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1、長距離鋼支撐兩端耦合伺服系統(tǒng)研究與應用1.研究背景2.第一代伺服鋼支撐應用現(xiàn)狀3.長距離鋼支撐兩端耦合伺服系統(tǒng)目錄4.足尺試驗6.結論與展望5.示范工程應用一一研究背景研究背景二二第一代伺服鋼支撐應用現(xiàn)狀第一代伺服鋼支撐應用現(xiàn)狀三三長距離鋼支撐兩端耦合伺服系統(tǒng)長距離鋼支撐兩端耦合伺服系統(tǒng)四四足尺試驗足尺試驗五五示范工程應用示范工程應用六六結論結論與展望與展望1.問題的產(chǎn)生上海城市中心深基坑施工場地狹小，基坑開挖深，面積大，施工條件復雜；基坑所處的地層基本為飽和含水流塑或軟塑黏土。深大基坑卸荷將對其位移場和應力場及周邊環(huán)境帶來不利影響。2.基坑變形控制的意義基坑位移場和應力場發(fā)生變化將產(chǎn)生坑內(nèi)土2、體隆起以及坑周的地表沉降?？又艿牡乇沓两祵χ車h(huán)境產(chǎn)生嚴重的危害。控制基坑開挖所帶來的變形以及坑外地層沉降是主要控制目標。3.基坑變形的控制措施坑周地表沉降主要與圍護結構的側向位移和坑內(nèi)土體隆起有關?？刂苹訃o結構的側向位移是控制基坑周圍土體發(fā)生位移的主要措施。鋼筋混凝土支撐鋼筋混凝土支撐第一代伺服鋼結構支撐第一代伺服鋼結構支撐4.基坑微擾動變形控制技術的發(fā)展鋼管支撐鋼管支撐升級升級升級升級一一研究背景研究背景二二第一代伺服鋼支撐應用現(xiàn)狀第一代伺服鋼支撐應用現(xiàn)狀三三長距離鋼支撐兩端耦合伺服系統(tǒng)長距離鋼支撐兩端耦合伺服系統(tǒng)四四足尺試驗足尺試驗五五示范工程應用示范工程應用六六結論結論與展望與展望3、液壓動力控制系統(tǒng)電器監(jiān)控系統(tǒng)油缸系統(tǒng)支撐系統(tǒng)端頭執(zhí)行裝置1.第一代伺服鋼支撐系統(tǒng)組成2.第一代伺服鋼支撐系統(tǒng)工作原理閉環(huán)控制系統(tǒng)；負載敏感液壓系統(tǒng)；自動控制系統(tǒng)由工控計算機、信號通信轉換器、PLC模塊、控制柜、UPS電源以及控制軟件組成。第一代鋼支撐伺服系統(tǒng)于第一代鋼支撐伺服系統(tǒng)于20072007年由中建與同濟院聯(lián)合研發(fā)，在上海會德豐項目首次成年由中建與同濟院聯(lián)合研發(fā)，在上海會德豐項目首次成功應用，全國首創(chuàng)。功應用，全國首創(chuàng)。會德豐項目基坑3.第一代伺服鋼支撐系統(tǒng)應用案例基坑開挖期間地鐵隧道沉降實測數(shù)據(jù)基坑開挖期間地鐵隧道沉降實測數(shù)據(jù)圍護結構側向變形實測值圍護結構側向變形實測值1、單根鋼支撐剛4、度弱單根鋼支撐剛度弱；2、千斤頂行程和頂力小千斤頂行程和頂力??；3、單控制系統(tǒng)單控制系統(tǒng)不適用于兩端多組千斤頂控制；4、立柱差異隆沉差異隆沉的不利影響。歷史保護建筑群路下為運營地鐵基坑8000平米塔樓區(qū)域4.第一代伺服鋼支撐系統(tǒng)的局限性運營地鐵線路在臨近地鐵的重點保護區(qū)域內(nèi)為了保護劃分出一個小跨度的狹長型基坑4.第一代伺服鋼支撐系統(tǒng)的局限性規(guī)模從以往40m20m或50m16m的800平米到今天160m45m的7200平米，規(guī)模擴展近十倍。規(guī)模擴展近十倍。進行新一代技術的研發(fā)勢在必行！進行新一代技術的研發(fā)勢在必行！長50m寬16m4.