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钢支撑轴力伺服系统在基坑变形控制中的应用研究发布时间：2022-10-14T07:28:55.334Z 来源：《科技新时代》2022年4月8期作者：徐义威[导读] 在房屋建设中，基坑变形控制是重点项目，徐义威上海市机械施工集团有限公司上海 200072摘要：在房屋建设中，基坑变形控制是重点项目，尤其是在软土地区的深基坑开挖阶段，更需通过变形控制设计，增强基坑稳定性，对基坑及基坑周边环境进行保护。
钢支撑轴力伺服系统作为基坑变形控制中的常用手段，能够对基坑中的变形量进行有效约束，实现变形控制目标，但是当钢支撑道数多，或与混凝土支撑结合应用的过程中，就需以基坑变形控制要求及目标为基准，对钢支撑轴力伺服系统的数量进行优化，合理安排系统设置，提高基坑稳固性及安全性。
关键词：钢支撑轴力伺服系统；基坑；变形控制1钢支撑轴力伺服系统的概述1.1钢支撑轴力伺服系统的组成钢支撑轴力伺服系统的核心在于轴力伺服自补偿支撑，要先实现系统的高效运行，就需同时应用现代机电液一体化自动控制技术及计算机信息处理技术等，在将可视化监控系统与之匹配的基础上，实现对支撑轴力的动态监测，可二十四小时无间断监测，而后结合高精度传感器的实测数值，就能够对轴力进行自动化补偿，对基坑变形进行有效控制。
可以说，应用自适应支撑系统，能够根据掌握实际参数，调整对应的补偿数据，对钢支撑轴力进行实时监控，即使是微小的基坑变形，也能够得到及时控制，突破了传统模式下变形控制的局限性，提高基坑的可控性。
因此，钢支撑轴力伺服系统由控制主机、支撑自动补偿节及数控泵站共同组成，数控主机是核心，电控柜及控制中心等都是组成部分；支撑自动补偿节需与钢支撑相互连接，按要求将之设置在合适的位置上；数控泵站则需布置在基坑的周边，并与支撑自动补偿节连接到一起。
在系统运行阶段，控制主机与数控泵站之间需借助现代通信方式传输数据，数控泵站与各支撑自动补偿节之间则要采取有线方式相互连接，为了保证自动补偿功能的实现，还需将千斤顶内置到自动补偿节中，使用油管将之与数控泵站的油缸连接到位，位移监测装置需通过数据线及数控泵站相连接。
钢支撑伺服系统在地铁深基坑工程中的发展应用【摘要】随着钢支撑在地铁深基坑工程中的普及，钢支撑伺服系统在地铁深基坑工程中得到了普及推广应用，并对控制基坑变形起到了积极作用，且在工程实践中得到较好的验证。
钢支撑伺服系统也在应用过程中不断发展优化，从最早的第一代伺服系统发展至最新的第三代伺服系统。
本文以某超大型城市地铁深基坑项目为实例，浅谈钢支撑伺服系统在地铁深基坑工程中的发展及应用，以期为相关工程项目建设提供帮助。
【关键词】钢支撑伺服系统；地铁；深基坑工程；发展应用引言随着中国经济的崛起，国内超大及大中型城市不断增加，中心城区人口密度爆表，公共交通逐渐成为人们出行的首选，其中最为便捷高效的就是轨道交通。
近年来，越来越多的城市加大发展轨道交通系统，其中地下轨道交通因其占用地上面积少，上盖可以共同商业开发等优点，成为城市市区人口密集区的首选。
为了满足地铁人流量及线路换乘等要求，往往地铁项目要求做到地下数层，这就增加了地铁施工的难度。
地铁深基坑工程中，钢支撑因其较钢筋混凝土支撑使用成本低，可以回收周转使用等优点，在地铁深基坑工程中得到了普及应用。
然而随着基坑深度不断增加，周边管线及建筑物越来越复杂，对基坑的变形位移要求越来越高，钢支撑轴力已无法满足要求，随之钢支撑轴力伺服系统应运而生，并在位移要求较高的深基坑工程中应用并得到了较好的验证和反馈。
为了促进钢支撑伺服系统技术在地铁深基坑工程中能够获得更好的应用发展，本文以某超大型城市地铁深基坑项目为实例，浅谈钢支撑伺服系统在地铁深基坑工程中的发展及应用，以期为相关工程项目建设提供帮助。
