一种盾构下穿施工对既有地铁隧道影响的试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种盾构下穿施工对既有地铁隧道影响的试验装置及方法，试验装置包括模型箱体、升降装置及模型隧道；模型箱体与开挖装置相连接，通过开挖装置控制活动挡板的移动模拟盾构隧道下穿既有地铁隧道施工；模型箱体由填土箱、钢支架、开挖模块组成；升降装置包括减速电机、螺杆，齿轮组；减速电机固定在钢支架上，螺杆的数量为两根，一根竖直放置，与活动挡板相连，另一根水平放置，与减速电机相连，两根螺杆之间通过齿轮组进行传动。本发明专利技术首次通过活动挡板下落的方法，模拟盾构隧道下穿施工对既有隧道的影响，丰富了盾构隧道掘进对既有隧道影响方面的研究，补充了盾构隧道掘进过程中土与结构相互作用相关方面理论。

A test device and method for the influence of shield tunneling on the existing subway tunnel

The invention discloses a test device and method for the influence of shield tunneling on the existing subway tunnel. The test device includes a model box body, a lifting device and a model tunnel. The model box body is connected with the excavation device, and the movement of the movable baffle plate is controlled by the excavation device to simulate the shield tunneling under the existing subway tunnel construction. The model box body is composed of a filling box, a steel support and an excavation module The lifting device includes a reduction motor, a screw and a gear set; the reduction motor is fixed on a steel bracket, and the number of the screws is two, one is placed vertically, connected with a movable baffle, the other is placed horizontally, connected with the reduction motor, and the two screws are transmitted through a gear set. The invention first simulates the influence of shield tunnel underpass construction on the existing tunnel through the falling method of movable baffle, enriches the research on the influence of shield tunnel excavation on the existing tunnel, and supplements the theory on the interaction between soil and structure in the process of shield tunnel excavation.