第一代伺服鋼支撐系統(tǒng)的局限性第一代伺服鋼支撐系統(tǒng)長距離雙端耦合5、伺服鋼支撐系統(tǒng)技術升級技術升級導向目標導向目標綠色建造綠色建造資源節(jié)約、環(huán)境友好、過程安全、品質保證資源節(jié)約、環(huán)境友好、過程安全、品質保證適用、經(jīng)濟、綠色、美觀適用、經(jīng)濟、綠色、美觀5.新型伺服鋼支撐系統(tǒng)研發(fā)的必要性一一研究背景研究背景二二第一代伺服鋼支撐應用現(xiàn)狀第一代伺服鋼支撐應用現(xiàn)狀三三長距離鋼支撐兩端耦合伺服系統(tǒng)長距離鋼支撐兩端耦合伺服系統(tǒng)四四足尺試驗足尺試驗五五示范工程應用示范工程應用六六結論結論與展望與展望1.研究難點兩端伺服耦合系統(tǒng)長距離結構穩(wěn)定長距離結構穩(wěn)定兩端軸力同步控制兩端軸力同步控制節(jié)點樁柱結構保護節(jié)點樁柱結構保護基坑劃分自由度高基坑劃分自由度高長距離鋼支撐兩端耦合伺服成套6、技術2.研究特點3.技術路線耦合伺服系統(tǒng)一體化工作站支撐油缸總控站控制箱運行監(jiān)視系統(tǒng)控制室4.兩端耦合伺服系統(tǒng)組成及特點雙端耦合伺服系統(tǒng)的硬件組成雙端耦合伺服系統(tǒng)的硬件組成4.兩端耦合伺服系統(tǒng)組成及特點雙端耦合伺服系統(tǒng)結構圖雙端耦合伺服系統(tǒng)結構圖兩端耦合伺服系統(tǒng)兩端軸力同步控制節(jié)點樁柱結構保護壓力、長度雙重控制分組同步控制4.兩端耦合伺服系統(tǒng)組成及特點雙端耦合伺服系統(tǒng)的特點雙端耦合伺服系統(tǒng)的特點5.兩端耦合伺服系統(tǒng)施工過程系統(tǒng)安裝預加軸力軸力監(jiān)測加載（減載）調控停止雙機械式伺服端頭雙機械式伺服端頭液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng)6.液壓伺服同步控制系統(tǒng)7.耦合伺服計算機控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)7、控制站操作面板控制站操作面板計算機控制界面計算機控制界面8.兩端多組同步耦合伺服控制系統(tǒng)控制策略自動調控支撐軸力定時調控支撐軸力定值調控支撐軸力不自動調控支撐軸力定時調控支撐軸力強制調控支撐軸力同站多撐排隊分組同步調控支撐軸力8.兩端多組同步耦合伺服控制系統(tǒng)9.耦合伺服系統(tǒng)的安全措施機液系統(tǒng)千斤頂機械鎖直動式溢流閥手動換向閥控制系統(tǒng)授權操作機制階段連鎖機制抗干擾措施故障診斷處理計算機控制系統(tǒng)安全措施計算機控制系統(tǒng)安全措施機械液壓系統(tǒng)安全措施機械液壓系統(tǒng)安全措施10.耦合伺服系統(tǒng)的報警及應急預案超載報警 超值報警與處置欠載報警 小于額定值報警及處置失載報警 系統(tǒng)停止并處置故障報警 確定報警原因及8、處置一一研究背景研究背景二二第一代伺服鋼支撐應用現(xiàn)狀第一代伺服鋼支撐應用現(xiàn)狀三三長距離鋼支撐兩端耦合伺服系統(tǒng)長距離鋼支撐兩端耦合伺服系統(tǒng)四四足尺試驗足尺試驗五五示范工程應用示范工程應用六六技術先進性技術先進性七七結論與展望結論與展望跨度約跨度約50m50m2020年1月，進行了現(xiàn)場足尺試驗。1.試驗平面圖足尺試驗現(xiàn)場2.足尺試驗現(xiàn)場足尺試驗現(xiàn)場三維模型4.試驗實施過程5.試驗結論通過足尺試驗得到了以下結論：1、在極限軸向壓力下，鋼支撐最大應力不超過設計值。2、鋼支撐的軸向位移和橫向位移均小于設計值，鋼支撐處于穩(wěn)定的受壓狀態(tài)。