豆腐里打洞 软土地质施工新技术—长距离钢支撑两端耦合伺服系统研究与应用.pdf

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1、长距离钢支撑两端耦合伺服系统研究与应用长距离钢支撑两端耦合伺服系统研究与应用1.研究背景2.第一代伺服钢支撑应用现状3.长距离钢支撑两端耦合伺服系统目录4.足尺试验6.结论与展望5.示范工程应用一一研究背景研究背景二二第一代伺服钢支撑应用现状第一代伺服钢支撑应用现状三三长距离钢支撑两端耦合伺服系统长距离钢支撑两端耦合伺服系统四四足尺试验足尺试验五五示范工程应用示范工程应用六六结论结论与展望与展望1.问题的产生上海城市中心深基坑施工场地狭小，基坑开挖深，面积大，施工条件复杂；基坑所处的地层基本为饱和含水流塑或软塑黏土。深大基坑卸荷将对其位移场和应力场及周边环境带来不利影响。2.基坑变形控制的意义

2、基坑位移场和应力场发生变化将产生坑内土体隆起以及坑周的地表沉降。坑周的地表沉降对周围环境产生严重的危害。控制基坑开挖所带来的变形以及坑外地层沉降是主要控制目标。3.基坑变形的控制措施坑周地表沉降主要与围护结构的侧向位移和坑内土体隆起有关。控制基坑围护结构的侧向位移是控制基坑周围土体发生位移的主要措施。钢筋混凝土支撑钢筋混凝土支撑第一代伺服钢结构支撑第一代伺服钢结构支撑4.基坑微扰动变形控制技术的发展钢管支撑钢管支撑升级升级升级升级一一研究背景研究背景二二第一代伺服钢支撑应用现状第一代伺服钢支撑应用现状三三长距离钢支撑两端耦合伺服系统长距离钢支撑两端耦合伺服系统四四足尺试验足尺试验五五示范工程应

3、用示范工程应用六六结论结论与展望与展望液压动力控制系统电器监控系统油缸系统支撑系统端头执行装置1.第一代伺服钢支撑系统组成2.第一代伺服钢支撑系统工作原理闭环控制系统；负载敏感液压系统；自动控制系统由工控计算机、信号通信转换器、PLC模块、控制柜、UPS电源以及控制软件组成。第一代钢支撑伺服系统于第一代钢支撑伺服系统于20072007年由中建与同济院联合研发，在上海会德丰项目首次成年由中建与同济院联合研发，在上海会德丰项目首次成功应用，全国首创。功应用，全国首创。会德丰项目基坑3.第一代伺服钢支撑系统应用案例基坑开挖期间地铁隧道沉降实测数据基坑开挖期间地铁隧道沉降实测数据围护结构侧向变形实测值

4、围护结构侧向变形实测值1、单根钢支撑刚度弱单根钢支撑刚度弱；2、千斤顶行程和顶力小千斤顶行程和顶力小；3、单控制系统单控制系统不适用于两端多组千斤顶控制；4、立柱差异隆沉差异隆沉的不利影响。历史保护建筑群路下为运营地铁基坑8000平米塔楼区域4.第一代伺服钢支撑系统的局限性运营地铁线路在临近地铁的重点保护区域内为了保护划分出一个小跨度的狭长型基坑4.第一代伺服钢支撑系统的局限性规模从以往40m20m或50m16m的800平米到今天160m45m的7200平米，规模扩展近十倍。规模扩展近十倍。进行新一代技术的研发势在必行！进行新一代技术的研发势在必行！长50m宽16m4.第一代伺服钢支撑系统的局

5、限性第一代伺服钢支撑系统长距离双端耦合伺服钢支撑系统技术升级技术升级导向目标导向目标绿色建造绿色建造资源节约、环境友好、过程安全、品质保证资源节约、环境友好、过程安全、品质保证适用、经济、绿色、美观适用、经济、绿色、美观5.新型伺服钢支撑系统研发的必要性一一研究背景研究背景二二第一代伺服钢支撑应用现状第一代伺服钢支撑应用现状三三长距离钢支撑两端耦合伺服系统长距离钢支撑两端耦合伺服系统四四足尺试验足尺试验五五示范工程应用示范工程应用六六结论结论与展望与展望1.研究难点两端伺服耦合系统长距离结构稳定长距离结构稳定两端轴力同步控制两端轴力同步控制节点桩柱结构保护节点桩柱结构保护基坑划分自由度高基坑划

6、分自由度高长距离钢支撑两端耦合伺服成套技术2.研究特点3.技术路线耦合伺服系统一体化工作站支撑油缸总控站控制箱运行监视系统控制室4.两端耦合伺服系统组成及特点双端耦合伺服系统的硬件组成双端耦合伺服系统的硬件组成4.两端耦合伺服系统组成及特点双端耦合伺服系统结构图双端耦合伺服系统结构图两端耦合伺服系统两端轴力同步控制节点桩柱结构保护压力、长度双重控制分组同步控制4.两端耦合伺服系统组成及特点双端耦合伺服系统的特点双端耦合伺服系统的特点5.两端耦合伺服系统施工过程系统安装预加轴力轴力监测加载（减载）调控停止双机械式伺服端头双机械式伺服端头液压伺服系统液压伺服系统6.液压伺服同步控制系统7.耦合伺服

