一种智慧工地基坑边坡自适应支护结构的制作方法

本发明涉及基坑支护工程，具体是指一种智慧工地基坑边坡自适应支护结构。

背景技术：

1、在建筑工程中，基坑开挖是不可避免的施工环节，而基坑边坡的稳定性直接关系到施工安全和周边环境安全。目前，基坑边坡支护技术已形成多种方案，主要包括以下几类：

2、（1）传统刚性支护。以钢板桩、混凝土挡墙、锚杆挡墙等为代表。这类支护结构依靠自身刚度抵抗土压力，施工相对成熟，适用范围广。但其核心问题在于：结构参数在安装后即固定，无法根据边坡变形实时调整。当土层因地下水变化、周边荷载扰动等原因发生位移时，刚性支护要么因过刚而产生应力集中导致开裂破坏，要么因与实际受力不匹配而出现局部失稳。（2）土钉墙与喷射混凝土支护。属于柔性支护体系，通过在坡面布设土钉并喷射混凝土形成复合体。该方案成本较低、施工灵活，但其支护力完全依赖土体自身的自稳能力，对深基坑或软弱土层的适用性较差。且喷射混凝土层厚度不均，长期暴露后易风化脱落，需要反复维护。

3、除此之外，近年来还出现了一些具备角度调节功能的支护装置，例如通过液压缸驱动支护板改变倾角的方案。这类装置在一定程度上实现了支护角度的可调，但存在以下明显不足：

4、（1）调节维度单一：多数装置仅能在一个方向上调节支护板角度，无法适应基坑边坡在水平和竖直两个方向上同时发生的变形，导致支护板与坡面之间产生间隙，支护效果大幅下降。（2）缺乏自适应反馈机制：现有可调装置多为人工手动调节或预设程序控制，不能感知土层的实时位移变化并自动响应。当边坡发生缓慢变形时，往往需要人工巡查发现后才进行调整，存在明显的滞后性。（3）驱动机构布局不合理：部分装置的驱动点集中在支护板的一侧或一端，导致支护板在展开过程中受力不均，容易出现卡滞或偏转，且驱动机构外露，在基坑环境中易受泥水侵蚀，可靠性差。（4）缺少多重保护设计：现有装置一般仅依赖单一驱动源进行支护，一旦驱动机构故障，支护板即失去支撑能力，安全冗余不足。同时，缺少对过载工况的感知与保护手段，在极端土压力下容易发生结构性损坏

5、综上所述，现有基坑边坡支护技术在自适应调节能力、智能感知反馈、驱动可靠性及安全冗余等方面均存在明显短板，难以满足智慧工地对基坑支护"实时感知—自动响应—可靠支撑"的综合需求。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的调节维度单一、缺乏自适应反馈、驱动布局不合理、安全冗余不足等问题，本发明提供一种智慧工地基坑边坡自适应支护结构，实现支护板在多维度上的自适应展开与实时反馈调节。

2、具体的，本发明提供的技术方案为：一种智慧工地基坑边坡自适应支护结构，包括：

3、基板，包括内腔，内腔中转动连接有支护板，支护板通过驱动机构控制连接，支护板与内腔间设有可拉伸的防护罩布；基板下沿刚性连接有斜面板，斜面板位于内腔的腔口下沿处。

4、加强梁，包括刚性连接的梁体衬套，加强梁端部通过轴套刚性连接有支撑柱，支撑柱通过定位桩固定在地面；

5、支护板，包括底部的轴体，支护板通过轴体与内腔转动连接，支护板还通过顶部的液压伸缩杆连接基板；

6、驱动机构，包括电机，电机通过第一传动轴转动连接有第二传动轴，第二传动轴分别转动连接有第一丝杠升降机和第二丝杠升降机，第一丝杠升降机和第二丝杠升降机的滚珠丝杠通过万向球头转动连接支护板；

