本實(shí)用新型涉及巖土工程中深基坑施工領(lǐng)域，尤其是一種深基坑混凝土支撐溫控式軸力補(bǔ)償裝置。

背景技術(shù)：

隨著城鎮(zhèn)化的不斷深入，人口的增長(zhǎng)，現(xiàn)今的城市空間稀缺，地下空間的開(kāi)發(fā)和利用成為解決城市空間問(wèn)題的一大趨勢(shì)，且基坑逐漸往深、大方向發(fā)展，周邊環(huán)境保護(hù)要求也越來(lái)越高，如何在開(kāi)發(fā)地下空間時(shí)保證基坑本身安全及降低對(duì)周邊已有構(gòu)筑物、管線的影響一直是地下空間開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要解決的重要問(wèn)題。

在沿海軟土地區(qū)，對(duì)于深大基坑常采用內(nèi)支撐的圍護(hù)形式，深基坑工程中的水平內(nèi)支撐主要有鋼筋混凝土支撐和鋼支撐兩種形式，鋼支撐的優(yōu)點(diǎn)在于自重小，安裝迅速，并已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)施加預(yù)應(yīng)力技術(shù)，但鋼支撐整體剛度較差，安裝節(jié)點(diǎn)比較多，當(dāng)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造不合理或者施工不當(dāng)是容易造成較大的變形甚至造成事故?，F(xiàn)澆混凝土支撐具有較大的整體剛度，節(jié)點(diǎn)連接牢靠，適應(yīng)性強(qiáng)，可靠度大等優(yōu)點(diǎn)，其不足之處除自重大、形成和拆除時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)外，不能調(diào)整混凝土支撐軸力是混凝土支撐的一大弱點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了深基坑混凝土支撐溫控式軸力補(bǔ)償裝置，利用混凝土熱脹冷縮原理，通過(guò)改變混凝土溫度對(duì)混凝土支撐軸力進(jìn)行補(bǔ)償。

本實(shí)用新型目的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成：

一種深基坑混凝土支撐溫控式軸力補(bǔ)償裝置，其特征在于：所述裝置至少包括傳導(dǎo)裝置、位移監(jiān)測(cè)裝置和監(jiān)控終端，所述傳導(dǎo)裝置固定安裝在混凝土支撐的鋼筋上并外接熱源或冷源，所述位移監(jiān)測(cè)裝置固定安裝在所述混凝土支撐與圍檁交界處，所述監(jiān)控終端連接控制所述傳導(dǎo)裝置與所述熱源或所述冷源之間的連通狀態(tài)及所述熱源或所述冷源的啟閉，所述監(jiān)控終端和所述位移監(jiān)測(cè)裝置構(gòu)成連接。

所述傳導(dǎo)裝置包括傳導(dǎo)管和若干傳導(dǎo)片，所述傳導(dǎo)管固定安裝在所述混凝土支撐的縱向鋼筋之間，若干所述傳導(dǎo)片沿所述傳導(dǎo)管的延伸方向通長(zhǎng)布置在所述傳導(dǎo)管上，且若干所述傳導(dǎo)片之間相互隔開(kāi)。

在所述混凝土支撐外圍設(shè)置有保溫裝置，所述保溫裝置套裝在所述混凝土支撐的外圍。

所述監(jiān)控終端根據(jù)所述位移監(jiān)測(cè)裝置的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)開(kāi)關(guān)裝置連接控制所述傳導(dǎo)裝置在所述熱源或所述冷源之間切換。

所述熱源為熱水泵，所述冷源為冷水泵，所述熱水泵和所述冷水泵分別與所述傳導(dǎo)裝置構(gòu)成連通。

在所述混凝土支撐上固定設(shè)置有溫度傳感裝置，所述溫度傳感裝置與所述監(jiān)控終端相連接。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：解決了混凝土支撐不能施加軸力的難題，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控支撐端圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形，并根據(jù)每根支撐端圍護(hù)的變形調(diào)整每根支撐軸力，提高了混凝土支撐靈活性，有效地控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移，確保周邊構(gòu)筑物及管線安全，本發(fā)明支撐可靠度大，施工簡(jiǎn)便，造價(jià)低廉，適用于環(huán)境保護(hù)等級(jí)要求較高的基坑工程。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)配置示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的系統(tǒng)工作流程示意圖；

圖3為本實(shí)用新型中監(jiān)控單元的平面示意圖；

圖4為圖3的截面圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解：

如圖1-4所示，圖中標(biāo)記1-11分別表示為：鋼筋混凝土主撐1、溫度傳感裝置2、傳導(dǎo)管3、傳導(dǎo)片4、保溫裝置5、位移監(jiān)測(cè)裝置6、鋼筋混凝土圍檁7、鋼筋混凝土系桿8、開(kāi)關(guān)裝置9、熱水泵10、冷水泵11。