7、计算机控制系统集散控制系统集散控制系统控制站操作面板控制站操作面板计算机控制界面计算机控制界面8.两端多组同步耦合伺服控制系统控制策略自动调控支撑轴力定时调控支撑轴力定值调控支撑轴力不自动调控支撑轴力定时调控支撑轴力强制调控支撑轴力同站多撑排队分组同步调控支撑轴力8.两端多组同步耦合伺服控制系统9.耦合伺服系统的安全措施机液系统千斤顶机械锁直动式溢流阀手动换向阀控制系统授权操作机制阶段连锁机制抗干扰措施故障诊断处理计算机控制系统安全措施计算机控制系统安全措施机械液压系统安全措施机械液压系统安全措施10.耦合伺服系统的报警及应急预案超载报警 超值报警与处置欠载报警 小于额定值报警及处置失载报警

8、系统停止并处置故障报警 确定报警原因及处置一一研究背景研究背景二二第一代伺服钢支撑应用现状第一代伺服钢支撑应用现状三三长距离钢支撑两端耦合伺服系统长距离钢支撑两端耦合伺服系统四四足尺试验足尺试验五五示范工程应用示范工程应用六六技术先进性技术先进性七七结论与展望结论与展望跨度约跨度约50m50m2020年1月，进行了现场足尺试验。1.试验平面图足尺试验现场2.足尺试验现场足尺试验现场三维模型4.试验实施过程5.试验结论通过足尺试验得到了以下结论：1、在极限轴向压力下，钢支撑最大应力不超过设计值。2、钢支撑的轴向位移和横向位移均小于设计值，钢支撑处于稳定的受压状态。3、两端同步加载更有利两端同步加

9、载更有利于控制变形；通过现场足尺试验分析，该技术通过现场足尺试验分析，该技术具备工程实施的可行性具备工程实施的可行性。一一研究背景研究背景二二第一代伺服钢支撑应用现状第一代伺服钢支撑应用现状三三长距离钢支撑两端耦合伺服系统长距离钢支撑两端耦合伺服系统四四足尺试验足尺试验五五示范工程应用示范工程应用六六结论结论与展望与展望1.示范工程概况示范工程基坑总平面图B区伺服钢支撑平面图2.示范工程基坑支撑布置B区基坑剖面图2.示范工程基坑支撑布置3.主要施工过程第二层土方开挖与钢支撑安装3.主要施工过程第三层土方开挖与钢支撑安装3.主要施工过程浇筑底板5.实施效果与意义本成套技术在示范工程中成功应用，验

10、证了长距离钢支撑结构体系的可靠性和稳定性，达到了预期效果：实现了微扰动控制目标：实现了微扰动控制目标：地铁侧地下墙变形小于1.4H。适用规模实现了量级突破：适用规模实现了量级突破：适用基坑的宽度从20m扩大至50m，规模从800平米扩大至8000平米。以人为本，大大提高了施工工效：以人为本，大大提高了施工工效：各组钢支撑从安装到形成预加轴力显著缩短了基坑暴露时间，也有利于控制变形保护周边环境。符合符合经济经济适用且绿色环保的要求：适用且绿色环保的要求：钢支撑标准模块装配施工技术，装备周转使用，大大减少了废弃混凝土支撑。一一研究背景研究背景二二第一代伺服钢支撑应用现状第一代伺服钢支撑应用现状三三

11、长距离钢支撑两端耦合伺服系统长距离钢支撑两端耦合伺服系统四四足尺试验足尺试验五五示范工程应用示范工程应用六六结论结论与展望与展望“长距离钢支撑两端耦合伺服成套技术”具有软土基坑应用规模大、“长距离钢支撑两端耦合伺服成套技术”具有软土基坑应用规模大、适用性强、环境微扰动、装配高效、绿色环保等优势，社会、经济及环适用性强、环境微扰动、装配高效、绿色环保等优势，社会、经济及环保效益显著，大力践行了国家倡导的新时代绿色建造的理念，对我国沿保效益显著，大力践行了国家倡导的新时代绿色建造的理念，对我国沿海软土地区基坑工程具有重要的指导意义，市场应用前景广阔。海软土地区基坑工程具有重要的指导意义，市场应用前景广阔。1.研究结论2.社会效益和经济效益本项目成果适用于宽度50m及以上、环境保护要求严苛的软土深基坑工程，将传统钢支撑伺服系统适用的基坑规模扩展了十倍适用的基坑规模扩展了十倍。本技术能够实现实现1 1万平米万平米基坑基坑一次性开挖的一次性开挖的微扰动变形控制目标微扰动变形控制目标，可以显著节约资源、提高工效，具有过程安全、品质保证、环境友好、经济性高的特点，并符合绿色建造的可持续发展理念，社会、经济和环保效益显著，对我国沿海软土地区基坑工程具有重要的指导意义，并具有非常广阔的市场应用前景。感谢聆听2021年03月23日