站使得油缸活塞杆连同原有支撑活络头一起回缩。活络头回缩到位后， 卸下油管，移除钢支撑即可。此外，在支撑加载及、卸载过程中，内置行程传感器和压力传感器的液压油缸可以 实时动态的将油缸活塞杆的位移及油缸压力数据反馈给工控机，从而实现支撑加载、卸载 过程中的定量、可控的目的。当支撑加载完成处于使用状态时，安装在机构内部的轴力传感 器可将支撑使用过程中的实时轴力数据通过有线或无线的方式反馈给工控机，工控机可以 根据事先设定的警戒值进行支撑轴力过载或失效报警。本发明所要解决的技术问题是克服现有钢支撑加载过程麻烦、卸载拆除困难的缺 陷，提供一种操作简便，方便快捷的钢支撑加载、卸载机构，其加载、卸载过程对基坑围护结 构和周边地层的扰动小，具有方便、快捷、节约人工、安全可靠和施工效率高的优点。与现有钢支撑加载、卸载方式不同的是，本发明运用了液压的原理，结合现有钢支 撑自身活络头结构进行支撑加载、卸载施工。本发明具有如下优点1.本发明实现了支撑方便快速的加载、卸载，可按照支撑设计要求进行可控的支 撑预应力加载，操作安全简便。2.本发明可以有效的简化钢支撑加载、卸载施工过程，缩短钢支撑施工时间，提高 基坑整体施工效率。3.本发明可实现对于支撑轴力的自动监测和报警功能，可以有效的对于基坑支撑 使用效果进行观测，避免支撑过载或失效事故的发生。4.本发明不改变现在钢支撑原有的结构，只需在现有钢支撑结构上加一节本发明 机构便可实现支撑方便、快捷的装卸施工。5.本发明结构精巧可靠，安装使用方便，成本较低，并且可以重复利用。
图1是本发明支撑加载、卸载机构的组成示意图(局部剖面)。图2是本发明的一种实施原理示意图。
具体实施例方式现结合附图和实施例对发明作进一步的详细说明。请参阅图1和图2。传统的钢支撑由钢支撑端部结构6和支撑活络头5及标准段 支撑9组成。本发明支撑加载、卸载机构，包括液压油缸1，油缸活塞杆2，钢支撑套3，液压油 缸1上设置有进油管口 11与回油管口 12，钢支撑套3上设置有前端钢法兰31和后端钢法 兰32，前端钢法兰31和后端钢法兰32上分别设置有连接孔311、321等。内置行程传感器和压力传感器(图中未画出)的液压油缸1安装固定在钢支撑套
63内，液压油缸1的进油管口 11与回油管口 12与安装固定在钢支撑套3外侧。还包括动力站40的液压油管41与预留在支撑加载、卸载机构上的进油管口 11 和回油管口 12相连；移动控制板55或工控机50通过控制线缆51控制动力站40对液压油 缸1加压；钢支撑套3内还设置有轴力传感器53，轴力传感器53通过线缆52与工控机50 连接，可将支撑使用过程中的支撑轴力数据反馈回工控机50。连接件4安装在油缸活塞杆2端部，用来连接油缸活塞杆2与原支撑活络头5尾 部。工控机50用来控制液压动力站40进行支撑轴力加载或卸载操作，并承担支撑轴力监 测的工作。除了通过控制线缆51连接之外，移动控制板55与工控机50之间还可通过无线 方式连接，支撑安装时基坑下工人可通过移动控制板55来控制支撑加载、卸载机构进行各 种动作并可以显示支撑压力及相关信息，进而形成较完整的支撑加载、卸载机构体系。本发明的具体实施步骤包括1)将支撑加载、卸载机构通过前端的钢法兰31用螺栓71分别与现有的活络段钢 支撑6的端部连接；通过后端的钢法兰32用螺栓72与现有的标准段钢支撑9连接；2)通过安装在油缸活塞杆2前端的连接件4将油缸活塞杆2与现有支撑活络头5 的尾部相连；3)待整根支撑拼接完成后，将钢支撑吊放至需要支撑的位置；4)待支撑吊放到位后，准备进行支撑预应力加载，首先将动力站40的液压油管41 与预留在支撑加载、卸载机构上的进油管口 11和回油管口 12相连；5)采用移动控制板55或工控机50通过控制线缆51控制动力站40开始对液压油 缸1加压，油缸活塞杆2在压力作用下通过连接件4推动原支撑活络头5伸出；6)当活络头5碰到基坑围护结构20后，整根支撑的轴力在液压油缸1的作用下会 逐渐增大，当压力达到设计轴力时，动力站40保持此压力；7)然后在原有活络头端部结构5的槽孔中插入钢楔8 ；8)待钢楔8安装好后，再通过移动控制板55或工控机50控制动力站40让缸活塞 杆2卸压并微量回缩，进而完成钢支撑加载过程；9)钢支撑加载完成后采用类似的方式进行下一根钢支撑的加载安装，已安装好的 钢支撑通过轴力计53将支撑使用过程中的轴力数据反馈回工控机50，工控机50可以根据 事先设定的警戒值进行支撑轴力过载或失效报警；10)当支撑需要卸载拆除的时候，采用与加载类似的方式进行首先将动力站40 的液压油管41与预留在支撑加载、卸载机构上的进油管口 11和回油管口 12相连；11)通过移动控制板55或工控机50控制动力站40开始对液压油缸1加压；12)油缸活塞杆2在压力作用下通过连接件4推动原支撑活络头5，当支撑的轴力 足够大时，插在原有支撑活络头5槽孔中的钢楔8会出现松动；13)将钢楔8逐块取出，然后通过移动控制板55或工控机50控制动力站40使得 油缸活塞杆2连同原有支撑活络头5 —起回缩；14)待活络头5回缩到位后，卸下油管41，移除钢支撑即可。