實(shí)施例：如圖1所示，該系統(tǒng)包括監(jiān)控終端和若干個(gè)監(jiān)控單元，每個(gè)監(jiān)控單元之間是相對(duì)獨(dú)立的，監(jiān)控單元的數(shù)量與鋼筋混凝土支撐的數(shù)量相對(duì)應(yīng)，每個(gè)監(jiān)控單元單獨(dú)負(fù)責(zé)對(duì)所對(duì)應(yīng)的鋼筋混凝土支撐進(jìn)行監(jiān)控。監(jiān)控終端用于連接控制每個(gè)監(jiān)控單元中的溫控系統(tǒng)，同時(shí)連接接收每個(gè)監(jiān)測(cè)單元中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

每個(gè)監(jiān)控單元包括溫控系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)這兩大部分，其中溫控系統(tǒng)起到對(duì)鋼筋混凝土支撐改變溫度的作用，而監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于對(duì)鋼筋混凝土支撐進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

溫控系統(tǒng)由開(kāi)關(guān)裝置、傳導(dǎo)裝置、熱源冷源和保溫裝置構(gòu)成，其中開(kāi)關(guān)裝置控制冷源和熱源之間的切換，傳導(dǎo)裝置用于傳導(dǎo)熱源或冷源以對(duì)鋼筋混凝土支撐進(jìn)行加熱或降溫，保溫裝置設(shè)置在鋼筋混凝土支撐外圍以使混凝土支撐保溫，始終處于被加熱后的溫度。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由溫度傳感裝置和位移監(jiān)測(cè)裝置構(gòu)成，其中溫度傳感裝置安裝在鋼筋混凝土支撐上以測(cè)量其溫度，而位移監(jiān)測(cè)裝置設(shè)置在鋼筋混凝土支撐的兩端與鋼筋混凝土圍檁的交界處，用于測(cè)量鋼筋混凝土支撐的位移。

如圖3和圖4所示，鋼筋混凝土支撐1的兩端分別支撐在鋼筋混凝土圍檁7上（一端在圖中略去），相鄰鋼筋混凝土支撐1之間通過(guò)鋼筋混凝土系桿8連接固定以使若干鋼筋混凝土支撐1形成整體支撐。

監(jiān)控單元包括：設(shè)置在鋼筋混凝土支撐1上的溫度傳感裝置2、固定安裝在鋼筋混凝土支撐1的縱向鋼筋之間的傳導(dǎo)管3（傳導(dǎo)裝置）、沿傳導(dǎo)管3的延伸方向間隔設(shè)置在傳導(dǎo)管3外圍的傳導(dǎo)片4、套裝在鋼筋混凝土支撐1外圍的保溫裝置5、設(shè)置在鋼筋混凝土支撐1與鋼筋混凝土圍檁7之間的位移監(jiān)測(cè)裝置6、與傳導(dǎo)管3分別相連的熱水泵10（熱源）和冷水泵11（冷源）以及分別控制傳導(dǎo)管3與熱水泵10或冷水泵11之間連通狀態(tài)的兩個(gè)開(kāi)關(guān)裝置9；其中溫度傳感器裝置2用于實(shí)時(shí)測(cè)量鋼筋混凝土支撐1的溫度、傳導(dǎo)管3用于將熱水泵10或冷水泵11所輸出的熱水或冷水中所蘊(yùn)含的熱量或冷涼均勻傳遞到鋼筋混凝土支撐1上以對(duì)其進(jìn)行加熱或降溫，傳導(dǎo)片4用于增加傳導(dǎo)管3的傳導(dǎo)面積，保證鋼筋混凝土支撐1整體受熱或受冷，保溫裝置5用于對(duì)鋼筋混凝土支撐1進(jìn)行保溫，位移監(jiān)測(cè)裝置6用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋼筋混凝土支撐1端部的位移量，熱水泵10和冷水泵11分別用于輸出熱水和冷水，開(kāi)關(guān)裝置9打開(kāi)和關(guān)閉熱、冷水進(jìn)出閥門實(shí)現(xiàn)傳導(dǎo)管3在熱、冷水之間的切換，同時(shí)控制注水時(shí)間。

針對(duì)上述監(jiān)控單元中的各個(gè)裝置而言，在具體實(shí)施時(shí)：

導(dǎo)熱管3及導(dǎo)熱片4包括但不限于由鐵質(zhì)、鋁質(zhì)等導(dǎo)熱材料制成，導(dǎo)熱管3通過(guò)固定元件固定在鋼筋混凝土支撐1的縱向鋼筋之間，導(dǎo)熱片4可焊接在導(dǎo)熱管3上。導(dǎo)熱管3及導(dǎo)熱片4均沿鋼筋混凝土支撐1的支撐方向通長(zhǎng)布置，保證鋼筋混凝土支撐1受熱受冷均勻。

保溫裝置5包括但不限于玻璃纖維、石棉等材料制成的保溫層，通過(guò)固定元件包裹在鋼筋混凝土支撐1的四周外圍并沿其支撐方向通長(zhǎng)布置，節(jié)點(diǎn)處應(yīng)加層包裹并沿鋼筋混凝土聯(lián)系桿方向延伸長(zhǎng)度不小于1.0m，確保節(jié)點(diǎn)處保溫裝置的保溫功能。