【技术实现步骤摘要】
一种盾构下穿施工对既有地铁隧道影响的试验装置及方法
本专利技术涉及盾构隧道
，特别是涉及一种盾构下穿施工对既有地铁隧道影响的试验装置及方法。
技术介绍
盾构隧道掘进将对其周边土体产生扰动，使地层产生变形并对临近既有隧道的正常工作状态产生影响。而如何准确预测和评价盾构隧道掘进对临近既有隧道的影响已经成为目前城市地下工程建设中的热点问题。目前，关于盾构隧道掘进与既有地铁线路间相互关系的研究多基于理论及现场实测方法进行。然而目前的计算模型多基于传统弹性地基梁模型，计算参数缺乏相关试验依据，而现场实测往往只能针对某一特定工程开展，所得结论缺乏普适性。
技术实现思路
为了实现不同工况下盾构隧道下穿既有隧道施工过程的室内模型试验，从而研究盾构隧道下穿施工对既有隧道的影响机理，准确的对盾构隧道下穿施工情况下既有隧道位移及土压力变化进行评估，本专利技术提出一种盾构下穿施工对既有隧道影响的试验装置及方法。一种盾构下穿施工对既有隧道影响的试验装置，包括模型箱体、升降装置及模型隧道；所述模型箱体与所述开挖装置相连接，通过所述开挖装置控制活动挡板的移动模拟盾构隧道下穿既有地铁隧道施工；所述模型箱体由填土箱、钢支架、开挖模块组成；所述填土箱安装在所述钢支架上方，所述开挖模块置于所述钢支架的中部位置；所述升降装置包括减速电机、螺杆，齿轮组；所述减速电机固定在所述钢支架上，所述螺杆的数量为两根，一根竖直放置，与所述活动挡板相连，另一根水平放置，与所述减速电机相连，两根所述螺杆之间通过所述齿轮组进行传动；所述模型隧道为一空心圆柱体，其两端与所述模型箱体的侧壁相连接。其中，所述填土箱为立方体，其两个面积最大的侧面为观测面板；所述模型箱体的侧壁及底板均为厚度不小于10mm不锈钢板，所述观测面板为厚度不小于10mm透明钢化玻璃板；所述模型箱体的顶面开口，并设有一根横梁。其中，所述开挖模块由所述活动挡板和固定套管构成；所述活动挡板为一半圆弧形不锈钢板；所述固定套筒为一不锈钢制立方体形套筒，其壁厚不小于10mm，内尺寸与所述活动挡板的外轮廓尺寸相同，外边缘与所述填土箱底板相焊接，所述活动挡板与所述升降装置相连，所述活动挡板在所述升降装置的作用下沿垂直方向在所述固定套筒内自由上下移动。其中，所述模型隧道与所述模型箱体内壁的连接方式为：所述模型隧道两端通过热熔胶固定在所述模型箱体内壁。一种盾构下穿施工对既有地铁隧道影响的试验方法，应用上述的试验装置，所述方法包括：(1)整平场地，放置试验装置并清理试验装置中的所述填土箱，对所述填土箱内壁进行润滑，在所述填土箱两侧无锈钢内壁及固定底板上粘贴一层特氟龙薄膜，在所述填土箱前后钢化玻璃观测面板内侧涂抹一层硅油；(2)采用砂雨法分层填筑试验土样至所述模型隧道底部的设计高度，并安装所述模型隧道；所述试验土样为砂土，填筑每层土样时，砂雨装置漏斗口距土样顶面的距离相同；(3)安装百分表及薄膜压力传感器，在所述模型隧道指定位置连接拉线式位移传感器，将所述薄膜压力传感器及所述拉线式位移传感器导线连接采集仪并平衡及清除零点；将所述百分表安装在所述试验装置活动挡板底部；所述薄膜压力传感器粘贴在所述模型隧道中部；所述拉线式位移传感器粘贴在所述模型箱体顶面横梁上；(4)继续采用砂雨法分层填筑试验土样至试验设计高度；(5)模拟盾构下穿施工，并通过所述薄膜压力传感器及所述拉线式位移传感器分别监测既有隧道土压力及位移变化，通过数码相机记录试验土样位移场，从而得到盾构下穿施工过程中土体破坏模式；(6)更换土样，改变填土高度及既有隧道高度，重复步骤(2)至(6)，探究不同工况下盾构下穿施工对既有隧道的影响。其中，在模拟盾构下穿施工时，通过所述减速电机控制所述活动挡板匀速下落，模拟盾构隧道开挖；当所述活动挡板位移达到预设位移时，关闭所述减速电机。本专利技术的有益效果是，本专利技术首次通过活动挡板下落的方法，模拟盾构隧道下穿施工对既有隧道的影响，丰富了盾构隧道掘进对既有隧道影响方面的研究，补充了盾构隧道掘进过程中土与结构相互作用相关方面理论。附图说明图1是本专利技术实施例的盾构下穿施工对既有隧道影响的试验装置的结构示意图；图2是模型箱体的侧视图；图3是模型箱体的俯视图；图4是活动挡板的结构示意图；图5是模型隧道的示意图；图6是本专利技术实施例的盾构下穿施工对既有隧道影响的试验方法的流程示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的若干实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参阅图1，本专利技术实施例提供的一种盾构下穿施工对既有隧道影响的试验装置，包括模型箱体、升降装置及模型隧道5。