一种顶管管节偏转状态下接头密封及受力传递监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于技术领域，涉及非开挖工程顶管技术领域，特别是一种顶管管节偏转状态下接头密封及受力传递监测装置及方法，本发明专利技术主要针对在不同地层中顶管施工出现的顶管管节偏转后，探究对于顶管管节接头密封性的影响以及管节之间的受力传递方式，提出一种顶管管节偏转状态下接头密封及受力传递监测装置，为顶管施工中的管节偏转问题提供技术支持以及指导作用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种顶管管节偏转状态下接头密封及受力传递监测装置及方法


[0001]本专利技术涉及非开挖工程顶管
，特别是一种顶管管节偏转状态下接头密封及受力传递监测装置及方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着社会现代化进程的加快，非开挖技术尤其是顶管技术得到迅速地推广和应用。但是在施工顶进以及在施工完成后，会出现因为管节偏转出现一系列的问题。在顶进施工过程中，由于地层情况的复杂性，管节会发生一定的轴线偏差，之后对于偏差进行纠偏，需要进行纠偏，在此过程中，管节可能会因为在偏转状态下接头密封性能不好，比如说出现管节接头破坏管节接头漏水的情况；另外，在顶管施工完成后，地基可能发生不均匀沉降，引起管节间剪切或偏转。在管节偏转情况下，管节的接头密封性能，没有具体具体的装置去测试。
[0003]另外，在顶管管节偏转状态下，顶管管节之间的受力传递也不不明确，需要进一步的研究。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要针对在不同地层中顶管施工出现的顶管管节偏转后，探究对于顶管管节接头密封性的影响以及管节之间的受力传递方式，提出一种顶管管节偏转状态下接头密封及受力传递监测装置，为顶管施工中的管节偏转问题提供技术支持以及指导作用。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的具体方案为：一种顶管管节偏转状态下接头密封及受力传递监测装置，其特征在于：所述装置由固定及加载装置、接头密封测试装置以及管节受力监测装置组成；所述固定及加载装置由试验坑、导轨、千斤顶支架、偏转千斤顶、主顶千斤顶组成，所述试验坑包括底板、侧墙、受力墙、承台托座；所述侧墙作为挡土结构位于试验坑侧面；所述受力墙依据挡土墙承载能力计算公式设计，用于承受主顶千斤顶顶力反力作用，受力墙包括前背墙和后背墙，相连接的若干个顶管管节位于前背墙和后背墙之间；所述承台托座的内部预埋螺栓，用于导轨固定限位，试验坑的底板上设置若干个不相连的承台托座；所述导轨安装在承台托座上，在靠近前背墙的第一个顶管管节的接口位置，截断导轨，用于安装接头密封测试装置，导轨上放置顶管管节；所述千斤顶支架用于安放主顶千斤顶，千斤顶支架与主顶千斤顶位于靠近后背墙的第一个顶管管节与后背墙之间，后背墙用于承受顶进力反力作用于顶管管节上；所述偏转千斤顶位于待偏转的顶管管节下方用于使顶管管节偏转；所述接头密封测试装置由钢制环、橡胶气囊、法兰盘、环状橡胶板、压力水袋、自动排气阀、数显压力表组成，所述钢制环为螺旋钢管，螺旋钢管内径比顶管管节外径大，所述橡胶气囊内径比顶管管节外径大，橡胶气囊用于加气挤压环状橡胶条使钢制环固定在顶管管节上，保持密封性测试装置的密闭性，所述法兰盘用于将钢制环与环状橡胶板连接为一个整体，且环状橡胶板位于两个钢制环中间，环状橡胶板作为一个柔性装置用于