1．钢支撑伺服系统工作原理钢支撑轴力伺服系统组成除钢支撑系统外，还包含PC人机交流系统、DCS控制系统、油压泵压力系统，其中DCS控制系统在整个系统中起到控制中心作用。
钢支撑系统主要组件除钢管外，还有连接法兰、连接螺栓、活洛头、固定端、加强板等，钢支撑主要规格有Φ400、Φ580、Φ600、Φ609、Φ630、Φ800等，地铁深基坑项目施工中常用的钢支撑包括Φ609x16钢支撑和Φ800x20钢支撑。
基坑开挖钢支撑轴力自动补偿施工工法基坑开挖钢支撑轴力自动补偿施工工法一、前言基坑开挖是建筑工程中的一项重要工序，而钢支撑轴力自动补偿施工工法是基坑开挖过程中的一种高效、精确的施工方法。
本文将详细介绍这种施工工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及实例。
二、工法特点钢支撑轴力自动补偿施工工法具有以下特点：1. 可根据基坑开挖深度和土层情况自动调整钢支撑的轴力，确保支撑结构的稳定性；2. 施工过程可实时监测和记录钢支撑的变形和应力情况，使施工质量可控；3. 采用高强度、高可调性的钢支撑，能够适应各种复杂地质条件；4. 施工速度快、效率高，节省了施工时间和人力成本。
三、适应范围钢支撑轴力自动补偿施工工法适用于各种基坑开挖工程，特别是土层较松软、地质条件复杂的项目。
例如高层建筑、地铁站台、地下大型管网等。
四、工艺原理钢支撑轴力自动补偿施工工法的核心原理是通过监测仪器实时采集钢支撑的变形和应力，通过自动控制系统实现钢支撑轴力的自动调整。
具体的工艺原理如下：1. 在基坑开挖前，根据设计要求选择合适的钢支撑类型和参数；2. 在钢支撑上安装应变传感器和单个支撑的变形监测仪器；3.开挖基坑后，通过仪器监测钢支撑的变形和应力情况；4. 通过自动控制系统计算出钢支撑的轴力需求，并调节钢支撑的伸缩装置，实现钢支撑轴力的自动补偿；5. 根据实时监测和自动补偿结果，对施工过程进行质量控制和调整。
五、施工工艺钢支撑轴力自动补偿施工工法的具体施工工艺如下：1. 钢支撑的选型和设计；2. 钢支撑的安装和固定；3. 钢支撑的变形监测仪器的安装和连接；4. 基坑开挖；5. 钢支撑的轴力自动补偿；6. 施工质量控制和调整。
六、劳动组织钢支撑轴力自动补偿施工工法的劳动组织需要工程监理、项目经理、技术人员、施工人员等配合协作，确保施工过程的顺利进行。
七、机具设备钢支撑轴力自动补偿施工工法所需的机具设备包括：1. 高强度钢支撑和伸缩装置；2. 变形监测仪器和应变传感器；3. 自动控制系统；4. 基坑开挖设备。
深基坑型钢组合支撑伺服轴力监测系统应用技术摘要：随着我国城市规模的不断发展，地下空间开发利用的层次不断深入，深基坑数量也越来越多，为保证深基坑自身安全性能和保护其周围已有建筑、地下管线，施工过程中通常会采用地下连续墙＋支撑结构进行基坑支护，型钢组合支撑在深基坑支护工程中发挥着重要作用，伺服系统是一种监测型钢组合支撑轴力实现支撑轴力自动补偿与报警的新型监测技术，本文以杭州市城北净水厂工程深度处理区-气浮池深基坑为例，对伺服轴力监测系统应用技术进行详细的分析和介绍。
关键词：深基坑、型钢组合支撑、轴力监测、伺服系统。
一、引言深基坑在开挖施工时，由于深基坑内土体开挖导致临近建筑基础的被动土压力和周边土体荷载发生变化，引起临近建筑的不均匀沉降产生较大的安全隐患，同时也会发生深基坑四周围护墙侧向变形、坑底土体隆起；深基坑开挖过程中不仅要保证坑体自身具有足够的强度和安全性能，也要避免开挖造成周边已有建筑和地下管线产生差异变形与不均匀沉降，伺服轴力监测系统可以对基坑周边维护墙体的位移与变形进行有效监测和控制，确保基坑开挖的坑体自身安全性，对基坑周边已有建筑和地下管线进行了有效的保护。
