模拟水、土荷载作用的盾构隧道管环抗渗性能试验方法技术

本发明专利技术涉及一种模拟水、土荷载作用的盾构隧道管环抗渗性能试验方法，所采用的装置包括水压加载系统、多个液压千斤顶4和水囊2，水囊2固定在管环的外部，根据管环的各条接缝位置在水囊的内层开设多排孔11；试验方法包括：将水囊2套装在管环上；布置承压板和液压千斤顶；水压加载系统通过不同的水管10向水囊2的各个子水囊注水，当带刻度尺的压力水罐充有一定深度的水时停止注水，记录此时的刻度值，作为初始读数；控制液压千斤顶4对水囊加压以模拟实际盾构隧道所受到的水、土荷载，当发现漏水时维持荷载一段时间，记录维持荷载期间压力水罐刻度值；利用激光位移传感器可以测量管片接缝的张开量。

Test method for impermeability of shield tunnel pipe ring under simulated water and soil loading

The invention relates to a shield tunnel to simulate soil and water load test method of pipe ring impermeability, the device comprises a hydraulic loading system, a hydraulic jack and 4 water bag 2, water bag 2 is fixed on the external tube ring, ring pipe according to the joints in the inner water sac of the open position multi hole 11; test methods including: the water bag 2 is sleeved on the pipe ring; arrangement of bearing plate and hydraulic jack; hydraulic loading system with different water to 10 water sac 2 sub water sac injection, injection was stopped when the belt scale pressure tank filled with certain depth of water, record at this time the scale value, as the initial readings; control hydraulic jack 4 on the water sac pressurized water, soil load to simulate the shield tunnel was found, when Water Leakage maintain load for a period of time, the record keeping load during the calibration of pressure tank The opening amount of segment joint can be measured by laser displacement sensor.

