一种随动斜向伺服支撑装置及其使用方法与流程

本发明涉及建筑施工，特别涉及一种随动斜向伺服支撑装置及其使用方法。

背景技术：

1、在基坑支护工程中，斜撑技术作为替代传统水平内支撑的重要形式，已在软土地区得到广泛应用。。然而，通过分析现有技术可知，现有斜撑技术在实际应用中仍存在以下关键问题。一方面，现有斜撑技术多需独立施工斜向支护桩或新增构件，未有效利用既有建筑桩基，增加成本并可能干扰既有基础；另一方面，现有斜撑技术所用斜撑支护的斜向角度较大，在狭小场地施工或设备受限时，施工效率较低。此外，现有设计多基于静态力学分析，斜向角度固定不可调，无法根据开挖进度及土压力变化实时调整支撑位置，如围护结构中部位置发生较大变形时无法进行有效控制。同时，还缺乏具备动态伺服调节系统，无法实时调整支撑刚度，导致结构响应滞后，风险可控性差。因此，如何提供一种随动斜向伺服支撑装置及其使用方法，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有斜撑技术存在的未有效利用既有桩基导致资源浪费与施工干扰、斜撑角度固定，无法有效控制围护结构中间位置变形、缺乏动态伺服调节系统，无法实时响应土压力变化的问题，提供一种随动斜向伺服支撑及其使用方法，通过将既有桩基作为支撑反力点以降低施工成本与干扰、采用可伸缩及角度调节的模块化结构适应不同空间与开挖深度、内置伺服液压装置实现支撑力与位置的动态调控，解决了现有技术中因资源浪费、施工受限、静态响应滞后导致的安全性不足与经济性差问题，实现了与常规斜向支撑协同配合扩大布置间距、主动控制基坑变形、提升复杂环境下支护效率的技术效果，为软土地区深基坑工程提供了高效、智能、经济的解决方案，尤其解决了围护结构中部变形控制难度大的关键技术难题。

2、为解决以上技术问题，本发明包括如下技术方案：

3、一种随动斜向伺服支撑装置，包括：

4、竖向导轨构件，固定于围护墙内侧，沿围护墙高度方向延伸；滑动式夹持行走组件，夹持于所述竖向导轨构件的两侧，并可沿所述竖向导轨构件上下滑动，所述滑动式夹持行走组件设有悬架；行走轮锁止机构，设置于所述滑动式夹持行走组件上，使所述滑动式夹持行走组件在可滑动状态与锁止状态之间切换；伺服液压驱动组件，其固定端与斜向支撑杆体相连，其活动端通过销轴与所述滑动式夹持行走组件的悬架连接，用于驱动所述滑动式夹持行走组件沿所述竖向导轨构件滑动并维持设定轴力；斜向支撑杆体，连接所述伺服液压驱动组件的固定端与旋转铰接组件；旋转铰接组件，设置于所述斜向支撑杆体的下端与既有桩基的桩顶之间，所述旋转铰接组件固定于既有桩基的桩顶，使所述斜向支撑杆体可绕桩顶旋转，以既有桩基作为支撑反力点。通过上述结构，竖向导轨构件为滑动式夹持行走组件提供竖向导向约束，伺服液压驱动组件同时承担驱动行走组件沿导轨构件上下滑动以调整支撑角度、以及自动维持设定轴力两项功能，旋转铰接组件将支撑下端铰接固定于既有桩基桩顶，以既有桩基作为支撑反力点，从而实现角度可调、轴力自动控制、利用既有桩基为反力点的斜向伺服支撑功能。

5、进一步地，所述竖向导轨构件为h型钢导轨柱，所述h型钢导轨柱通过焊接或预埋件连接固定于围护墙内侧；所述滑动式夹持行走组件夹持于所述h型钢导轨柱远离围护墙一侧的翼缘两侧。h型钢导轨柱利用其翼缘结构为行走组件提供双侧夹持导向，连接可靠，导向精度高。

6、进一步地，所述滑动式夹持行走组件由四个导向轮与悬架组成；所述行走轮锁止机构为碟刹锁定装置，所述碟刹锁定装置设置于所述滑动式夹持行走组件上，使所述滑动式夹持行走组件在可滑动状态与锁止状态之间切换。四个导向轮分布夹持于导轨构件两侧翼缘，保证行走组件沿导轨构件平稳滑动；碟刹锁定装置响应迅速，可在自由滑动状态与锁死状态之间可靠切换，保证加载工况下行走组件位置固定。

7、进一步地，所述伺服液压驱动组件包括伺服油缸缸筒与伺服油缸液压杆，所述伺服油缸缸筒与所述斜向支撑杆体相连，所述伺服油缸液压杆滑动连接于所述伺服油缸缸筒内，所述伺服油缸液压杆的端部通过销轴与所述滑动式夹持行走组件的悬架连接固定。伺服油缸缸筒作为固定端传递支撑轴力，伺服油缸液压杆作为活动端驱动行走组件位置调整，同时通过伺服控制系统自动将轴力维持在设定控制值区间内，实现支撑力的实时动态调控。

