深基坑施工钢支撑轴力自适应实时补偿系统及方法技术方案

公开了一种深基坑施工钢支撑轴力自适应实时补偿系统及方法，该补偿系统包括若干现场控制站、若干液压比例伺服控制泵站装置、若干检测元件、操作站和监控站，所述现场控制站、操作站和监控站通过ＣＡＮ总线连接通信；每个现场控制站与若干液压比例伺服控制泵站装置连接，每个液压比例伺服控制泵站装置包括液压泵站和若干千斤顶，所述液压泵站分别与千斤顶连接并控制各千斤顶支撑各自对应的钢支撑；每个检测元件分别检测各个千斤顶的运行情况，并将该信息反馈到所属的现场控制站；监控站和操作站监控各液压泵站的实时运行情况并对各千斤顶的运行参数进行设定。本发明专利技术可以实现深基坑施工时钢支撑轴力的实时补偿，以减少基坑的变形。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于 深基坑施工领域，尤其涉及一种深基坑施工钢支撑轴力自适应实时补 偿系统及方法。
技术介绍
伴随着城市轨道交通的大发展，加之土地资源的极度紧缺，近邻地铁的深基坑工 程日益增多。我们不得不面临一个问题，地铁的安全问题。目前基坑开挖已趋于大规模化及 大深度化，且施工多以明挖顺作法为主，众所周知，深基坑明挖施工往往伴随着极强的环境 效应，若不对深基坑施工进行严格的变形控制，邻近的地铁会因为较大变形而影响其正常 使用，严重时甚至引发事故，所造成的经济损失和社会影响是不可估量的。因此，超深基坑 施工对邻近地铁的安全影响控制已逐渐演化为现代基坑工程研究的主要方向之一。目前， 在上海等软土地区城市深基坑的开挖支护常用钢筋砼支撑和Φ609X δ 16的钢支撑。一般 钢支撑时，均按设计要求施加预应力。但在施工时，随着时间的推移，钢支撑上所加的预应 力会降低，有时会降低很多，甚至降低量达50%以上，而且此时又很难去往钢支撑上施加支 撑轴力，故极易引起墙体位移。当位移过大时，将直接影响基坑旁边运营中地铁的安全。所以，如何设计了一套能有效控制深基坑施工变形并确保运行地铁隧道安全的深 基坑施工钢支撑轴力自适应实时补偿与监控系统是本领域亟待解决的一个技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种， 可以实现建筑工程深基坑施工时钢支撑轴力的实时补偿，以减少基坑的变形，确保基坑周 围管线及建筑物的安全。为了达到上述的目的，本专利技术采用如下技术方案一种深基坑施工钢支撑轴力自适应实时补偿系统，包括若干现场控制站、若干液 压比例伺服控制泵站装置、若干检测元件、操作站和监控站，所述现场控制站、操作站和监 控站通过CAN总线连接通信，所述CAN总线采用标准拓朴结构由主干和分枝连接而成，所述 现场控制站、操作站和监控站分别连接在各分枝上；每个所述现场控制站与若干所述液压比例伺服控制泵站装置连接，每个液压比例 伺服控制泵站装置包括液压泵站和若干千斤顶，所述液压泵站分别与所述千斤顶连接并控 制各千斤顶支撑各自对应的钢支撑，所述钢支撑沿基坑边一字排开并就间隔设置；每个所述检测元件分别检测各个千斤顶的运行情况，并将该信息反馈到所属的现 场控制站；所述监控站用以监控各液压泵站的实时运行情况并对各千斤顶的运行参数进行 设定；以及显示和输出各的液压泵站的实际压力值；所述操作站用以监控各液压泵站的实时运行情况并对各千斤顶的运行参数进行 设定，以及集中显示所有液压泵站的故障。在上述的深基坑施工钢支撑轴力自适应实时补偿系统中，所述现场控制站、操作 站和监控站的通信连接采用树状即插分布式模块结构。在上述的深基坑施工钢支撑轴力自适应实时补偿系统中，所述分枝和主干通过三 通接线盒连接。在上述的深基坑施工钢支撑轴力自适应实时补偿系统中，所述千斤顶采用机械锁 加液压锁的双重安全装置。在上述的深基坑施工钢支撑轴力自适应实时补偿系统中，所述检测元件为设于液 压泵站和千斤顶之间的连接管路的压力传感器。还公开了一种采用如上所述的补偿系统的深基坑施工钢支撑轴力自适应实时补 偿方法，包括如下步骤第一步，基坑每开挖一段后，施工人员将液压泵站、千斤顶及钢支撑 安装就绪；第二步，通过监控站或操作站设定各千斤顶的设定压力值后，将该千斤顶所对应 的钢支撑投入支撑作业；第三步，现场控制站通过各检测元件采集对应的千斤顶的实际压 力值，并通过CAN总线将各千斤顶的实际压力值该传送到所述监控站和所述操作站；第四 步，监控站或操作站分别对各千斤顶的实际压力值和各自的设定压力值进行比对、分析和 处理后向对应的现场控制站发送控制指令，现场控制站根据该控制指令控制所述液压泵站 使得各千斤顶的实际压力值分别符合各自的设定压力值；第五步，进行第三步，进入循环， 从而实现深基坑施工钢支撑轴力自适应实时补偿。在上述的深基坑施工钢支撑轴力自适应实时补偿方法中，所述现场控制站、操作 站和监控站的通信连接采用树状即插分布式模块结构。