二、项目工程概况本工程拟建建（构）筑物主要为预处理、二级处理箱体、深度处理箱体、液氧站等。
本论文研究对象为深度处理区气浮池—反硝化滤池，该箱体长宽为68m×40m，深度为12.6m；气浮池—反硝化滤池合建基坑围护设计采用850mm厚TRD水泥土连续墙内插H700×300×13×24，型钢长度24m间距600mm，兼作围护结构及截水帷幕。
基坑采用两道预应力型钢组合支撑并配备伺服轴力监测系统。
（一）伺服系统概述2.1.1 伺服系统简介型钢组合支撑轴力监测系统主要包括程控主机、智能泵站、内置千⽄顶钢套箱的补偿节和位移传感器，程控主机可以通过无线网桥最多同时控制50台智能泵站，并将智能泵站端的压力和位移数据进行实时反馈；智能泵站集成了控制电路与超⽄压油泵，施工技术人员可通过手控面板进行手动操作与远程程控主机两种方式控制智能泵站，智能泵站具有独立油路通道可同时独立控制10个补偿节；本工程使用的千斤顶为320T，每道支撑共配置9个千斤顶。
深基坑钢支撑轴力伺服系统施工工法深基坑钢支撑轴力伺服系统施工工法一、前言深基坑钢支撑轴力伺服系统施工工法是针对深基坑工程中钢支撑轴力的控制和调节而设计的一种施工工艺。
该工法通过使用伺服系统对钢支撑轴力进行实时监测和调节，以确保基坑的稳定性和安全性，并提高施工效率。
二、工法特点1. 精准控制：通过伺服系统对钢支撑轴力进行实时监测和调节，能够精确控制基坑的变形和沉降，确保施工过程的稳定性。
2. 高效施工：采用伺服系统可以实现自动化施工，能够大大提高施工效率，减少人工操作和工期。
3. 灵活可调：伺服系统具备较大的调节范围，能够根据实际情况进行调整，适应不同地质和设计条件的基坑工程。
4. 安全可靠：伺服系统可以及时对钢支撑的变形和沉降进行监测和调节，大大减少基坑坍塌的风险，提高施工的安全性和可靠性。
三、适应范围深基坑钢支撑轴力伺服系统施工工法适用于各类深基坑工程，特别适用于地质条件复杂、地下水位较高、周围环境复杂等特殊工程情况。
四、工艺原理深基坑钢支撑轴力伺服系统施工工法主要通过以下几个技术措施来实现：1. 预制控制器：预制控制器是伺服系统的核心部件，通过传感器实时监测钢支撑的轴力，并通过控制器实时调节伺服阀来达到控制轴力的目的。
2. 钢支撑系统：钢支撑系统通过设计合理的支撑结构和组合方式，能够承受基坑施工中的各种受力，并且可以通过伺服系统进行调节，使钢支撑的轴力保持在设计要求范围内。
3. 数据监测与分析：采用传感器对基坑的变形和沉降进行实时监测，并通过数据分析来掌握基坑的变形情况，以便及时进行调节和控制。
五、施工工艺深基坑钢支撑轴力伺服系统施工工艺主要包括以下几个阶段：1. 施工准备：包括地质勘查、方案设计、机具和材料准备等工作。
2. 钢支撑安装：按照设计要求进行钢支撑的组装和安装，并根据设计要求进行调整。
3. 伺服系统安装：安装伺服系统的控制器、传感器和伺服阀等设备，并进行接线和调试。
4. 数据监测与调节：开始施工后，通过伺服系统对钢支撑轴力进行实时监测和调节，并记录数据以供分析和评估。
深基坑钢支撑轴力伺服系统施工技术摘要:钢支撑轴力伺服系统是一套融合数控液压技术和物联网技术，用于基坑工程中实时监测和动态调整钢支撑轴力的解决方案。
支撑轴力伺服系统在深基坑工程中的应用越来越多，减小钢支撑轴力损失，减小基坑侧向位移变形，进行降低了紧邻基坑建筑物的沉降变形，确保了基坑自身安全和周边建筑物的安全。
关键词：深基坑施工；钢支撑自动伺服系统；基坑变形引言在深基坑开挖的工作中，由于深基坑的卸荷，导致周围土体和基坑本身的位移场和应力场出现较大的变化，并且进一步的导致坑周的地表沉降、围护结构的侧向变形和基坑内的土体隆起。
