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

背景技術：

隨著城鎮化的不斷深入，人口的增長，現今的城市空間稀缺，地下空間的開發和利用成為解決城市空間問題的一大趨勢，且基坑逐漸往深、大方向發展，周邊環境保護要求也越來越高，如何在開發地下空間時保證基坑本身安全及降低對周邊已有構筑物、管線的影響一直是地下空間開發過程中需要解決的重要問題。

在沿海軟土地區，對于深大基坑常采用內支撐的圍護形式，深基坑工程中的水平內支撐主要有鋼筋混凝土支撐和鋼支撐兩種形式，鋼支撐的優點在于自重小，安裝迅速，并已經實現了實時施加預應力技術，但鋼支撐整體剛度較差，安裝節點比較多，當節點構造不合理或者施工不當是容易造成較大的變形甚至造成事故。現澆混凝土支撐具有較大的整體剛度，節點連接牢靠，適應性強，可靠度大等優點，其不足之處除自重大、形成和拆除時間長等缺點外，不能調整混凝土支撐軸力是混凝土支撐的一大弱點。

技術實現要素：

本實用新型的目的是根據上述現有技術的不足，提供了深基坑混凝土支撐溫控式軸力補償裝置，利用混凝土熱脹冷縮原理，通過改變混凝土溫度對混凝土支撐軸力進行補償。

本實用新型目的實現由以下技術方案完成：

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

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

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

所述監控終端根據所述位移監測裝置的監測數據通過開關裝置連接控制所述傳導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裝置構成連通。

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

本實用新型的優點是：解決了混凝土支撐不能施加軸力的難題，能夠實時監控支撐端圍護結構變形，并根據每根支撐端圍護的變形調整每根支撐軸力，提高了混凝土支撐靈活性，有效地控制圍護結構位移，確保周邊構筑物及管線安全，本發明支撐可靠度大，施工簡便，造價低廉，適用于環境保護等級要求較高的基坑工程。

附圖說明

圖1為本實用新型的系統配置示意圖；

圖2為本實用新型的系統工作流程示意圖；

圖3為本實用新型中監控單元的平面示意圖；

圖4為圖3的截面圖。

具體實施方式

以下結合附圖通過實施例對本實用新型特征及其它相關特征作進一步詳細說明，以便于同行業技術人員的理解：

如圖1-4所示，圖中標記1-11分別表示為：鋼筋混凝土主撐1、溫度傳感裝置2、傳導管3、傳導片4、保溫裝置5、位移監測裝置6、鋼筋混凝土圍檁7、鋼筋混凝土系桿8、開關裝置9、熱水泵10、冷水泵11。

實施例：如圖1所示，該系統包括監控終端和若干個監控單元，每個監控單元之間是相對獨立的，監控單元的數量與鋼筋混凝土支撐的數量相對應，每個監控單元單獨負責對所對應的鋼筋混凝土支撐進行監控。監控終端用于連接控制每個監控單元中的溫控系統，同時連接接收每個監測單元中監測系統的監測數據。

每個監控單元包括溫控系統和監測系統這兩大部分，其中溫控系統起到對鋼筋混凝土支撐改變溫度的作用，而監測系統用于對鋼筋混凝土支撐進行監測。

溫控系統由開關裝置、傳導裝置、熱源冷源和保溫裝置構成，其中開關裝置控制冷源和熱源之間的切換，傳導裝置用于傳導熱源或冷源以對鋼筋混凝土支撐進行加熱或降溫，保溫裝置設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。

監測系統由溫度傳感裝置和位移監測裝置構成，其中溫度傳感裝置安裝在鋼筋混凝土支撐上以測量其溫度，而位移監測裝置設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。

監控單元包括：設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管3（傳導裝置）、沿傳導管3的延伸方向間隔設置在傳導管3外圍的傳導片4、套裝在鋼筋混凝土支撐1外圍的保溫裝置5、設置在鋼筋混凝土支撐1與鋼筋混凝土圍檁7之間的位移監測裝置6、與傳導管3分別相連的熱水泵10（熱源）和冷水泵11（冷源）以及分別控制傳導管3與熱水泵10或冷水泵11之間連通狀態的兩個開關裝置9；其中溫度傳感器裝置2用于實時測量鋼筋混凝土支撐1的溫度、傳導管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含的熱量或冷涼均勻傳遞到鋼筋混凝土支撐1上以對其進行加熱或降溫，傳導片4用于增加傳導管3的傳導面積，保證鋼筋混凝土支撐1整體受熱或受冷，保溫裝置5用于對鋼筋混凝土支撐1進行保溫，位移監測裝置6用于實時監測鋼筋混凝土支撐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，開關裝置9打開和關閉熱、冷水進出閥門實現傳導管3在熱、冷水之間的切換，同時控制注水時間。