在上述的深基坑施工钢支撑轴力自适应实时补偿方法中，所述分枝和主干通过三 通接线盒连接。在上述的深基坑施工钢支撑轴力自适应实时补偿方法中，所述千斤顶采用机械锁 加液压锁的双重安全装置。在上述的深基坑施工钢支撑轴力自适应实时补偿方法中，所述检测元件为设于液 压泵站和千斤顶之间的连接管路的压力传感器。本专利技术的有益效果如下本专利技术，工艺技术先进、系统 性能高、安全与防护体系完善、数据通信能力强、使用方便且安全可靠，通过采用CAN总线 来实现数据采集和控制指令发送，完成千斤顶压力的自动调节，实现全自动全天侯的钢支 撑轴力的实时补偿，使基坑钢支撑轴力始终处于可知可控的状态下，有效减少了基坑的变 形，从而提高基坑施工质量，确保基坑周边管线及建筑物的安全附图说明本专利技术的由以下的实施例及 附图给出。图1是本专利技术深基坑施工钢支撑轴力自适应实时补偿系统的一个具体实施方式 的结构示意图；图2是CAN总线的原理图；图3是本专利技术深基坑施工钢支撑轴力自适应实时补偿系统的工艺路线示意图4是每套液压比例伺服控制泵站装置的伺服原理图；图中，I-CAN总线，11-主干(树干)、12_分枝(树枝)、13-树叶、2-监控站，3-操作站，4-现场控制站，5-液压比例伺服控制泵站装置、51-液压泵站、52-千斤顶、511-液压 泵电机，512-油箱，513-比例溢流阀，514-径向柱塞泵，515-空滤器，516-油标，517-第一 滤油器，518-第二滤油器，519-三位四通电磁换向阀，DS、DS1 DS4-压力传感器(即检测 元件)，YB、YBl YB4-压力表，6-钢支撑、7-终端电阻。具体实施例方式以下将对本专利技术的作进一步 的详细描述。请参阅图1，图1所示为本专利技术深基坑施工钢支撑轴力自适应实时补偿系统的一 个具体实施方式的结构示意图。这种深基坑施工钢支撑轴力自适应实时补偿系统，包括6 台现场控制站4、18台液压比例伺服控制泵站装置5、72个检测元件、1台操作站3和1台监 控站2。所述现场控制站4、操作站3和监控站2通过CAN总线1连接通信。CAN总线1 (即 Controller Area Network，控制器局域网络)属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分 布式控制或实时控制的串行通信网络，它与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有 突出的可靠性、实时性和灵活性。请参阅图2，图2所示为本专利技术所采用的总线拓朴结构原理简图。从图2可见，所 述CAN总线1采用标准拓朴结构，由主干11和分枝12连接而成，所述CAN总线1采用主 干_分枝结构，而不是星形结构。所述现场控制站4、操作站3和监控站2分别连接在各分 枝12上。主干11的两端尽头并接120欧姆的终端电阻7各一个。所述终端电阻7所起的 作用是，由于总线通信距离通常都比较长，终端电阻7可以减缓信号衰减，增强总线信号， 确保总线信号的长距离输送质量。分枝12的长度不超过一米。各相邻分枝12之间的距离 不相等，即节点间不等间距。优选，所述分枝12和主干11通过三通接线盒实现连接，从而 方便现场接线操作。优选，所述分枝12、主干11与三通接线盒之间的连接分别采用冗余手 段，即每个接点采用双副端子，一副总线通讯专用端子(即USB端子插接件)和一副普通端 子(即针孔结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深基坑施工钢支撑轴力自适应实时补偿系统，其特征在于，包括：若干现场控制站、若干液压比例伺服控制泵站装置、若干检测元件、操作站和监控站，所述现场控制站、操作站和监控站通过ＣＡＮ总线连接通信，所述ＣＡＮ总线采用标准拓朴结构由主干和分枝连接而成，所述现场控制站、操作站和监控站分别连接在各分枝上；　　每个所述现场控制站与若干所述液压比例伺服控制泵站装置连接，每个液压比例伺服控制泵站装置包括液压泵站和若干千斤顶，所述液压泵站分别与所述千斤顶连接并控制各千斤顶支撑各自对应的钢支撑，所述钢支撑沿基坑边一字排开并就间隔设置；　　每个所述检测元件分别检测各个千斤顶的运行情况，并将该信息反馈到所属的现场控制站；　　所述监控站用以监控各液压泵站的实时运行情况并对各千斤顶的运行参数进行设定；以及显示和输出各的液压泵站的实际压力值；所述操作站用以监控各液压泵站的实时运行情况并对各千斤顶的运行参数进行设定，以及集中显示所有液压泵站的故障。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：顾国明，王正平，陆云，吕达，
申请(专利权)人：上海建工集团总公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]