【技术实现步骤摘要】
本申请涉及基坑支护领域，尤其是涉及一种快速形成支挡的气囊式支撑系统及支撑方法。
技术介绍
1、随着城市化的发展，人口与土地的矛盾变得越来越突出，因此地下空间的开发越来越紧迫。深基坑工程是地下空间开发较为关键也是危险性较大的工程，在地勘探查不明或者设计、施工不当的情况下容易出现基坑坍塌的安全事故，带来不可估量的财产损失和人员伤亡，现有技术中，基坑工程支挡结构体系中的支撑较多的为混凝土支撑及钢支撑。
2、针对上述中的相关技术，专利技术人发现：混凝土支撑（如地下连续墙）强度高、稳定性好，但回收利用率低甚至不可被回收利用，施工时间长并且自身重量大，需要借助立柱桩的方式来对混凝土支撑墙支撑托住，造价成本高；钢支撑则需要通过重型设备在基坑边缘吊装施工较为麻烦，且钢支撑的变形控制水平不高。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本申请提供一种快速形成支挡的气囊式支撑系统及支撑方法，通过气囊的充、放气来快速调节支撑作用力，提高支护施工的效率。
2、本申请提供的一种快速形成支挡的气囊式支撑系统采用如下的技术方案：
3、一种快速形成支挡的气囊式支撑系统，包括： 支撑平台，支撑平台包括若干个支撑件，若干个支撑件环形阵列分布设置，相邻两个支撑件之间设有气囊，通过气囊充气膨胀能够将支撑件夹紧； 围护桩，设置有若干个并沿基坑周边分布设置，每个围护桩上均设有用于连接气囊远离支撑件环形阵列分布中心线一端的安装件； 气源，能够对气囊进行充、放气； 控制模块，对围护桩的倾斜程度进
4、通过采用上述技术方案，围护桩上设置安装件便于支撑住支撑平台中的气囊，通过气囊的充气膨胀可对围护桩施加作用力，即可实现对基坑侧壁土层的支护效果，不需要大量混凝土支撑，成本低回收利用率高；支撑平台中通过支撑件来提高结构强度，在气囊充气膨胀后即可将支撑件夹住，另外气囊上的囊袋中固定设置内置件，在气囊充气膨胀后所有内置件会抵接围成圆形，进一步提高支撑系统的整体结构强度，整个支撑系统安装方便快捷。
5、可选的，沿支撑件环形阵列分布的中心线方向，支撑件具有用于限制气囊膨胀的限制部。
6、通过采用上述技术方案，支撑件上具有限制部，以阻挡气囊向支撑件环形阵列分布的中心线方向膨胀，不仅使气囊能够较好的夹紧支撑件，还能使气囊膨胀时将作用力主要集中在垂直中心线方向上，对围护桩进行支撑，保障支护效果。
7、可选的，内置件包括相垂直的横向段和纵向段，其中纵向段长度方向与支撑件环形阵列分布的中心线延伸方向一致，在气囊充气加压后，所有的内置件中的横向段抵接并围成一圆形。
8、通过采用上述技术方案，在气囊充气膨胀后所有内置件中会抵接形成圆形，来提高支撑系统的结构强度，而内置件具有横向段和纵向段，使内置件形成的圆形具有对轴向力、剪切力以及弯矩的抵抗作用，减少变形情况他，提高支撑系统的刚度。
9、可选的，控制模块包括自动测斜管以及控制单元，控制单元与自动测斜管、气源均电性连接。
10、通过采用上述技术方案，自动测斜管能够监测围护桩的倾斜变形程度并将监测结果反馈给控制单元，控制单元再控制气源启动并对气囊进行充气，使气囊膨胀并对围护桩施加作用力，使围护桩的倾斜变形程度在合理范围以内，提高支护响应速度。
11、可选的，气囊上设有用于监测气囊内气压的传感器，传感器与控制单元电性连接。
12、通过采用上述技术方案，设置传感器用于监测气囊内的气压，避免气压过大有气囊爆裂风险，提高安全性。
13、可选的，控制模块还包括卷扬机、连接于卷扬机上的拉绳以及安装在气囊靠近支撑件环形阵列分布的中心线一端的吊环，拉绳一端卷绕连接于卷扬机，另一端连接于吊环。
14、通过采用上述技术方案，设置卷扬机、拉绳以及吊环，在该支撑系统使用过程中发现气囊的形态不正常，通过卷扬机卷绕收放拉绳并通过吊环调节气囊形态，以保障支撑系统能够正常运行。
15、可选的，该支撑系统还包括用于固定安装卷扬机的植桩以及用于支撑拉绳的支架。
16、通过采用上述技术方案，设置植桩和支架提高卷扬机运行时的稳定性。
17、本申请还公开一种支撑方法采用如下技术方案：