3、兩端同步加載更有利兩端同步加載更有利于控制變形；通過現(xiàn)場足尺試驗分9、析，該技術通過現(xiàn)場足尺試驗分析，該技術具備工程實施的可行性具備工程實施的可行性。一一研究背景研究背景二二第一代伺服鋼支撐應用現(xiàn)狀第一代伺服鋼支撐應用現(xiàn)狀三三長距離鋼支撐兩端耦合伺服系統(tǒng)長距離鋼支撐兩端耦合伺服系統(tǒng)四四足尺試驗足尺試驗五五示范工程應用示范工程應用六六結論結論與展望與展望1.示范工程概況示范工程基坑總平面圖B區(qū)伺服鋼支撐平面圖2.示范工程基坑支撐布置B區(qū)基坑剖面圖2.示范工程基坑支撐布置3.主要施工過程第二層土方開挖與鋼支撐安裝3.主要施工過程第三層土方開挖與鋼支撐安裝3.主要施工過程澆筑底板5.實施效果與意義本成套技術在示范工程中成功應用，驗證了長距離鋼支撐結構體系的可靠性和穩(wěn)定10、性，達到了預期效果：實現(xiàn)了微擾動控制目標：實現(xiàn)了微擾動控制目標：地鐵側地下墻變形小于1.4H。適用規(guī)模實現(xiàn)了量級突破：適用規(guī)模實現(xiàn)了量級突破：適用基坑的寬度從20m擴大至50m，規(guī)模從800平米擴大至8000平米。以人為本，大大提高了施工工效：以人為本，大大提高了施工工效：各組鋼支撐從安裝到形成預加軸力顯著縮短了基坑暴露時間，也有利于控制變形保護周邊環(huán)境。符合符合經(jīng)濟經(jīng)濟適用且綠色環(huán)保的要求：適用且綠色環(huán)保的要求：鋼支撐標準模塊裝配施工技術，裝備周轉使用，大大減少了廢棄混凝土支撐。一一研究背景研究背景二二第一代伺服鋼支撐應用現(xiàn)狀第一代伺服鋼支撐應用現(xiàn)狀三三長距離鋼支撐兩端耦合伺服系統(tǒng)長距離鋼支11、撐兩端耦合伺服系統(tǒng)四四足尺試驗足尺試驗五五示范工程應用示范工程應用六六結論結論與展望與展望“長距離鋼支撐兩端耦合伺服成套技術”具有軟土基坑應用規(guī)模大、“長距離鋼支撐兩端耦合伺服成套技術”具有軟土基坑應用規(guī)模大、適用性強、環(huán)境微擾動、裝配高效、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，社會、經(jīng)濟及環(huán)適用性強、環(huán)境微擾動、裝配高效、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，社會、經(jīng)濟及環(huán)保效益顯著，大力踐行了國家倡導的新時代綠色建造的理念，對我國沿保效益顯著，大力踐行了國家倡導的新時代綠色建造的理念，對我國沿海軟土地區(qū)基坑工程具有重要的指導意義，市場應用前景廣闊。海軟土地區(qū)基坑工程具有重要的指導意義，市場應用前景廣闊。1.研究結論2.社會效益和經(jīng)濟效益本項目成果適用于寬度50m及以上、環(huán)境保護要求嚴苛的軟土深基坑工程，將傳統(tǒng)鋼支撐伺服系統(tǒng)適用的基坑規(guī)模擴展了十倍適用的基坑規(guī)模擴展了十倍。本技術能夠實現(xiàn)實現(xiàn)1 1萬平米萬平米基坑基坑一次性開挖的一次性開挖的微擾動變形控制目標微擾動變形控制目標，可以顯著節(jié)約資源、提高工效，具有過程安全、品質保證、環(huán)境友好、經(jīng)濟性高的特點，并符合綠色建造的可持續(xù)發(fā)展理念，社會、經(jīng)濟和環(huán)保效益顯著，對我國沿海軟土地區(qū)基坑工程具有重要的指導意義，并具有非常廣闊的市場應用前景。感謝聆聽2021年03月23日