針對上述監控單元中的各個裝置而言，在具體實施時：

導熱管3及導熱片4包括但不限于由鐵質、鋁質等導熱材料制成，導熱管3通過固定元件固定在鋼筋混凝土支撐1的縱向鋼筋之間，導熱片4可焊接在導熱管3上。導熱管3及導熱片4均沿鋼筋混凝土支撐1的支撐方向通長布置，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布置，節點處應加層包裹并沿鋼筋混凝土聯系桿方向延伸長度不小于1.0m，確保節點處保溫裝置的保溫功能。

結合圖1和圖2，本實施例中的軸力補償方法具有如下步驟：

1）搭設上述系統，并將系統中與鋼筋混凝土支撐相關的各裝置分別設置到每根鋼筋混凝土支撐上。

2）啟動系統，監控單元中的溫度傳感裝置和位移監測裝置將測得的每根鋼筋混凝土支撐的溫度和端部位移數據傳送至監控終端。

若某一監控單元所對應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]，說明該鋼筋混凝土支撐所對應位置處的基坑位移在控制范圍內，鋼筋混凝土支撐的軸力滿足要求。此時，控制監控終端通過開關裝置連通冷源同時關閉熱源，利用傳導裝置傳導冷源對鋼筋混凝土支撐進行降溫，保證鋼筋混凝土支撐始終能夠對基坑施加穩定支撐，尤其是當氣溫影響鋼筋混凝土支撐時，降低鋼筋混凝土支撐的溫度，避免基坑變形。

若某一監控單元所對應的鋼筋混凝土支撐的位移量δs_n大于其允許值[δs_n]，說明該鋼筋混凝土支撐所對應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法滿足要求。此時，控制監控終端通過開關裝置連通熱源同時關閉冷源，利用傳導裝置傳導熱源對鋼筋混凝土支撐進行加熱，提高鋼筋混凝土支撐的軸力。

加熱增加軸力的過程中，根據現場實際情況設定分級施加軸力，即采用分次加熱的方式對鋼筋混凝土支撐進行加熱，監控終端根據位移監測裝置傳回的鋼筋混凝土支撐端部位移參數調整熱源的傳導時間，即加熱時間。每次加熱都會對鋼筋混凝土支撐的軸力進行補償，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應關系。因此，根據鋼筋混凝土支撐端部的位移變化量來確定每次加熱的程度，從而實現軸力的分級施加，這樣一來，可避免一次性施加給基坑帶來的不穩定因素。

設定每次加熱時軸力施加后鋼筋混凝土支撐端部的位移變化量，當每次加熱達到該位移變化量時，加熱停止；依此往復分次加熱，直至δs_n小于等于其允許值[δs_n]且穩定時停止加熱。

3）根據溫度傳感裝置傳回的溫度參數，判斷升溫后混凝土支撐的變形情況，若出現溫度變化較大而位移變化很小時，應檢查設備，排出故障。

同時，可根據鋼筋混凝土支撐的溫度并結合鋼筋混凝土支撐端部的位移變化判斷加熱或降溫對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）重復上述步驟2）-3），對鋼筋混凝土支撐的軸力進行實時監控和補償。

設置在鋼筋混凝土支撐1內部的導熱管3和導熱片4在綁扎鋼筋混凝土支撐1鋼筋的同時完成安裝，監控單元中的其余部件在混凝土澆筑完成并待其強度滿足要求，基坑開挖完畢后，按上述各監控單元的結構安裝到鋼筋混凝土支撐1上，最后將每個監控單元通過有線或無線的方式與監控終端相連接。

雖然以上實施例已經參照附圖對本實用新型目的的構思和實施例做了詳細說明，但本領域普通技術人員可以認識到，在沒有脫離權利要求限定范圍的前提條件下，仍然可以對本實用新型作出各種改進和變換，如：各部件具體的結構形式、尺寸大小、數量等，故在此不一一贅述。