18、一种应用上述快速形成支挡的气囊式支撑系统的支撑方法，包括如下步骤： s1：围护桩及基坑施工，在基坑开挖前沿规划的基坑范围周边施工围护桩，再对基坑进行开挖，在基坑浅层土挖开后露出围护桩的局部，在围护桩露出的部分上安装安装件； s2：支撑系统安装，将充气前的气囊置于安装件上并将支撑件置于相邻两个气囊之间的基坑土层上，通过气源向气囊内充气并使气囊膨胀，气囊气压为p，对安装件以及围护桩进行支撑，同时气囊将支撑件夹紧且所有的内置件抵接并围成一圆形； s3：基坑实时监控支撑，对基坑继续开挖直至达到所需深度，在基坑继续开挖过程中，控制模块对围护桩的倾斜情况进行实时监控；基于围护桩倾斜变形程度，气源对气囊进行充气以调节气囊对围护桩的作用力，降低围护桩的倾斜程度，增大对基坑侧面土层的支撑作用力，直至围护桩的倾斜程度在合理范围内。
19、通过采用上述技术方案，整个支撑系统安装简单方便，并不需要大型、重型设备以及大量混凝土使用，整个支撑系统便于回收再利用，施工成本低，并且通过气囊的充放气即可形成快速支挡，支撑响应速度快。
20、可选的，气囊具有最大承受气压a和报警气压c，其中：c＜a； 在步骤s2中，p＜c；在步骤s3中，当p≥c时，控制模块发出报警信号。
21、通过采用上述技术方案，在步骤s2中，基坑只进行浅挖，气囊充气膨胀主要用于将支撑件夹住以及使内置件围成圆，以保障支撑平台的结构稳定性即可，此时的气压p小于报警气压c；在步骤s3中，随着基坑继续开挖，围护桩倾斜变形程度增大，基于控制模块的实时监控，会控制气源向气囊内泵气以使气囊内气压增大膨胀，来对围护桩施加作用力进行支挡，气囊内气压p大于等于c时，控制模块会发出报警信号，提醒施工人员气囊内气压较大，气囊爆裂风险增大；
22、另外，气囊内的气压较大表明围护桩的倾斜变形程度增大，即基坑侧壁土层坍塌风险增大，通过发出报警信号以提醒施工人员提高安全防范。
23、可选的，气囊还具有最大设计气压b，其中：c＜b＜a； 在步骤s3中，当p=b时，若围护桩的倾斜程度未在合理范围内时，气源对气囊进行放气，使p小于b，并同时采用其他基坑应急支护方式。
24、通过采用上述技术方案，在基坑开挖过程中气囊内的气压达到最大设计气压时，围护桩的倾斜变形程度仍未在合理范围内，表明基坑坍塌风险较大，为避免气囊爆裂失去支护效果，需对气囊进行放气并同时采用其他基坑应急支护方式，在保障该支撑系统具有支护效果的前提下，配合其他支护方式来降低基坑坍塌的风险。
2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种快速形成支挡的气囊式支撑系统，其特征在于，包括： 支撑平台（1），所述支撑平台（1）包括若干个支撑件（11），若干个所述支撑件（11）环形阵列分布设置，相邻两个所述支撑件（11）之间设有气囊（12），通过所述气囊（12）充气膨胀能够将所述支撑件（11）夹紧；围护桩（2），设置有若干个并沿基坑周边分布设置，每个所述围护桩（2）上均设有用于连接所述气囊（12）远离所述支撑件（11）环形阵列分布中心线一端的安装件（3）； 气源（4），能够对所述气囊（12）进行充、放气； 控制模块（5），对所述围护桩（2）的倾斜程度进行监测且与所述气源（4）电性连接； 其中：所述气囊（12）靠近所述支撑件（11）环形阵列分布的中心线的一端固定设有囊袋（13），所述囊袋（13）内固定设有内置件（14），在所述气囊（12）充气加压后，所有的所述内置件（14）会抵接并围成一圆形。
2.根据权利要求1所述的快速形成支挡的气囊式支撑系统，其特征在于，沿所述支撑件（11）环形阵列分布的中心线方向，所述支撑件（11）具有用于限制所述气囊（12）膨胀的限制部（111）。
3.根据权利要求
4.根据权利要求1所述的快速形成支挡的气囊式支撑系统，其特征在于，所述控制模块（5）包括自动测斜管（51）以及控制单元（52），所述控制单元（52）与所述自动测斜管（51）、所述气源（4）均电性连接。
5.根据权利要求4所述的快速形成支挡的气囊式支撑系统，其特征在于，所述气囊（12）上设有用于监测所述气囊（12）内气压的传感器（15），所述传感器（15）与所述控制单元（52）电性连接。
6.根据权利要求1所述的快速形成支挡的气囊式支撑系统，其特征在于，所述控制模块（5）还包括卷扬机（53）、连接于所述卷扬机（53）上的拉绳（54）以及安装在所述气囊（12）靠近所述支撑件（11）环形阵列分布的中心线一端的吊环（55），所述拉绳（54）一端卷绕连接于所述卷扬机（53），另一端连接于所述吊环（55）。