所述模型箱体与所述升降装置相连接，通过所述升降装置控制活动挡板的移动模拟盾构隧道开挖。如图1、图2和图3所示，模型箱体包括填土箱1，钢支架2和开挖模块3。填土箱1为立方体，架设在钢支架2上，其两个面积最大的侧面为由钢化玻璃制成的观测面板4，观测面板通过热熔胶与两侧箱体固定。填土箱1底面由两侧固定底板及中部的开挖模块3构成。开挖模块的宽度为B。模型箱体侧壁及底板均为厚度不小于10mm不锈钢板，观测面板为厚度不小于10mm钢化玻璃板。模型箱体顶面开口，并设置一根截面尺寸为50mm*50mm横梁12。开挖模块3由活动挡板31和固定套管32构成。所述活动挡板31为一圆弧形不锈钢板；所述固定套筒32为一不锈钢制立方体形套筒，其壁厚不小于10mm，内尺寸与活动挡板外轮廓尺寸相同，外边缘与所述填土箱底板相焊接，所述活动挡板31与所述升降装置相连，在升降装置的作用下垂直方向在固定套筒32内自由上下移动。活动挡板31如图4所示。升降装置包括减速电机7，螺杆8和齿轮组9。减速电机7固定在钢支架2上，其转动速度和转动方向均可进行调节，从而满足不同试验需求。螺杆8包括两根，一根水平向放置，与减速电机7相连，另外一根竖直放置，与开挖模块3相连。开挖模块3包括活动挡板31和上边缘焊接在填土箱1底板上的固定套筒32。活动挡板31为一半圆弧形板，用于模拟盾构隧道。其与螺杆8相连，两根螺杆间通过齿轮组9进行传动，从而使得减速电机7可以控制活动挡板31以不同的速度在固定套筒32内上下移动，从而实现盾构隧道开挖卸荷的模拟。如图1、2、5所示，模型隧道5为一PVC圆管，其两端通过热熔胶与填土箱1两侧内壁相连接。模型隧道5中部粘贴薄膜压力传感器6。模型隧道5指定测点处通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构下穿施工对既有地铁隧道影响的试验装置，其特征在于，包括模型箱体、升降装置及模型隧道；所述模型箱体与所述开挖装置相连接，通过所述开挖装置控制活动挡板的移动模拟盾构隧道下穿既有地铁隧道施工；/n所述模型箱体由填土箱、钢支架、开挖模块组成；所述填土箱安装在所述钢支架上方，所述开挖模块置于所述钢支架的中部位置；/n所述升降装置包括减速电机、螺杆，齿轮组；所述减速电机固定在所述钢支架上，所述螺杆的数量为两根，一根竖直放置，与所述活动挡板相连，另一根水平放置，与所述减速电机相连，两根所述螺杆之间通过所述齿轮组进行传动；/n所述模型隧道为一空心圆柱体，其两端与所述模型箱体的侧壁相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种盾构下穿施工对既有地铁隧道影响的试验装置，其特征在于，包括模型箱体、升降装置及模型隧道；所述模型箱体与所述开挖装置相连接，通过所述开挖装置控制活动挡板的移动模拟盾构隧道下穿既有地铁隧道施工；
所述模型箱体由填土箱、钢支架、开挖模块组成；所述填土箱安装在所述钢支架上方，所述开挖模块置于所述钢支架的中部位置；
所述升降装置包括减速电机、螺杆，齿轮组；所述减速电机固定在所述钢支架上，所述螺杆的数量为两根，一根竖直放置，与所述活动挡板相连，另一根水平放置，与所述减速电机相连，两根所述螺杆之间通过所述齿轮组进行传动；
所述模型隧道为一空心圆柱体，其两端与所述模型箱体的侧壁相连接。


2.根据权利要求1所述的盾构下穿施工对既有地铁隧道影响的试验装置，其特征在于，所述填土箱为立方体，其两个面积最大的侧面为观测面板；所述模型箱体的侧壁及底板均为厚度不小于10mm不锈钢板，所述观测面板为厚度不小于10mm透明钢化玻璃板；所述模型箱体的顶面开口，并设有一根横梁。


3.根据权利要求2所述的盾构下穿施工对既有地铁隧道影响的试验装置，其特征在于，所述开挖模块由所述活动挡板和固定套管构成；所述活动挡板为一半圆弧形不锈钢板；所述固定套筒为一不锈钢制立方体形套筒，其壁厚不小于10mm，内尺寸与所述活动挡板的外轮廓尺寸相同，外边缘与所述填土箱底板相焊接，所述活动挡板与所述升降装置相连，所述活动挡板在所述升降装置的作用下沿垂直方向在所述固定套筒内自由上下移动。


4.根据权利要求3所述的盾构下穿施工对既有地铁隧道影响的试验装置，其特征在于，所述模型隧道与所述模型箱体内壁的连...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明，钟庆华，李科，周强，徐长节，梁禄钜，
申请(专利权)人：浙江杭海城际铁路有限公司，华东交通大学，浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33