【技术实现步骤摘要】
模拟水、土荷载作用的盾构隧道管环抗渗性能试验方法
本专利技术属于隧道工程
，涉及一种模拟水、土荷载作用的盾构隧道管环抗渗性能试验装置。
技术介绍
目前，盾构隧道衬砌结构大多数是由预制钢筋混凝土管片和螺栓拼装而成的，由于隧道衬砌结构构造方面的原因，盾构隧道衬砌存在接缝，盾构隧道接缝分为纵向接缝和环向接缝，在不良地质条件、周边工程活动等因素作用下盾构隧道接缝有可能会出现张开变形及错位变形。调查发现，大多数情况下水是通过纵缝和环缝向隧道内渗漏，除纵缝和环缝渗水之外，螺栓孔也存在漏水现象。渗漏水会对盾构隧道结构和地铁运营安全造成威胁。目前盾构隧道抗渗性能试验装置主要测试接缝处弹性密封垫、嵌缝、螺栓孔、手孔封堵材料的极限抗渗能力，尚无测量一环或者多环管片渗水量的装置，所以亟待研制一种试验装置定量测量一环及多环管片的渗水量。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种模拟水、土荷载作用的盾构隧道管环抗渗性能试验装置，通过该试验装置能测量盾构隧道在模拟水、土荷载作用下管环的渗水量和管片张开量，用于解决现有技术中试验装置模拟试验不符合实际的问题。本专利技术的目的可以通过以下的试验方案来实现：一种模拟水、土荷载作用的盾构隧道管环抗渗性能试验方法，用于由相邻管片1密封连接构成的管环的抗渗性能试验，所采用的试验装置包括水压加载系统、多个液压千斤顶4和水囊2，水囊2固定在管环的外部，根据管环的各条接缝位置在水囊的内层开设多排孔11；水囊2被划分成多个子水囊，相邻子水囊之间留有足够的间隙，用以放置土压承压板17，水压加载系统包括水箱6、加压泵7和带有刻度尺的压力水罐8，压力水罐8通过不同的水管10与水囊2的各个子水囊连接；试验方法包括下列步骤：1)将水囊2套装在管环上，使得水囊内层的每排孔11各正对管环的一条接缝；2)将土压承压板17置于相邻子水囊之间的间隙，将水压承压板3置于子水囊上，并在各个承压板上布置液压千斤顶4；3)水压加载系统通过不同的水管10向水囊2的各个子水囊注水，当带刻度尺的压力水罐充有一定深度的水时停止注水，记录此时的刻度值，作为初始读数；4)控制液压千斤顶4对水囊加压以模拟实际盾构隧道所受到的水、土荷载，当发现漏水时维持荷载一段时间，记录维持荷载期间压力水罐刻度值，即可得知渗水量；5)利用激光位移传感器可以测量管片接缝的张开量。与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：本专利技术用上、下、左、右四个千斤顶模拟盾构隧道衬砌结构受到上、下、左、右四个方向的土荷载，用其余的千斤顶模拟盾构隧道结构所受的径向的水荷载。水、土荷载加载量可以独立调节，从而可以测试任意的水、土荷载组合对盾构隧道衬砌结构的影响。本试验系统能够测量模拟盾构隧道衬砌结构在实际受力情况下的管片的张开量，配合水压加载系统能够测量盾构隧道管环在不同工况下的渗水量，得到渗水量和管片张开量、水压与管片张开量的关系，从而为隧道工程抗渗设计提供定量参考依据。附图说明图1是本专利技术实施例的结构示意图；图2是水囊(充满水)的俯视图；图3是图2的1-1剖视图；图4是图3中A处的局部放大图；图5是管片纵缝连接结构示意图；图中，1-钢筋混凝土管片、2-水囊、3-水压承压板、4-液压千斤顶、5-千斤顶固定梁、6-水箱、7-加压泵、8-压力水罐、9-阀门、10-水管、11-方孔、12-弹性密封垫、13-直螺栓、14-螺栓密封垫、15-手孔、16-注水通道、17-土压承压板。具体实施方式下面结合附图和具体实施例来对本专利技术进行说明。如图1所示，模拟水、土荷载作用的盾构隧道管环抗渗性能试验装置测试一环管片，每环管片有6块管片组成。钢筋混凝土管片1的接缝处有相对应的框形沟槽,该框形沟槽呈封闭形状,且内部填充有弹性密封垫12。钢筋混凝土管片1设有手孔15，手孔15中填有封堵材料。钢筋混凝土管片1还设有螺栓孔，通过连接螺栓固定连接，连接螺栓为直螺栓13，直螺栓13底部设有螺栓密封垫14。在实验时把水囊2套在钢筋混凝土管片1上，在水囊2与钢筋混凝土管片1接缝处设有一串具有一定间隔的方孔11，并在水囊2和钢筋混凝土管片1接触边缘涂上防水胶。水囊注水通道16与水压加载系统相连。水压加载系统由水箱6、加压泵7、压力水罐8以及阀门9组成。压力水罐8通过水管10与水囊2连接，每一个与水囊2连接的水管10都设有一个阀门9。水囊2被划分成多个子水囊，相邻子水囊之间留有足够的间隙，用以放置土压承压板17。在水囊2外圈有8片水压承压板3和4片土压承压板17，承压板与水囊2接触面设有橡胶板。将土压承压板17置于相邻子水囊之间的间隙，将水压承压板3置于子水囊上，在每块承压板外圈都设有一个液压千斤顶4，本实例共采用12个液压千斤顶4，承压板和液压千斤顶4固定连接。液压千斤顶4固定在千斤顶固定梁5上，采用厚钢板的基座为正方形，千斤顶固定梁5固定在基座上。本实施例的模拟水、土荷载作用的盾构隧道管环抗渗性能试验装置在使用过程中需要与激光位移传感、液压千斤顶控制系统等设备配合使用。下面对本实例所涉及的试验流程进行说明：1、首先将千斤顶固定梁5固定到基座的预定位置，接下来把与承压板固定好的液压千斤顶4固定到千斤顶固定梁5上。2、将预先装配好的一环钢筋混凝土管片1吊装到基座的预定位置。3、将水囊套装到管环预定位置，此时水囊内部方孔中央正对准钢筋混凝土管片1接缝。通过水压加载系统向水囊注水，通过控制与注水通道16相连水管10上的阀门9依次向水囊2的四个子水囊注水，注水完成后打开所有与注水通道16相连水管10上的阀门9，当带刻度尺的压力水罐充满水时，记录此时的刻度值，作为初始读数，关闭与加压泵7相连水管上的阀门。4、使用控制系统控制液压千斤顶4对水囊加压以模拟实际盾构隧道所受到的水、土荷载，当发现漏水时维持荷载一段时间，记录维持荷载期间压力水罐刻度值，即可得知渗水量；利用激光位移传感器可以测量钢筋混凝土管片1接缝的张开量。通过对管环施加不同水、土荷载组合可以测得对应的渗水量和接缝张开量，从而得到渗水量和钢筋混凝土管片1张开量、水压与钢筋混凝土管片1张开量的关系。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟水、土荷载作用的盾构隧道管环抗渗性能试验方法，用于由相邻管片(1)密封连接构成的管环的抗渗性能试验，所采用的试验装置包括水压加载系统、多个液压千斤顶(4)和水囊(2)，水囊(2)固定在管环的外部，根据管环的各条接缝位置在水囊的内层开设多排孔(11)；水囊(2)被划分成多个子水囊，相邻子水囊之间留有足够的间隙，用以放置土压承压板(17)，水压加载系统包括水箱(6)、加压泵(7)和带有刻度尺的压力水罐8，压力水罐8通过不同的水管(10)与水囊(2)的各个子水囊连接。试验方法包括下列步骤：1)将水囊(2)套装在管环上，使得水囊内层的每排孔(11)各正对管环的一条接缝；2)将土压承压板(17)置于相邻子水囊之间的间隙，将水压承压板(3)置于子水囊上，并在各个承压板上布置液压千斤顶(4)；3)水压加载系统通过不同的水管(10)向水囊(2)的各个子水囊注水，当带刻度尺的压力水罐充有一定深度的水时停止注水，记录此时的刻度值，作为初始读数；4)控制液压千斤顶(4)对水囊加压以模拟实际盾构隧道所受到的水、土荷载，当发现漏水时维持荷载一段时间，记录维持荷载期间压力水罐刻度值，即可得知渗水量；5)利用激光位移传感器可以测量管片接缝的张开量。...

【技术特征摘要】
1.一种模拟水、土荷载作用的盾构隧道管环抗渗性能试验方法，用于由相邻管片(1)密封连接构成的管环的抗渗性能试验，所采用的试验装置包括水压加载系统、多个液压千斤顶(4)和水囊(2)，水囊(2)固定在管环的外部，根据管环的各条接缝位置在水囊的内层开设多排孔(11)；水囊(2)被划分成多个子水囊，相邻子水囊之间留有足够的间隙，用以放置土压承压板(17)，水压加载系统包括水箱(6)、加压泵(7)和带有刻度尺的压力水罐8，压力水罐8通过不同的水管(10)与水囊(2)的各个子水囊连接。试验方法包括下列步骤：1)将水囊(2)套装在管环上，使得水囊内层的每排孔(11)各正对管环的一条接缝；2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张稳军，王建龙，张高乐，喻国伦，宋传辉，张云旆，张新新，焦亚磊，宋晓龙，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12