7.根据权利要求6所述的快速形成支挡的气囊式支撑系统，其特征在于，该支撑系统还包括用于固定安装所述卷扬机（53）的植桩（6）以及用于支撑拉绳（54）的支架（7）。
8.一种应用权利要求1至7任一项所述的快速形成支挡的气囊式支撑系统的支撑方法，其特征在于，包括如下步骤： S1：围护桩（2）及基坑施工，在基坑开挖前沿规划的基坑范围周边施工围护桩（2），再对基坑进行开挖，在基坑浅层土挖开后露出围护桩（2）的局部，在围护桩（2）露出的部分上安装安装件（3）； S2：支撑系统安装，将充气前的气囊（12）置于安装件（3）上并将支撑件（11）置于相邻两个气囊（12）之间的基坑土层上，通过气源（4）向气囊（12）内充气并使气囊（12）膨胀，气囊（12）气压为P，对安装件（3）以及围护桩（2）进行支撑，同时气囊（12）将支撑件（11）夹紧且所有的内置件（14）抵接并围成一圆形； S3：基坑实时监控支撑，对基坑继续开挖直至达到所需深度，在基坑继续开挖过程中，控制模块（5）对围护桩（2）的倾斜情况进行实时监控；基于围护桩（2）倾斜变形程度，气源（4）对气囊（12）进行充气以调节气囊（12）对围护桩（2）的作用力，降低围护桩（2）的倾斜程度，增大对基坑侧面土层的支撑作用力，直至围护桩（2）的倾斜程度在合理范围内。
9.根据权利要求8所述的支撑方法，其特征在于，所述气囊（12）具有最大承受气压A和报警气压C，其中：C＜A； 在步骤S2中，P＜C； 在步骤S3中，当P≥C时，控制模块（5）发出报警信号。
10.根据权利要求9所述的支撑方法，其特征在于，所述气囊（12）还具有最大设计气压B，其中：C＜B＜A； 在步骤S3中，当P=B时，若围护桩（2）的倾斜程度未在合理范围内时，气源（4）对气囊（12）进行放气，使P小于B，并同时采用其他基坑应急支护方式。
...【技术特征摘要】
1.一种快速形成支挡的气囊式支撑系统，其特征在于，包括： 支撑平台（1），所述支撑平台（1）包括若干个支撑件（11），若干个所述支撑件（11）环形阵列分布设置，相邻两个所述支撑件（11）之间设有气囊（12），通过所述气囊（12）充气膨胀能够将所述支撑件（11）夹紧；围护桩（2），设置有若干个并沿基坑周边分布设置，每个所述围护桩（2）上均设有用于连接所述气囊（12）远离所述支撑件（11）环形阵列分布中心线一端的安装件（3）； 气源（4），能够对所述气囊（12）进行充、放气； 控制模块（5），对所述围护桩（2）的倾斜程度进行监测且与所述气源（4）电性连接； 其中：所述气囊（12）靠近所述支撑件（11）环形阵列分布的中心线的一端固定设有囊袋（13），所述囊袋（13）内固定设有内置件（14），在所述气囊（12）充气加压后，所有的所述内置件（14）会抵接并围成一圆形。
2.根据权利要求1所述的快速形成支挡的气囊式支撑系统，其特征在于，沿所述支撑件（11）环形阵列分布的中心线方向，所述支撑件（11）具有用于限制所述气囊（12）膨胀的限制部（111）。
3.根据权利要求1所述的快速形成支挡的气囊式支撑系统，其特征在于，所述内置件（14）包括相垂直的横向段（141）和纵向段（142），其中所述纵向段（142）长度方向与所述支撑件（11）环形阵列分布的中心线延伸方向一致，在所述气囊（12）充气加压后，所有的所述内置件（14）中的所述横向段（141）抵接并围成一圆形。
4.根据权利要求1所述的快速形成支挡的气囊式支撑系统，其特征在于，所述控制模块（5）包括自动测斜管（51）以及控制单元（52），所述控制单元（52）与所述自动测斜管（51）、所述气源（4）均电性连接。
5.根据权利要求4所述的快速形成支挡的气囊式支撑系统，其特征在于，所述气囊（12）上设有用于监测所述气囊（12）内气压的传感器（15），所述传感器（15）与所述控制单元（52）电性连接。
6.根据权利要求1所述的快速形成支挡的气囊式支撑系统，其特征在于，所述控制模块（5）还包括卷扬机（...
【专利技术属性】
技术研发人员：岑仰润，李慧慧，张宏建，陈俊辉，赖小勇，任康，
申请(专利权)人：杭州市勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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