承受施加的不同水压，所述自动排气阀用于排出密封测试装置内的空气，所述数显压力表用于向注满水的接头密封测试装置中加注水压，模拟不同的注浆压力情况下管节偏转情况下管节的密封性；所述管节受力监测装置由应变片、薄膜压力传感器组成，在每个顶管管节内壁的轴向中心位置处布置环形和纵向的应变片，用于测量顶管管节环向以及纵向的应变；所述薄膜压力传感器贴于木垫板上，每个连接处截面均匀分布有若干个薄膜压力传感器，应变片和薄膜压力传感器的组数与管道连接位置数量相同，应变片和薄膜压力传感器用于测量管节在不同偏转角度以及剪切位移下管道的应力、应变以及受力传递。
[0006]而且，所述底板采用钢筋混凝土结构，所述侧墙采用砖混加横梁制作，所述承台托座为钢筋混凝土浇筑，所述导轨为钢制材料。
[0007]用于所述装置的方法，具体步骤为：
[0008]步骤1.试验坑包括受力墙和侧墙，受力墙包括前背墙和后背墙，前后背墙体用于抵抗千斤顶以及管节的顶力，试验坑底板的前背墙和后背墙之间设置有3个以上承台托座，左侧轨道以及右侧轨道安装于承台托座上，左侧轨道与右侧轨道的分隔位置为靠近前背墙的第一个顶管管节的接口位置；
[0009]步骤2.将钢板固定在后背墙体上，在后背墙体与最近的承台托座之间的空间布置千斤顶支架，在千斤顶支架上装置主顶千斤顶，主顶千斤顶前方钢轨上放置顶进环；
[0010]步骤3.从左至右依次为3号管节、2号管节和1号管节，在地面上将3号管节与2号管节外的橡胶条、橡胶气囊和钢制环套装好，在3号管节上利用法兰盘将环状橡胶板与钢制环用对拉螺栓固定，环状橡胶板一端固定在3号管节的钢制环上，再将2号管节上的法兰盘预装在另一端环状橡胶板上；
[0011]步骤4.在地面上给所有管节上布置好应变片、在管节的连接处截面设置若干木垫片和位于木垫片上的薄膜压力传感器；
[0012]步骤5.左侧轨道以及右侧轨道铺设完成后，利用吊车对于顶管管节进行吊装至导轨上；
[0013]步骤6.放置完成之后，利用主顶千斤顶顶推使三个管节保持正常对接状态，通过2号管节上的法兰盘将环状橡胶板的另一端固定在2号管节的钢制环上，同时通过2、3号管节上的压气口压气，使橡胶气囊膨胀挤压环状橡胶条，使钢制环固定在管节上，之后在2号管节上安装排气阀、压力表、泥浆泵、泥浆泵管路以及空压机，调试设备，完成密封测试装置的安装；
[0014]步骤7.在2号管节下方放置两个偏转千斤顶，在千斤顶上方放置千斤顶顶升托座，使千斤顶的顶力均匀的施加到管节上；
[0015]步骤8.千斤顶顶升托座下部设置有两个千斤顶卡槽与千斤顶相对应，托座上布置橡胶垫条，利用电动同步千斤顶使管节间形成相对偏转或剪切，通过控制千斤顶伸长的长度控制管节偏转角度，在此基础上，开展顶管管节偏转状态下接头密封及受力传递监测；
[0016]步骤9.吊装完成后，调试薄膜压力传感器，分别测试在不同偏转角度1.0
°
、1.5
°
、2.0
°
、2.5
°
、3.0
°
及不同剪切位移2mm、4mm、6mm、8mm、10mm情况下的应力、应变；其中主顶千斤顶施加顶力时，模拟顶进过程中由于纠偏引起管节间偏转时管节之间的受力传递特性；不施加顶力时，偏转千斤顶伸长模拟施工完成后由于不均匀沉降引起管节间剪切或偏转对管节受力的影响；
[0017]步骤10.运用泥浆泵向密封测试装置的环状空腔内注水，打开压力表上的排气阀门，待排气阀门内排尽空气流出水后，关闭排气阀，利用空压机向注满水的环状空腔中加注水压，达到0.1MPa后每增加0.1MPa稳压15min，观察压力表读数变化或管节内壁是否有渗漏水情况；密封效果满足要求后继续升压测试，当压力表出现较大压力降或有渗漏水出现时终止试验；