在临建建筑物的情况下对深基坑进行开挖，不仅必须要采取有效措施确保基坑本身的安全性和强度，更为关键的是要对由于基坑开挖而导致的基坑周边建筑物变形和差异沉降进行有效控制。
近年来在深基坑开挖施工中广泛的运用到了钢支撑轴力伺服系统施工技术，其能够对基坑围护结构的变形进行有效控制，最终确保紧邻深基坑保护对象的安全性。
1轴力伺服系统概述近年来，自动控制伺服系统在理论和工程上取得了快速发展和广泛运用，本文根据自动控制的伺服系统原理，将其应用于深基坑钢支撑的轴力控制中，将深基坑钢支撑的轴力由被动受压和松弛的变形转变为主动加压调控变形，根据紧临深基坑保护对象的变形控制要求，主动进行基坑围护结构的变形调控，以满足紧临深基坑保护对象的安全使用。
钢支撑轴力伺服系统包括液压泵站和液压千斤顶组成的液压系统模块和由自动控制硬件设备及计算机软件组成的自动控制系统模块组成。
液压系统由机械单向自锁液压千斤顶、液压泵、比例减压及放大配电柜、液压油管和线缆及压力传感器组成。
自动控制系统由工控计算机、信号通讯转唤器、PLC模块、控制柜及UPS电池柜等硬件设备和计算机控制软件组成。
2钢支撑轴力伺服系统工作原理钢支撑轴力伺服系统是由硬件设备和软件程序共同组成的一套智能基坑水平位移控制系统，它适用于基坑开挖过程中对基坑侧壁的变形有严格控制要求的工程项目，可以24h实时监控，低压自动伺服，高压自动报警，对基坑提供全方位多重安全保障。
1.1钢支撑轴力伺服技术1.1.1技术产生背景基坑在开挖时一般设置侧向围护结构和坑内支撑体系来确保基坑安全和控制周边变形。
常用的支撑分为混凝土支撑和钢支撑两类：混凝土支撑需要较长的制作和养护时间，制作后不能立即发挥支撑作用，且拆除工作量大、材料不能重复使用，不符合目前绿色施工的要求；钢支撑由于温度的变化、钢材自身材料特性等因素会出现应力松弛现象，导致支撑轴力损失。
钢支撑轴力伺服技术能够实时监控钢支撑轴力及基坑围护结构变形，根据轴力及变形监测数据，智能调控支撑轴力，大幅提升基坑安全性，同时对周边结构物与环境实现有效保护。
1.1.2技术内容钢支撑轴力伺服技术融合了数控液压技术、自动化监测技术和物联网技术，是在基坑开挖时对围护结构进行主动加压抵抗土压力的一种控制技术。
该技术由主控系统、数控泵站、支撑头总成和位移测量设备四部分共同实施，见图1.6-1。
图1.6-1 钢支撑轴力伺服系统示意图主控系统与数控泵站通过无线通讯方式进行数据传输，支撑头总成内的千斤顶与数控泵站内的油泵使用高压油管连接，位移测量装置由数据线与数控泵站连接，见图1.6-2。
主控系统、数控泵站和支撑头总成三者形成闭环测控，以基坑围护结构的位移测量数据为控制目标，见图1.6-3，调整钢支撑轴力的加卸载。
支撑头总成作为加载和油缸行程测量的前端，将油缸行程信息反馈给主控系统，结合位移控制要求进行钢支撑轴力的调整。
图1.6-2支撑头总成结构示意图图1.6-3 基坑变形测量示意图该技术以基坑变形数据为测控依据，通过数控泵站调控支撑头总成施加轴力，达到限制基坑变形目的，提高深基坑自身稳定性，降低基坑变形对周边环境的不利影响。
1.1.3主要技术性能和技术特点（1）创新的技术理念：该技术通过支撑头总成对围护结构施加反力，变被动支撑为主动控制，改变了原有支撑体系的工作原理。
（2）数控加载技术：数控泵站根据主控系统指令，通过变频器控制电机的转速直接调整液压泵输出的液压流量来实现精细数控加载；同时确保液压系统不会长期处于满负荷状态，最大程度降低了液压系统的不稳定性。
利用伺服系统保障深基坑钢支撑稳定的应用研究摘要:城市内的深基坑施工往往周边环境复杂，钢支撑体系由于具有施工周期短、安装简单、绿色环保等特点，在城市深基坑支护中被大量使用，但相对于混凝土支撑，钢支撑体系存在刚度较弱、整体性差、易变形位移等问题。