7、主控装置，包括搭载cpu主控芯片的pcb板及附属控制电路，主控装置分别通过信号线电性连接电机、液压伸缩杆；主控装置内置在基板的夹层中。

8、优选的，梁体衬套刚性连接在基板封闭端的外立面上，加强梁呈x型结构且梁体的两侧顶部及底部均刚性连接有轴套，相同侧的轴套位于同一垂直方向上。

9、优选的，轴套的垂直套口上通过法兰盘刚性连接有支撑柱。

10、优选的，支撑柱靠近柱底一端设有开槽，开槽规格与定位桩适配，位于底部的轴套设有与定位桩适配的开口，定位桩与开槽间隙浇筑有混凝土。

11、优选的，内腔靠近腔底一端对称设有一对轴座，支护板靠近板底一端对称设有一对轴体，支护板通过轴体转动连接内腔上的轴座。

12、优选的，轴体上还装配有扭力传感器，扭力传感器通过信号线电性连接主控装置。

13、优选的，液压伸缩杆还包括第一杆座和第二杆座，液压伸缩杆的固定端通过第一杆座悬置在内腔的腔顶边沿，液压伸缩杆的自由端通过第二杆座悬置在支护板的板顶边沿，第二杆座高度高于第一杆座，液压伸缩杆的自由端伸长方向与支护板展开后的运动方向一致。

14、优选的，驱动机构还包括第一齿轮换向器和第二齿轮换向器，电机通过电机轴转动连接位于中部的第一齿轮换向器，第一齿轮换向器两侧各通过一根第一传动轴转动连接一个第二齿轮换向器，第二齿轮换向器上端通过一根第二传动轴转动连接第一丝杠升降机，第二齿轮换向器下端通过另一根第二传动轴转动连接第二丝杠升降机，第一丝杠升降机、第二丝杠升降机的滚珠丝杠自由端固定有万向球头，支护板背面在对应位置设有与万向球头配套的球头座，驱动机构通过第一丝杠升降机、第二丝杠升降机的滚珠丝杠伸缩及万向球头与球头座的转动配合实现对支护板的转动控制。

15、优选的，驱动机构设置在内腔中，电机、第一齿轮换向器、第二齿轮换向器、第一丝杠升降机和第二丝杠升降机均固定在内腔的腔壁上；驱动机构呈h型布局，第一齿轮换向器位于中心位置，第二齿轮换向器、第一丝杠升降机和第二丝杠升降机设有两组且分别在第一齿轮换向器两侧，第一丝杠升降机和第二丝杠升降机横置且滚珠丝杠自由端朝向支护板设置；第一丝杠升降机的滚珠丝杠长度大于第二丝杠升降机的滚珠丝杠长度。

16、优选的，支护板靠近板底一端还通过限位弹簧来与内腔弹性连接。

17、本发明与现有技术相比优点在于：（1）本发明通过h型布局的双丝杠升降机配合万向球头与球头座，在支护板的上下两侧同时施加推力，实现支护板绕轴座的多自由度自适应转动，可同时响应水平和竖直方向的边坡变形。（2）本发明在轴体上集成扭力传感器，实时感知支护板所受的土压力扭矩；当挤压力超过阈值时，扭力传感器向主控装置发送警报，主控装置自动启动电机驱动支护板回推土层，实现"感知—决策—执行"的闭环自适应控制（3）本发明将驱动机构整体内置于基板的内腔中，呈h型对称布局，电机、齿轮换向器、丝杠升降机均固定在腔壁上，完全隔离于基坑环境之外；万向球头与球头座的转动配合消除了单点受力导致的卡滞风险，大幅提升可靠性。（4）本发明采用丝杠升降机与液压伸缩杆的双驱动协同方案，丝杠升降机负责支护板7的展开角度粗调，液压伸缩杆通过主控装置内置算法实现上沿的精调自适应支撑；同时限位弹簧提供底部弹性支撑和转动限位，三重保护机制确保在任一驱动失效时仍能维持基本支护功能。