8、具体地，所述旋转铰接组件包括支撑固定件与支撑旋转件，所述支撑固定件连接固定于既有桩基的桩顶并配有销轴孔，所述支撑旋转件安装于所述斜向支撑杆体的端部并通过销轴与所述支撑固定件连接，使所述斜向支撑杆体可绕所述支撑固定件的销轴孔旋转。支撑固定件固定于既有桩基桩顶形成支撑反力点，支撑旋转件与支撑固定件通过销轴铰接，允许斜向支撑杆体随行走组件位置变化而自由旋转调整角度，结构简单可靠。

9、进一步地，所述伺服液压驱动组件驱动所述滑动式夹持行走组件沿所述竖向导轨构件滑动，使所述斜向支撑杆体与水平面之间的夹角在45°至60°范围内可调。该角度调整范围能够适应基坑从初始开挖至设计标高各阶段的支撑需求，兼顾支撑效率与施工空间要求。

10、进一步地，还包括测斜仪，所述测斜仪沿围护墙高度方向间隔布置于围护墙上，用于监测围护墙的水平位移；所述测斜仪的监测数据用于判断是否需调整所述滑动式夹持行走组件在所述竖向导轨构件上的位置及所述伺服液压驱动组件的轴力。通过测斜仪对围护墙各高度位置水平位移的实时监测，可在某位置变形超出预警值时及时将支撑点移动至该位置并调整轴力，实现基于变形监测数据的主动闭环控制。

11、本发明还提供一种基于既有桩基的随动斜向伺服支撑装置的使用方法，包括以下步骤：

12、步骤s1：在围护结构施工过程中将竖向导轨构件与围护墙一同施工就位；将随动斜向伺服支撑装置通过临时固定装置固定为竖直状态，与既有桩基一同打入土方中；

13、步骤s2：根据随动斜向伺服支撑装置的使用位置挖槽，挖槽过程中使用护壁介质维持槽壁稳定；

14、步骤s3：将滑动式夹持行走组件与行走轮锁止机构安装至竖向导轨构件的顶部并使行走轮锁止机构处于锁止状态；拆除临时固定装置，将伺服液压驱动组件的活动端通过销轴连接至滑动式夹持行走组件的悬架，建立初始支撑角度；

15、步骤s4：保持行走轮锁止机构处于锁止状态，按设计值分级对随动斜向伺服支撑装置施加轴力，相邻随动斜向伺服支撑装置同步加载完成后逐步进行土方开挖，开挖期间伺服液压驱动组件自动将轴力维持在控制值区间内；

16、步骤s5：随开挖进度，将行走轮锁止机构切换至可滑动状态，驱动伺服液压驱动组件回缩其活动端，带动滑动式夹持行走组件沿竖向导轨构件向下滑动至预定位置，将行走轮锁止机构恢复至锁止状态，并按新的轴力设计值调整随动斜向伺服支撑装置的轴力至加载完成。上述步骤实现了先撑后挖的有序施工，支撑角度随开挖深度动态跟进，伺服液压驱动组件在开挖全过程自动维持轴力，有效保障基坑支护安全。

17、进一步地，在开挖过程中通过测斜仪监测围护墙的水平位移，当某一高度位置的水平位移超出预警值时，按随动角度调整步骤将滑动式夹持行走组件的支撑点移动至测斜仪对应位置，并调整随动斜向伺服支撑装置的轴力至该位置水平位移不再发展。

18、进一步地，还包括步骤s6：基坑底板施工完成并达到设计强度后，完成换撑，整体拆除随动斜向伺服支撑装置。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

20、（1）本发明提供的随动斜向伺服支撑装置，通过将旋转铰接组件的支撑固定件固定于既有建筑桩基的桩顶、以既有桩基作为支撑反力点，无需为随动斜向伺服支撑单独新增支护桩，从根本上减少了桩基施工工序，降低了施工成本，同时避免了新增桩基施工对既有基础可能造成的扰动与干扰。

21、（2）本发明提供的随动斜向伺服支撑装置的使用方法，通过伺服液压驱动组件驱动滑动式夹持行走组件沿竖向导轨构件上下滑动，使斜向支撑杆体的支撑角度可在45°至60°范围内随开挖进度动态调整，能够将支撑点精确定位至围护墙发生变形的任意高度位置，尤其解决了现有固定角度斜撑无法针对围护结构中部变形进行有效控制的技术难题；配合测斜仪监测反馈，可实现基于变形数据的主动闭环控制，显著提升围护结构变形控制精度。

22、（3）本发明提供的随动斜向伺服支撑装置，伺服液压驱动组件内置伺服控制功能，可在基坑开挖全过程中实时响应土压力变化，将支撑轴力自动维持在设定控制值区间内，无需人工干预即可实现支撑刚度的动态调节，克服了现有技术中因结构响应滞后导致的基坑变形风险可控性差的缺陷，实现了基坑变形的主动控制，提升了支护安全性。