一种用于大型深基坑钢支撑体系轴力补偿的中继装置技术领域
本发明涉及基坑支护领域，尤其涉及一种用于大型深基坑钢支撑体系轴力补偿的
中继装置。
背景技术
大型深基坑工程采用拼装式的型钢支撑体系可以提高施工效率，减小施工对环境
的影响。众所周知，常规的轴力补偿装置一般安装在支撑结构的端部，无法解决大型基坑中
支撑轴力分布不均，调整难度大的问题。而且超长的钢支撑结构存在随气温变化而伸缩以
及轴力在空间分布不均等问题，影响钢支撑效率的发挥甚至危及支撑体系的安全，因此需
要在钢支撑体系中设置组合轴力补偿装置及相应的调节方法，适应大型深基坑支护的要
求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于大型深基坑钢支撑体系轴力补偿的
中继装置，能够有效解决大型基坑中支撑轴力分布不均，调整难度大的问题。
为实现上述技术效果，本发明公开了一种用于大型深基坑钢支撑体系轴力补偿的
中继装置，钢支撑体系包括支撑于基坑内的钢支撑，所述钢支撑包括至少一第一支撑单元
与一第二支撑单元，所述第一支撑单元与所述第二支撑单元沿同一轴线相互抵靠；
所述中继装置包括安装于所述第一支撑单元与所述第二支撑单元之间的中继千
斤顶、以及安装于所述中继千斤顶外侧的传力组件，所述传力组件的第一端向所述第一支
撑单元方向延伸并与所述第一支撑单元固定连接，所述传力组件的第二端向所述第二支撑
单元方向延伸并与所述第二支撑单元滑动连接。
本发明进一步的改进在于，所述中继千斤顶的第一端通过一第一轴线保持结构与
所述第一支撑单元连接，所述第一轴线保持结构包括设于所述中继千斤顶的第一端的第一
端板、设于所述第一支撑单元的端部的第二端板、以及连接于所述第一端板和所述第二端
板之间的第一过渡板；
所述中继千斤顶的第二端通过一第二轴线保持结构与所述第二支撑单元连接，所
述第二轴线保持结构包括设于所述中继千斤顶的第二端的第三端板、设于所述第二支撑单
元的端部的第四端板、以及连接于所述第三端板和所述第四端板之间的第二过渡板。
本发明进一步的改进在于，所述中继千斤顶为液压千斤顶，所述中继千斤顶的第
二端为液压推抵端。
本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
1、中继装置采用中继千斤顶和传力组件组成，传力组件的第一端为固定端，与第
一支撑单元固定连接，传力组件的第二端为自由端，与第二支撑单元滑动连接，利用传力组
件可以保证对中继千斤顶的轴向力的有效传递；
2、传力组件一端固定，一端滑动，构成类似于简支梁的传力构造，允许中继千斤顶
轴向自由运动，并起到分担钢支撑连接节点处的弯矩及剪力的作用，对中继千斤顶起到保
护作用。
附图说明
图1为本发明中的大型深基坑钢支撑体系的示意图。
图2为本发明中的大型深基坑钢支撑体系的局部立面示意图。
图3为本发明一种用于大型深基坑钢支撑体系轴力补偿的中继装置的立体分解结
构示意图。
图4为本发明一种用于大型深基坑钢支撑体系轴力补偿的中继装置的立面结构示
意图。
图5为本发明一种用于大型深基坑钢支撑体系轴力补偿的中继装置的俯视结构示
意图。
图6为图4的A-A剖面示意图。
图7为图4的B-B剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
首先，参阅图1和图2所示，大型深基坑钢支撑体系主要由支撑结构、围檩结构21和
轴力补偿系统组成。围檩结构21沿基坑墙体10设置一周，围檩结构21的底部设有三角支架
211，用于支撑和定位围檩结构21，如图2所示；在围檩结构21的转角处还可以设置角撑212，
如图1所示，以加强围檩结构21同基坑墙体10的整体稳定性。支撑结构包括支撑于围檩结构
21内的钢支撑11及支撑于钢支撑11底部与基坑底部之间的竖向支撑12，钢支撑11用于支撑
基坑墙体10，防止基坑墙体变形坍塌，竖向支撑12起到支撑钢支撑11的作用。钢支撑11进一
步包括至少一第一支撑单元111与一第二支撑单元112，且第一支撑单元111与第二支撑单
元112沿同一轴线相互抵靠。
本发明中的大型深基坑钢支撑体系的轴力补偿系统主要由安装在钢支撑11的端