1.一种智慧工地基坑边坡自适应支护结构，其特征在于包括：

2.根据权利要求1所述的一种智慧工地基坑边坡自适应支护结构，其特征在于：所述梁体衬套（3）刚性连接在基板（1）封闭端的外立面上，加强梁（2）呈x型结构且梁体的两侧顶部及底部均刚性连接有轴套（4），相同侧的轴套（4）位于同一垂直方向上。

3.根据权利要求2所述的一种智慧工地基坑边坡自适应支护结构，其特征在于：所述轴套（4）的垂直套口上通过法兰盘刚性连接有支撑柱（5）。

4.根据权利要求1所述的一种智慧工地基坑边坡自适应支护结构，其特征在于：所述支撑柱（5）靠近柱底一端设有开槽（501），开槽（501）规格与定位桩（6）适配，位于底部的轴套（4）设有与定位桩（6）适配的开口，定位桩（6）与开槽（501）间隙浇筑有混凝土。

5.根据权利要求1所述的一种智慧工地基坑边坡自适应支护结构，其特征在于：所述内腔（101）靠近腔底一端对称设有一对轴座（103），支护板（7）靠近板底一端对称设有一对轴体（701），支护板（7）通过轴体（701）转动连接内腔（101）上的轴座（103）。

6.根据权利要求5所述的一种智慧工地基坑边坡自适应支护结构，其特征在于：所述轴体（701）上还装配有扭力传感器（10），扭力传感器（10）通过信号线电性连接主控装置。

7.根据权利要求1所述的一种智慧工地基坑边坡自适应支护结构，其特征在于：所述液压伸缩杆（9）还包括第一杆座（901）和第二杆座（902），液压伸缩杆（9）的固定端通过第一杆座（901）悬置在内腔（101）的腔顶边沿，液压伸缩杆（9）的自由端通过第二杆座（902）悬置在支护板（7）的板顶边沿，第二杆座（902）高度高于第一杆座（901），液压伸缩杆（9）的自由端伸长方向与支护板（7）展开后的运动方向一致。

8.根据权利要求1所述的一种智慧工地基坑边坡自适应支护结构，其特征在于：所述驱动机构还包括第一齿轮换向器（12）和第二齿轮换向器（14），电机（11）通过电机轴转动连接位于中部的第一齿轮换向器（12），第一齿轮换向器（12）两侧各通过一根第一传动轴（13）转动连接一个第二齿轮换向器（14），第二齿轮换向器（14）上端通过一根第二传动轴（15）转动连接第一丝杠升降机（16），第二齿轮换向器（14）下端通过另一根第二传动轴（15）转动连接第二丝杠升降机（17），第一丝杠升降机（16）、第二丝杠升降机（17）的滚珠丝杠自由端固定有万向球头（18），支护板（7）背面在对应位置设有与万向球头（18）配套的球头座（19），所述驱动机构通过第一丝杠升降机（16）、第二丝杠升降机（17）的滚珠丝杠伸缩及万向球头（18）与球头座（19）的转动配合实现对支护板（7）的转动控制。

9.根据权利要求8所述的一种智慧工地基坑边坡自适应支护结构，其特征在于：所述驱动机构设置在内腔（101）中，电机（11）、第一齿轮换向器（12）、第二齿轮换向器（14）、第一丝杠升降机（16）和第二丝杠升降机（17）均固定在内腔（101）的腔壁上；所述驱动机构呈h型布局，第一齿轮换向器（12）位于中心位置，第二齿轮换向器（14）、第一丝杠升降机（16）和第二丝杠升降机（17）设有两组且分别在第一齿轮换向器（12）两侧，第一丝杠升降机（16）和第二丝杠升降机（17）横置且滚珠丝杠自由端朝向支护板（7）设置；所述第一丝杠升降机（16）的滚珠丝杠长度大于第二丝杠升降机（17）的滚珠丝杠长度。

10.根据权利要求1所述的一种智慧工地基坑边坡自适应支护结构，其特征在于：所述支护板（7）靠近板底一端还通过限位弹簧（20）来与内腔（101）弹性连接。