CN104075854B - 盾构管片接头抗渗性能试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种盾构管片接头抗渗性能试验装置，包括：高压供水系统，用于提供压力水或液体；试验台，用于安装试件、提供压力水(液体)作用空间以及实现管片接头接触状态的模拟；量测系统，用于设置试验工况参数以及测量试验过程数据。所述高压供水系统和所述试验台采用耐高压软管连接；所述量测系统通过电缆将安装在所述试验台上的各类传感器与记录仪、计算机连接读数的方式进行。本发明可实现多种橡胶止水条老化状态、多种接头接触状态以及多种受力状态下的盾构管片接头抗渗性能试验，操作简便，实用性强。可广泛用于水环境或液态环境下，橡胶条止水短期性能和长期性能的试验检测或研究。

Description

盾构管片接头抗渗性能试验装置

技术领域

本发明涉及土木工程领域，特别地，涉及一种盾构管片接头抗渗性能试验装置。

背景技术

在盾构隧道中，渗漏水一直是影响地铁结构安全和正常运营的突出问题，调查发现，大多数渗漏水均是发生在管片接头部位，而接头部位的防渗是通过安装上下两片对称设置的接头止水条来实现。可见，管片接头的抗渗性能及其长期有效性对于盾构隧道正常服役至关重要。而管片接头的受力状态、抗渗性能的机制规律十分复杂，难以在理论上取得突破，需要采用试验的方法来确定。文献检索发现，目前尚没有相关的试验装置和设备，故急需针对盾构隧道管片接头的实际受力条件、接触状态以及止水材料的性能，研发一套操作简便、实用性强的试验装置。

发明内容

本发明旨在提供一种操作简便、实用性强的盾构管片接头抗渗性能试验装置，以解决当前相关试验装置缺乏的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种盾构管片接头抗渗性能试验装置，包括：

高压供水系统，用于提供试验压力水；

试验台，用于安装试件、提供压力水作用空间以及实现管片接头接触状态的模拟；

量测系统，用于设置试验工况参数以及测量试验过程数据；

所述的试验台包括试件固定装置，所述的试件固定装置在固定试件后形成密闭的压力水作用空间，所述的试件固定装置的顶部设有连通至压力水作用空间的压力水入水口；

所述的高压供水系统通过耐高压软管连接试验台的压力水入水口；

所述量测系统包括记录仪和计算机，以及安装在试验台上的应变传感器和压力传感器，所述的应变传感器、压力传感器和计算机分别通过电缆与记录仪通信连接。

所述的盾构管片接头抗渗性能试验装置，

所述的高压供水系统包括供水箱和水压机；

所述的供水箱通过塑料软管与所述的水压机连接，为水压机提供输入水；

所述的水压机与试验台通过耐高压软管相连。

所述的盾构管片接头抗渗性能试验装置，

所述试验台的试件固定装置包括刚性盖板、刚性底板、紧固螺栓和带套筒紧固螺栓；

所述刚性盖板和所述刚性底板为上下平行设置，并通过所述紧固螺栓和所述带套筒紧固螺栓垂直穿过刚性盖板和刚性底板来进行连接。

所述的盾构管片接头抗渗性能试验装置，

所述刚性盖板为长方体状，距上表面边缘3-5cm处开有均匀分布的与紧固螺栓和带套筒紧固螺栓数量相匹配的打通的上螺栓孔，中间区域开有3个圆形孔，下表面在以所有上螺栓孔依次连接所形成的连线靠刚性盖板中央的一侧，开有一连续的上凹槽，以用于安装需测试的上接头止水条试件。

所述3个圆形孔，其中2个所述圆形孔上面分别焊有一圆形接口管，分别用于连接所述耐高压软管和所述压力传感器，另一圆形孔上设有一密封螺栓，以用于加压时排除试验台空腔内的空气，并在排空之后密封。

所述的盾构管片接头抗渗性能试验装置，

所述刚性底板为长方体状且与所述刚性盖板尺寸相同，沿四周均匀开有与刚性盖板上数量和位置均相同的下螺栓孔，上表面在以所有下螺栓孔依次连接所形成的连线靠刚性底板中央的一侧，开有一连续的下凹槽，在所述下螺栓孔和所述下凹槽之间设有连续的导流槽；