部的液压伺服装置13及安装在第一支撑单元111与第二支撑单元112之间的中继装置14两
部分组成，安装在钢支撑11端部的液压伺服装置13为主伺服系统，安装在第一支撑单元111
与第二支撑单元112之间的中继装置14为辅助伺服系统，液压伺服装置13与中继装置14协
同作用，共同完成基坑钢支撑11的轴力补偿和调整。
液压伺服装置13包括连接于钢支撑11端部的端部千斤顶及与端部千斤顶连接的
液压伺服系统，该端部千斤顶为液压千斤顶，通过液压伺服系统可以控制该端部千斤顶的
轴力。为了避免端部千斤顶对围檩结构21产生的后坐力损害到围檩结构21，可以在围檩结
构21与端部千斤顶之间进一步设置一段型钢加强段22，以避免端部千斤顶的后坐力直接作
用在围檩结构21上而破坏围檩结构21的平衡，在该型钢加强段的两侧进一步可以设置斜撑
23进行支护。
中继装置作为本发明的重点，可以解决大型基坑中钢支撑轴力分布不均，调整难
度大的问题。参阅图3所示，中继装置包括中继千斤顶140和传力组件，其中，中继千斤顶140
为液压千斤顶，安装于第一支撑单元111和第二支撑单元112之间，且中继千斤顶140可与端
部千斤顶的液压伺服系统连接，利用液压伺服系统协同控制中继千斤顶140的轴力。传力组
件设于中继千斤顶140的外侧，传力组件的第一端向第一支撑单元111方向延伸并与第一支
撑单元111固定连接，传力组件的第二端向第二支撑单元112方向延伸并与第二支撑单元
112滑动连接。在本实施例中，传力组件包括设于中继千斤顶140的相对两侧的第一传力板
141和第二传力板142，第一传力板141的第一端和第二传力板142的第一端与第一支撑单元
111固定连接，第一传力板141的第二端和第二传力板142的第二端与第二支撑单元112滑动
连接，且中继千斤顶140的第二端为液压推抵端，由此，传力组件一端固定，一端滑动，构成
类似于简支梁的传力构造，允许中继千斤顶140轴向自由运动，并起到分担第一支撑单元
111与第二支撑单元112的连接节点处的弯矩及剪力的作用，对中继千斤顶140还能起到保
护作用。
配合图4～7所示，在本实施例中，第一支撑单元111与第二支撑单元112采用工字
型钢，分别包括腹板及设于腹板两侧的翼板。第一传力板141的第一端和第二传力板142的
第一端与第一支撑单元111的翼板通过螺栓固定连接；通过在第一传力板141的第一端、第
二传力板142的第一端及第一支撑单元111的翼板上对应开设供螺栓穿设的螺栓孔，将第一
传力板141的第一端贴合于第一支撑单元111的上翼板的上表面，再采用螺栓将两者固定连
接；同样的，将第二传力板142的第一端贴合于第一支撑单元111的下翼板的下表面，再采用
螺栓将两者固定连接。
第一传力板141的第二端的两侧设有第一连接板151，第二传力板142的第二端的
两侧设有第二连接板152，第一连接板151和第二连接板152采用L型角钢制作，L型角钢的一
边与第一连接板151和第二连接板152焊接，第一连接板151和第二连接板152上的L型角钢
的另一边相互贴合并分别开设有螺栓孔，利用紧固件，如螺栓固定连接，从而使得第一传力
板141、第二传力板142、第一连接板151和第二连接板152围合形成供第二支撑单元112滑设
的滑移空间16。第二支撑单元112滑设于滑移空间16内，实现中继千斤顶140的液压推抵端
的轴向自由运动，并分担第一支撑单元111与第二支撑单元112的连接节点处的弯矩及剪
力，对中继千斤顶140起到保护作用；同时利用滑移空间16可以有效保持中继千斤顶140的
轴向运动轨迹，确保轴力的有效传递。进一步，为了减小第二支撑单元在滑移空间16内的摩
擦，在第一传力板141与第二支撑单元112之间和第二传力板142与第二支撑单元112之间分
别设有减摩隔离层，该减摩隔离层可为涂覆于第一传力板141的内表面与第二传力板142的
内表面的减摩剂，进一步保证对中继千斤顶140的轴向力的自由传递。
在本实施例中，第一传力板141和第二传力板142分别采用相对设置于第一支撑单
元111的翼板和第二支撑单元112的翼板的两侧的第一角钢191和第二角钢192，在第一角钢