在支撑加载及、卸载过程中，内置行程传感器和压力传感器的液压油缸1可以实 时动态的将油缸活塞杆2的位移及油缸压力数据反馈给移动控制板55或工控机50，从而实 现支撑加载、卸载过程中的定量、可控的目的。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发 明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的 一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施 例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在 本发明的保护范围之内。
权利要求
一种支撑加载、卸载机构，其特征在于包括液压油缸，油缸活塞杆，钢支撑套，液压油缸上设置有进油管口与回油管口，内置行程传感器和压力传感器的液压油缸安装固定在钢支撑套内，液压油缸的进油管口与回油管口安装固定在钢支撑套外侧。
2.根据权利要求1所述的支撑加载、卸载机构，其特征在于该钢支撑套上设置有前端 法兰和后端法兰，前端法兰和后端法兰上分别设置有连接孔。
3.根据权利要求1所述的支撑加载、卸载机构，其特征在于还包括动力站的液压油 管与预留在支撑加载、卸载机构上的进油管口和回油管口相连；移动控制板或工控机通过 控制线缆控制动力站对液压油缸加压或卸载；钢支撑套内安装有轴力传感器，其通过线缆 与工控机将支撑使用过程中的轴力数据反馈回工控机加以监测。
4.根据权利要求3所述的支撑加载、卸载机构，其特征在于该移动控制板与工控机之间的连接是有线或无线方式连接。
5.权利要求1所述的支撑加载、卸载机构的支撑加载、卸载方法，其特征在于包括1)将支撑加载、卸载机构通过两端前端的钢法兰用螺栓分别与现有的活络段钢支撑的 端部结构和标准段钢支撑连接；通过后端的法兰用螺栓与现有的标准段钢支撑连接；2)通过安装在油缸活塞杆前端的连接件将油缸活塞杆与现有支撑活络头的尾部相连；3)待整根支撑拼接完成后，将钢支撑吊放至需要支撑的位置；4)待支撑吊放到位后，准备进行支撑预应力加载，将动力站的液压油管与预留在支撑 加载、卸载机构上的进油管口和回油管口相连；5)采用移动控制板或工控机通过控制线缆控制动力站开始对液压油缸加压，油缸活塞 杆在压力作用下通过连接件推动原支撑活络头伸出；6)当活络头碰到基坑围护结构后，整根支撑的轴力在液压油缸的作用下会逐渐增大， 当压力达到设计轴力时，动力站保持此压力；7)在原有活络头端部结构的槽孔中插入钢楔；8)待钢楔安装好后，再通过移动控制板或工控机控制动力站让缸活塞杆卸压并微量回 缩，进而完成钢支撑加载过程；9)钢支撑加载完成后采用类似的方式进行下一根钢支撑的加载安装；10)当支撑需要卸载拆除的时候，首先将动力站的液压油管与预留在支撑加载、卸载机 构上的进油管口和回油管口相连；11)通过移动控制板或工控机控制动力站开始对液压油缸加压；12)油缸活塞杆在压力作用下通过连接件推动原支撑活络头，当支撑的轴力足够大时， 插在原有支撑活络头槽孔中的钢楔会出现松动；13)将钢楔逐块取出，然后通过移动控制板或工控机控制动力站使得油缸活塞杆连同 原有支撑活络头一起回缩；14)待活络头回缩到位后，卸下油管，移除钢支撑即可。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于在支撑加载及、卸载过程中，液压油缸的行程传感器和压力传感器实时、动态地将油缸 活塞杆的位移及油缸压力数据反馈给工控机，从而实现支撑加载、卸载过程中的定量、可控 的目的。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于当支撑加载完成处于使用状态时，通过轴 力传感器将支撑使用过程中的实时轴力数据通过有线或无线的方式反馈给工控机，工控机 根据事先设定的警戒值进行支撑轴力过载或失效报警。
全文摘要
本发明公开了一种方便快捷的支撑加载、卸载机构及支撑加载、卸载方法，该支撑加载、卸载机构包括液压油缸，油缸活塞杆，钢支撑套，液压油缸上设置有进油管口与回油管口，内置行程传感器和压力传感器的液压油缸安装固定在钢支撑套内，液压油缸的进油管口与回油管口安装固定在钢支撑套外侧。移动控制板与工控机通过有线或无线方式连接，支撑安装时基坑下工人可通过移动控制板来控制支撑加载、卸载机构进行各种动作并可以显示支撑压力及相关信息。进而形成较完整的支撑加载、卸载机构体系。本发明能够方便、快捷地实现钢支撑的加载及卸载施工，具有施工效率高、省时省工和安全可靠的优点，能够很方便的加装在现有钢支撑上。
文档编号E02D17/04GK101851924SQ20101014383
公开日2010年10月6日 申请日期2010年4月9日 优先权日2010年4月9日
发明者段创峰, 顾宝洪 申请人:顾宝洪;段创峰