結(jié)合圖1和圖2，本實(shí)施例中的軸力補(bǔ)償方法具有如下步驟：

1）搭設(shè)上述系統(tǒng)，并將系統(tǒng)中與鋼筋混凝土支撐相關(guān)的各裝置分別設(shè)置到每根鋼筋混凝土支撐上。

2）啟動(dòng)系統(tǒng)，監(jiān)控單元中的溫度傳感裝置和位移監(jiān)測(cè)裝置將測(cè)得的每根鋼筋混凝土支撐的溫度和端部位移數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控終端。

若某一監(jiān)控單元所對(duì)應(yīng)的鋼筋混凝土支撐端部的位移量δs_n小于等于其允許值[δs_n]，說(shuō)明該鋼筋混凝土支撐所對(duì)應(yīng)位置處的基坑位移在控制范圍內(nèi)，鋼筋混凝土支撐的軸力滿足要求。此時(shí)，控制監(jiān)控終端通過(guò)開(kāi)關(guān)裝置連通冷源同時(shí)關(guān)閉熱源，利用傳導(dǎo)裝置傳導(dǎo)冷源對(duì)鋼筋混凝土支撐進(jìn)行降溫，保證鋼筋混凝土支撐始終能夠?qū)邮┘臃€(wěn)定支撐，尤其是當(dāng)氣溫影響鋼筋混凝土支撐時(shí)，降低鋼筋混凝土支撐的溫度，避免基坑變形。

若某一監(jiān)控單元所對(duì)應(yīng)的鋼筋混凝土支撐的位移量δs_n大于其允許值[δs_n]，說(shuō)明該鋼筋混凝土支撐所對(duì)應(yīng)位置處的基坑位于在控制范圍之外，該根鋼筋混凝土支撐的軸力無(wú)法滿足要求。此時(shí)，控制監(jiān)控終端通過(guò)開(kāi)關(guān)裝置連通熱源同時(shí)關(guān)閉冷源，利用傳導(dǎo)裝置傳導(dǎo)熱源對(duì)鋼筋混凝土支撐進(jìn)行加熱，提高鋼筋混凝土支撐的軸力。

加熱增加軸力的過(guò)程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)定分級(jí)施加軸力，即采用分次加熱的方式對(duì)鋼筋混凝土支撐進(jìn)行加熱，監(jiān)控終端根據(jù)位移監(jiān)測(cè)裝置傳回的鋼筋混凝土支撐端部位移參數(shù)調(diào)整熱源的傳導(dǎo)時(shí)間，即加熱時(shí)間。每次加熱都會(huì)對(duì)鋼筋混凝土支撐的軸力進(jìn)行補(bǔ)償，從而引起其端部位移變化，加熱的程度與鋼筋混凝土支撐端部的位移變化量之間便存在對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，根據(jù)鋼筋混凝土支撐端部的位移變化量來(lái)確定每次加熱的程度，從而實(shí)現(xiàn)軸力的分級(jí)施加，這樣一來(lái)，可避免一次性施加給基坑帶來(lái)的不穩(wěn)定因素。

設(shè)定每次加熱時(shí)軸力施加后鋼筋混凝土支撐端部的位移變化量，當(dāng)每次加熱達(dá)到該位移變化量時(shí)，加熱停止；依此往復(fù)分次加熱，直至δs_n小于等于其允許值[δs_n]且穩(wěn)定時(shí)停止加熱。

3）根據(jù)溫度傳感裝置傳回的溫度參數(shù)，判斷升溫后混凝土支撐的變形情況，若出現(xiàn)溫度變化較大而位移變化很小時(shí)，應(yīng)檢查設(shè)備，排出故障。

同時(shí)，可根據(jù)鋼筋混凝土支撐的溫度并結(jié)合鋼筋混凝土支撐端部的位移變化判斷加熱或降溫對(duì)混凝土支撐的軸力的影響，從而精確控制加熱或降溫的程度和位置。

4）重復(fù)上述步驟2）-3），對(duì)鋼筋混凝土支撐的軸力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和補(bǔ)償。

設(shè)置在鋼筋混凝土支撐1內(nèi)部的導(dǎo)熱管3和導(dǎo)熱片4在綁扎鋼筋混凝土支撐1鋼筋的同時(shí)完成安裝，監(jiān)控單元中的其余部件在混凝土澆筑完成并待其強(qiáng)度滿足要求，基坑開(kāi)挖完畢后，按上述各監(jiān)控單元的結(jié)構(gòu)安裝到鋼筋混凝土支撐1上，最后將每個(gè)監(jiān)控單元通過(guò)有線或無(wú)線的方式與監(jiān)控終端相連接。

雖然以上實(shí)施例已經(jīng)參照附圖對(duì)本實(shí)用新型目的的構(gòu)思和實(shí)施例做了詳細(xì)說(shuō)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，在沒(méi)有脫離權(quán)利要求限定范圍的前提條件下，仍然可以對(duì)本實(shí)用新型作出各種改進(jìn)和變換，如：各部件具體的結(jié)構(gòu)形式、尺寸大小、數(shù)量等，故在此不一一贅述。