191和第二角钢192之间通过连接角钢193连接，第一角钢191和第二角钢192分别为L型角
钢，螺栓孔开设在L型角钢的表面。
中继千斤顶140的第一端通过一第一轴线保持结构与第一支撑单元111连接，该第
一轴线保持结构包括设于中继千斤顶140的第一端的第一端板181、设于第一支撑单元111
的端部的第二端板182、以及连接于第一端板181和第二端板182之间的第一过渡板183；中
继千斤顶140的第二端通过一第二轴线保持结构与第二支撑单元112连接，该第二轴线保持
结构包括设于中继千斤顶140的第二端的第三端板184、设于第二支撑单元112的端部的第
四端板185、以及连接于第三端板184和第四端板185之间的第二过渡板186。利用第一轴线
保持结构和第二轴线保持结构可以确保中继千斤顶140的轴线与其两端的第一支撑单元
111和第二支撑单元112的轴线在同一直线上或相互平行，并克服由于第一支撑单元111和
第二支撑单元112和中继千斤顶140的端部不平整而导致的两者无法平整连接的缺陷。进一
步，在第一端板181与第二端板182的四周角部之间以及第三端板184与第四端板185的四周
角部之间分别采用螺栓进行连接，以加强第一轴线保持结构与第一轴线保持结构自身的结
构强度。
进一步，可在中继千斤顶失效情况下，传力组件可在滑动一侧采用螺栓连接或焊
接，替代中继千斤顶传递轴力。当采用螺栓连接时，只需预先在传力组件的第一传力板的第
二端和第二传力板的第二端与第二支撑单元的翼板之间对应开设有供安装锁固件的安装
孔，在中继千斤顶失效情况下，用锁固件，如螺栓进行固定，使用方便，效果显著。
本发明用于大型深基坑钢支撑体系轴力补偿的中继装置通过安装在基坑钢支撑
端部的液压伺服装置和安装在基坑钢支撑中间的中继装置协同作用，共同完成基坑钢支撑
的轴力补偿和调整；其中，中继装置采用中继千斤顶和传力组件组成，传力组件的第一端为
固定端，与第一支撑单元固定连接，传力组件的第二端为自由端，与第二支撑单元滑动连
接，利用传力组件可以有效保证对中继千斤顶的轴向力的有效传递；传力组件一端固定，一
端滑动，构成类似于简支梁的传力构造，允许中继千斤顶轴向自由运动，并起到分担钢支撑
连接节点处的弯矩及剪力的作用，对千斤顶起到保护作用；为了减小摩擦，传力组件与第一
支撑单元和第二支撑单元之间设置减摩剂，保证对中继千斤顶的轴向力的自由传递；进一
步，在中继千斤顶失效情况下，传力组件可在滑动一侧采用螺栓连接或焊接与钢支撑固定，
替代中继千斤顶传递轴力。
采用本发明用于大型深基坑钢支撑体系轴力补偿的中继装置进行轴力补偿的施
工如下：
(1)基坑土方开挖，安装围檩结构，拼装基坑钢支撑，安装液压伺服装置，安装中继
装置的。
(2)启动液压伺服系统，先将液压伺服装置的端部千斤顶的压力调整至设计值的
70％，然后调节中继装置的中继千斤顶，使两组千斤顶的压力值相等，且等于设计值。
(3)基坑施工过程中，当钢支撑体系中部压力小于设计值时，启动液压伺服系统，
先调节中继千斤顶，使其压力增加至设计值的110％，然后调节端部千斤顶，使两组千斤顶
的压力等于设计值。当钢支撑体系中部压力大于设计值时，启动液压伺服系统，先调节中继
千斤顶，使其压力减少至设计值的90％，然后端部千斤顶，使两组千斤顶的压力等于设计
值。
与现有技术相比，本发明大型深基坑钢支撑体系的轴力补偿系统具有如下优点：
通过本发明大型深基坑钢支撑体系的轴力补偿系统对钢支撑体系采用液压千斤
顶进行轴力补偿，可以实现对基坑变形的主动控制，减少基坑施工对环境的影响；
通过液压伺服装置和中继装置相互协调作用，可以克服大型深基坑超长钢支撑结
构应力不均匀分布的问题，解决钢支撑体系使用过程中的温度效益和变形协调问题。
以上结合附图及实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据
上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，
本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。