通过轴力伺服系统对某城市雨水泵站基坑钢支撑24小时实时监控，及时补偿钢支撑预应力损失，克服钢支撑体系自身缺点，实现对深基坑的安全保障。
关键词：轴力伺服；深基坑；控制变形；支护；变形；监测0 引言随着城市建设的发展及地下空间利用规模的不断扩大，各种交通网越来越密集[1]，城市雨水泵站的需求也在逐渐增加。
由于城区汇流面积的增大，城市雨水泵站的体量和埋深也越来越大，这就要求在城市中新建更大更深的基坑工程。
城市建设中的基坑工程周边经常有密集的建筑物、构筑物、人防和地铁工程、地下综合管线等既有结构，新建基坑和现状结构相互毗邻，相互制约和影响，使得新建基坑工程的限制条件越来越多，建设环境越来越复杂，施工难度也不断增加。
由于深基坑所处区域环境复杂，施工过程中，基坑岩土体、围护结构本身以及周围建筑物的变形和安全都会受到严重威胁，从而导致一系列工程结构存在破坏和失稳问题（如基坑土体大变形、周围地表及地下管线沉降、周围建筑物倾斜开裂等）[2-3]。
因此，在保证基坑自身安全的前提下，如何保证基坑邻近既有建筑物的安全是目前亟待解决的问题[4-5]。
为了保证施工的安全，必须做到对支护结构及周边的位移和沉降等变形控制非常准确。
在实际施工过程中，基坑周边的荷载和基坑施工过程中的工况变化是动态的，基坑围护结构体系也是动态变化的，其中对对位移和变形影响最大的水平支撑轴力也是动态变化的。
尤其是钢支撑由于本身刚度较小、且与支座的连接都是可动的,当支撑由于温度变化导致应力松弛或塑性变形等各种原因易发生轴力损失，严重的会出现支撑脱落等安全事故[6-7]。
为解决这一问题，工程采用支撑轴力伺服系统进行监测。
支撑轴力伺服系统在深基坑中的应用摘要：介绍了钢支撑轴力伺服系统在铜川路地铁车站基坑工程中应用成果。
该工程位于城市中心地带，周边建（构）物密集，基坑安全等级为一级，环境保护等级为一级，通过应用钢支撑轴力伺服系统，解决了基坑施工时围护结构变形指标苛刻的难题。
关键词：深基坑施工、变形控制、环境监测、支撑轴力伺服系统。
引言：钢支撑在内支撑系统中的由于自重轻、安装和拆卸方便、能有效控制基坑变形等特点，在深基坑工程中已得到大量应用。
钢支撑轴力随着温度变化、和塑性变形等因素，会产生应力损失，轴力计量数据不准确，且受限于施工条件难以及时进行轴力复加，导致深基坑围护结构变形控制不力，对周边环境造成不可逆转的影响，采用轴力伺服系统的钢支撑，可有效解决该问题，严格控制基坑变形，便于施工。
一、支撑轴力伺服系统1.1、支撑轴力伺服系统简介支撑轴力伺服系统由程控主机、数控泵站、支撑头总成构成。
每个施工现场配备一台程控主机，程控主机设置在监控室内，可通过WiFi远程控制数控泵站，控制的数量无限制。
每个数控泵站可同时控制8个支撑头总成。
每个支撑头总成对应一根钢支撑进行工作。
1.2、支撑体系支撑头总成与钢支撑采用法兰连接，并安装在基坑围护结构的设计指定位置。
它与数控泵站是通过油管、线缆连接进行工作的。
支撑头总成内部包含千斤顶（可根据实际工程需要配备相应吨位规格），用以对钢支撑施加轴力。
伺服端采用与千斤顶分离的双机械锁式伺服端头，有以下优点：（1）支撑头与千斤顶可分离，可独立工作，在千斤顶损坏需更换时，不会引起钢支撑的失压，降低了系统失效的可能性。
（2）双机械锁受力点分散，并加设前端板，使受面积增大，降低基坑围护结构冲切破坏的可能性。
（3）双机械锁提供双重保障，安全性能高。
1.3测控系统支撑轴力伺服系统的测控体系指的是软件程序与测控方法，由主机来实现。