[0018]步骤11.同步偏转千斤顶使管节间形成相对偏转或剪切，达到设置的第一级偏转角度或剪切位移；然后加注水压分别测试接头在0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa外界水压作用下的密封效果，达到0.1MPa后每增加0.1MPa稳压15min，通过观察压力表读数变化或管节内壁是否有渗漏水情况进行判断，密封效果不满足要求时终止试验。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种顶管管节偏转状态下接头密封及受力传递监测装置，其特征在于：所述装置由固定及加载装置、接头密封测试装置以及管节受力监测装置组成；所述固定及加载装置由试验坑、导轨、千斤顶支架、偏转千斤顶、主顶千斤顶组成，所述试验坑包括底板、侧墙、受力墙、承台托座；所述侧墙作为挡土结构位于试验坑侧面；所述受力墙依据挡土墙承载能力计算公式设计，用于承受主顶千斤顶顶力反力作用，受力墙包括前背墙和后背墙，相连接的若干个顶管管节位于前背墙和后背墙之间；所述承台托座的内部预埋螺栓，用于导轨固定限位，试验坑的底板上设置若干个不相连的承台托座；所述导轨安装在承台托座上，在靠近前背墙的第一个顶管管节的接口位置，截断导轨，用于安装接头密封测试装置，导轨上放置顶管管节；所述千斤顶支架用于安放主顶千斤顶，千斤顶支架与主顶千斤顶位于靠近后背墙的第一个顶管管节与后背墙之间，后背墙用于承受顶进力反力作用于顶管管节上；所述偏转千斤顶位于待偏转的顶管管节下方用于使顶管管节偏转；所述接头密封测试装置由钢制环、橡胶气囊、法兰盘、环状橡胶板、压力水袋、自动排气阀、数显压力表组成，所述钢制环为螺旋钢管，螺旋钢管内径比顶管管节外径大，所述橡胶气囊内径比顶管管节外径大，橡胶气囊用于加气挤压环状橡胶条使钢制环固定在顶管管节上，保持密封性测试装置的密闭性，所述法兰盘用于将钢制环与环状橡胶板连接为一个整体，且环状橡胶板位于两个钢制环中间，环状橡胶板作为一个柔性装置用于承受施加的不同水压，所述自动排气阀用于排出密封测试装置内的空气，所述数显压力表用于向注满水的接头密封测试装置中加注水压，模拟不同的注浆压力情况下管节偏转情况下管节的密封性；所述管节受力监测装置由应变片、薄膜压力传感器组成，在每个顶管管节内壁的轴向中心位置处布置环形和纵向的应变片，用于测量顶管管节环向以及纵向的应变；所述薄膜压力传感器贴于木垫板上，每个连接处截面均匀分布有若干个薄膜压力传感器，应变片和薄膜压力传感器的组数与管道连接位置数量相同，应变片和薄膜压力传感器用于测量管节在不同偏转角度以及剪切位移下管道的应力、应变以及受力传递。2.根据权利要求1所述的顶管管节偏转状态下接头密封及受力传递监测装置，其特征在于：所述底板采用钢筋混凝土结构，所述侧墙采用砖混加横梁制作，所述承台托座为钢筋混凝土浇筑，所述导轨为钢制材料。3.用于权利要求1所述装置的方法，其特征在于，具体步骤为：步骤1.试验坑包括受力墙和侧墙，受力墙包括前背墙和后背墙，前后背墙体用于抵抗千斤顶以及管节的顶力，试验坑底板的前背墙和后背墙之间设置有3个以上承台托座，左侧轨道以及右侧轨道安装于承台托座上，左侧轨道与右侧轨道的分隔位置为靠近前背墙的第一个顶管管节的接口位置；步骤2.将钢板固定在后背墙体上，在后背墙体与最近的承台托座之间的空间布置千斤顶支架，在千斤顶支架上装置主顶千斤顶，主顶千斤顶前方钢轨上放置顶进环；步骤3.从左至右依次为3号管节、2号管节和1号管节，在地面上将3号管节与2号管节外的橡胶条、橡胶气...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾川峰，罗毅初，邬彪彪，梁唐杰，傅志浩，柳春芳，聂敬玉，陈志婷，刘洁雅，何燕玉，刘欣婕，
申请(专利权)人：佛山电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：