（1）测控方法支撑头总成内置压力传感器及超声波位移传感器，用以监测钢支撑的轴力及油缸行程位移；同时激光收敛计测量基坑侧壁的双侧收敛位移值，用以校核水平位移，通过在千斤顶端头加装超声波位移传感器来测量油缸行程的位移变化量；并通过在地连墙两侧加装激光位移传感器，采用“双侧地连墙收敛法” 来测量两端地连墙之间的位移变化，通过以上两种方式来测量位移，进行数据相互校验，消除钢支撑变形误差。
基坑钢支撑轴力应力伺服自动补偿系统技术的原理和应用针对上海绿地恒滨置业集团龙华路1960地块项目紧邻地铁深基坑开挖具体情况，运用钢支撑轴力应力伺服系统，减少钢支撑轴力损失。
并对基坑临近地铁侧变形最大位置点进行监测，使基坑邻地铁侧围护地下连续墙的变形控制在20mm之内，地铁沉降控制在5mm以内，确保了周边居民建筑的安全和地铁运行安全。
Key words：deep pit；steel support；stresses servo system；envelope underground continuous wall；deformation control本工程地下室与7#线共用地下连续墙，为了确保7#线地铁正常运营安全，申通地铁公司对紧邻地铁基坑工程基坑变形提出了更高标准和更严要求，变形控制在20mm之内，工期由5个月改为3个月，施工难度逐渐加大。
为确保基坑及地铁安全，基坑施工过程中必须运用有效的控制变形工具、施工工艺及相关控制措施。
本文介绍了钢支撑轴力应力伺服系统的原理和施工应用，并结合基坑、地铁围护变形数据的整理分析，总结应力伺服系统在施工中基坑地铁变形曲线趋势，为钢支撑轴力应力伺服系统应用提供现场依据，从而确保基坑施工与地铁正常运营安全。
1.应力伺服自适应支撑系统介绍应力伺服自适应支撑系统是结合了现代机电液一体化自动控制技术、计算机信息处理技术以及可视化监控系统等高新技术手段，对支撑轴力进行全天候不间断监测，并根据高精度传感器所测参数值对支撑轴力进行适时的自动或手动补偿来达到控制基坑变形目的的支撑系统。
运用自适应支撑系统，实现了对钢支撑轴力的实时监测和控制，解决常规施工方法无法控制的苛刻变形要求和技术难题，使工程始终处于可控和可知的状态，具有良好的社会效益、经济效益和环境保护效益。
2.应力伺服系统施工原理钢支撑轴力应力伺服系统主要分为4部分：PC人机交流系统，DCS控制系统，油压泵压力系统和钢支撑系统（见图1），其中DCS控制系统为整个系统的控制枢纽，连接其他3大系统。
DCS将数据反映至PC系统，显示给监测人员；控制油压泵开启或关闭，增压保压；接收钢支撑端部千斤顶轴力数据，与设计数据进行比较。
PC系统将设计数据输入，转换成视觉可操作平面，油压泵提供支撑轴力支持，支撑直接进行压力输出（施予地下连续墙），同时通过传感器将实时轴力数据反馈给DCS控制系统。
当反馈数据低于设计轴力数据范围时，DCS 控制系统输出信号驱动油压泵系统开启工作，油压泵不断输送给钢支撑千斤顶压力，待传感器传回数据在一段时间（一般5～10min）稳定在设计数据之上时，DCS系统输出信号关闭油压泵，油压泵停止工作；当反馈数据在设计数据范围之内时，一切正常，继续运行；当反馈数据高于设计数据范围最大值，DCS系统发出报警，进行降压处理。
应力伺服系统主要原理如下：（1）油泵工作压力靠高压比例减压阀自动调定，压力传感器检测，组成闭环控制，保证千斤顶压力的连续可调性及控制精度。
（2）钢支撑轴力保持在设定压力A下（此压力可调），当轴力下降至设定压力B时能自动启动油泵（或蓄能器）补压至A值，当轴力超过设定最大值C 时，控制台可自动报警，由工作人员确认是否进行相关操作（保压或减压）。
（3）电气系统由DSC控制器实施自动控制。
操作面板上装有彩色触摸屏，可显示和设置工作压力、超载报警和系统工作状况。
（4）PC系统具有输入/输出/显示/操作/修改/存储/打印等功能。
（5）当动力电源断电时，整个电控系统由后备的UPS不间断电源供电，液压动力油源由手动泵提供，确保系统安全。
（6）在千斤顶顶升过程中，随时锁紧机械自锁装置，保证在自控系统突然失效情况下支撑不失效。
整个系统需要整体相互配合才能正常完成工作，由于相关技术限制，尚不能实现DCS系统驱使油压泵自动泄压、全自动控制。
（3）友好的人机界面：监控站采用PC机，操作站采用HMI，图形化形式全面监控系统所有实时运行情况，包括各油缸实际压力、设定压力、泵站状态（包括电机正常、过流跳闸、液位、传感器电气状态、传感器冗余状态、液压阀的电气故障等状态信息）；运行参数设定（设定压力等）。
（4）操作简单，维护方便：每个现场控制站和钢支撑液压系统型号规格完全一致，具有良好的互换性，采用快速重载接插件方式联接，大大减少现场配线工作量，并可以即插即用，简单方便。
（5）具备完善的电气安全保护措施和实时诊断措施，将故障概率减到最低并将故障的影响隔离到最小，以全面的诊断手段捕捉故障信息并以迅捷的方式递送到监控者。
（6）品质优良，安全可靠：所有电气元器件均采用施耐德、MURR，魏德米勒、菲尼克斯等进口或国内知名品牌，并有良好的生产工艺保障。
3.6自适应支撑系统数据处理功能3.6.1自适应支撑系统监控站主画面。
3.6.2自适应支撑系统操作站主画面。
3.6.3自适应支撑系统的数据处理包括输出某时间的全部压力（时间点—全部压力）、某油缸在一时间段的压力和某油缸的故障。
输出界面包括：（1）时间点—全部压力（2）时间点—全部压力可以输出实时压力监控成果表。
（3）时间段—某缸压力时间段—某缸压力可以输出某油缸某天的压力变化曲线。
自适应支撑系统可以实现对钢支撑轴力的补偿，也可以对钢支撑进行降压（防止压力过大失稳），同时还具有良好的保压效果，即使在停电情况下也能保持压力稳定。
（4）支撑轴力补偿（5）降低支撑轴力（6）停电情况下的保压效果（7）时间段—某缸故障可以输出某油缸在一时间段的压力和某油缸的故障。
4.自适应支撑系统安全策略为了保证基坑施工的安全及施工的顺利进行，采取以下安全策略：（1）支撑安全策略——双保险安全策略①机械锁②油压锁定（零泄漏）（2）自适应系统执行机构安全策略①油缸ISO9001专业厂制造，并经严格试验、验收。
②支座前端锲块锁紧置换油缸策略（3）总线等系统安全策略①总线+硬质钢管护套=现场安全布线②移动诊断箱（触摸屏式），或称移动故障诊断器，也称应急故障诊断系统。
（4）系统设备野外作业安全可靠性策略①液压动力泵站系统，防护等级IP65以上；②控制站，防护等级IP65以上；③操作站和监控站，置于室内防护；④电缆接插件等防护等级IP65以上，确保密封防水。
（5）系统冗余设计系统设计增加足够的冗余能力，以增加系统的安全性和宽范的使用功能，譬如：油缸0～300t很宽范。
5.龙华路1960地块基坑钢支撑轴力自动补偿系统技术的应用5.1项目概况本工程位于斜土街道107街坊龙华路1960号，周边四条道路，东靠东安路，西靠阳光路，南临规划路，北临龙华路。
其中东安路和龙华路为原有道路，其余两条道路为新建道路，根据围护设计要求，钢支撑基坑共划分为4-1区、4-2区、5-1区、5-2区、6-1区、6-2区、7-1区和7-2区共8个区域先后施工，基坑临近地铁7号线船厂路站，基坑呈狭长形，普遍开挖深度15.7m，对基坑施工变形控制要求严格。
考虑到基坑周边环境特点和开挖深度，内支撑采用“对撑为主+局部角撑”的布置形式，临近地铁7号的4-1区、4-2区、5-1区、5-2区、6-1区、6-2区、7-1区和7-2区基坑设置四道内支撑，第一道支撑为钢筋混凝土支撑，第二、三、四道支撑为钢支撑，钢支撑采用?609X16钢管，钢材均采用Q235b钢，为了控制基坑施工的基坑变形，确保地铁的运行安全，对4-1区、4-2区、5-1区、5-2区、6-1区、6-2区、7-1区和7-2区基坑施工的钢支撑系统采用自适应液压伺服基坑位移变形控制系统，以始终保持轴力在设计值和控制围护结构变形，保证地铁的运行安全。
每根钢支撑设置一个带回锁功能压力量程达3000kN的油压缸并根据设计要求分步加载到设计值。
4-1区、4-2区、5-1区、5-2区、6-1区、6-2区、7-1区和7-2区基坑共设置了三道钢支撑，每道有15（4-1区）+11（4-2区）+9（5-1区）+13（5-2区）+10（6-1区）+18（6-2区）+13（7-1区）+10（7-2区）=99根钢支撑，共计297根钢支撑需采用液压自动轴力补偿。
5.2钢支撑轴力自适应支撑系统示意图如图六。
5.3设备的现场配置本系统的现场控制站靠近基坑边一字排开，每隔一段间距设置一个，分别控制3个泵站（液压系统），每个泵站可控制4个钢支撑。
各个站点通过CAN总线实现数据采集及发送控制指令。
在施工4-1区、4-2区、5-1区、5-2区、6-1区、6-2区、7-1区和7-2区基坑时，由于分区域开挖，故需配置297个油缸、50台液压伺服泵站、17个现场控制站、3个监控站、3台加油泵站、2套移动诊断系统以及若干总线和连接转换装置组成。
综上，该工程将对4-1区、4-2区、5-1区、5-2区、6-1区、6-2区、7-1区和7-2区基坑297道钢支撑实施轴力自动补偿控制。
5.4供电系统配置供电系统共配置6台配电箱以及若干电缆及组件等组成。
5.5现场安装调试包括程序调试、设备安装调试、系统压力设定和自动补偿装置启动、千斤顶钢支座套箱、液压管路系统等结构安装。
5.6设计轴力及加载本工程共有297道钢支撑需要安装轴力补偿装置，每根钢支撑设置一个带回锁功能压力量程达3000kN的油压缸。
可按设计要求对第二道、第三道、第四道钢支撑施加轴力，每道钢支撑分步施加到设计轴力值。
5.7我们选取4-1区二、三、四层钢支撑采用传统钢支撑和自适应液压伺服钢支撑系统进行分析比较；根据监测报告，选取中部某点深度9.0m处进行分析，自10月6日起的变形监测结果列表如下。
为了更直观的反映地连墙的变形规律，将该点最大变形值及最大变化速率随时间的变化情况绘制成图，如图5.7.3～5.7.4。
由图5.7.3～5.7.4可以看出，在开挖第二层土体时，由于采用传统钢支撑工艺，地连墙变形最大变化速率达到-1.64mm/d，超过了设定的报警值，且随后若干天内的最大变化速率均保持在-0.8mm/d左右，变形发展迅速。
自10月20日第三层的第3、4号支撑开启轴力补偿装置，地连墙的变形发展得到了有效控制，从之前的-0.87mm/d降低至-0.42mm/d。
随后10月23日安装第四层第3、4号支撑的轴力补偿装置，效果同样十分显著，最大变化速率从之前的-0.91mm/d降低至-0.53mm/d，且在随后的三天内，最大变化速率基本控制在-0.4mm/d以内。
最终，地连墙最大变形值为18.64mm。
通过以上分析，可以得出如下结论：（1）自适应支撑系统可以有效控制地连墙的最大变形，完全能够保证地连墙最大累计变形值在20.0mm以下；（2）截止11月10日地连墙累计最大变形为18.64mm，而在自适应支撑系统安装之前地连墙变形已经达到11.89mm，占累计最大变形的64%，也就是说，自适应支撑系统安装调试完毕后地连墙所发生的变形只有6.75mm；（3）与传统钢支撑相比，自适应支撑系统可以明显降低地连墙的最大变化速率；（4）自适应支撑系统安装完毕后3天左右，地连墙的变形基本趋于稳定，最大变化速率控制在-0.4mm/d以内。