刚性底板上表面的下凹槽与所述刚性盖板下表面刻有的所述上凹槽位置和宽度一致，用于安装下接头止水条试件；

所述导流槽的内侧壁的顶端为向槽内部倾斜的坡面，导流槽底面为倾斜的导流坡，在导流坡坡度末端开有集水孔，用于收集试验过程中的渗漏水，并在所述集水孔处焊有软管接头，用于连接塑料软管。

所述的盾构管片接头抗渗性能试验装置，

所述紧固螺栓包括用于穿过刚性盖板和刚性底板的螺杆、设置于刚性盖板上表面用于配合螺杆紧固连接的螺母和设置于刚性盖板上表面和螺母之间的刚性垫片，所述刚性底板的下螺栓孔中设有用于匹配紧固螺栓的螺杆固定端头；

所述带套筒紧固螺栓包括用于穿过刚性盖板和刚性底板的螺杆、设置于刚性盖板上表面用于配合螺杆紧固连接的螺母、设置于螺母下方的套筒和设置于套筒和螺母之间的刚性垫片；

所述套筒外表面黏贴有应变传感器，用于检测试验过程中接头止水条试件的接触压力。

所述的盾构管片接头抗渗性能试验装置，

所述量测系统通过塑料软管与所述试验台上所述集水孔处的所述软管接头连接，并将所述塑料软管的另一端置于集水烧杯中，用于测量渗水量；

所述上接头止水条试件和所述下接头止水条试件安装完成后，在其接触面位置黏贴有酚酞试纸，所述的试验压力水中的添加有与酚酞试纸反应的指示剂，以检测试验过程中渗漏水的初始时刻和渗漏水位置。

所述的盾构管片接头抗渗性能试验装置，所述的上螺栓孔和下螺栓孔均为圆端形可调螺栓孔。

所述的盾构管片接头抗渗性能试验装置，所述刚性盖板上的上螺栓孔端部的长轴线与刚性盖板表面的长轴线平行，刚性底板上的下螺栓孔端部的长轴线与刚性盖板上的上螺栓孔端部的长轴线互相垂直。

所述的盾构管片接头抗渗性能试验装置，所述刚性盖板上的上螺栓孔端部的长轴线与刚性盖板表面的长轴线垂直，刚性底板上的下螺栓孔端部的长轴线与刚性盖板上的上螺栓孔端部的长轴线互相垂直。

本发明具有以下有益效果：

本发明的盾构管片接头抗渗性能试验装置，可实现多种橡胶止水条老化状态、多种接头接触状态以及多种受力状态下的盾构管片接头抗渗性能试验，操作简便，实用性强。可广泛用于水环境或液态环境下，橡胶条止水短期性能和长期性能的试验检测或研究。

下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的盾构管片结构抗渗性能试验装置的主视结构示意图；

图2是图1中的试验台刚性盖板俯视和仰视图；

图3是图1中的试验台刚性底板俯视和仰视图；

图4是图1中的试验台立面及剖面图；

图5是图1中的试验台侧视及剖面图。

附图标记说明

1、高压供水系统；11、耐高压软管；12、供水箱；13、压力机；14、塑料软管；2、试验台；21、接头止水条试件；211、上接头止水条试件；212、下接头止水条试件；22、压力水；23、刚性盖板231、上螺栓孔；232、圆形孔；233、上凹槽；234、接口管；235、密封螺栓；24、刚性底板；241、下螺栓孔；242、下凹槽；243、导流槽；244、坡面；245、导流坡；246、集水孔；247、软管接头；25、紧固螺栓；251、螺杆；252、螺母；253、刚性垫片；26、带套筒紧固螺栓；261、螺杆；262、螺母；263、刚性垫片；264、套筒；3、测量系统；31、电缆；32、应变传感器；33、压力传感器；34、采集仪；35、计算机；36、塑料软管；37、集水烧杯；38、酚酞试纸。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1所示，本发明的盾构管片接头抗渗性能试验装置，包括：高压供水系统1，用于提供试验压力水22；试验台2，用于安装试件21、提供压力水22作用空间以及实现管片接头接触状态的模拟；量测系统3，用于设置试验工况参数以及测量试验过程数据；所述加压系统1和所述试验台2采用耐高压软管11连接；所述量测系统通过电缆31将安装在所述试验台2上的应变传感器32、压力传感器33与记录仪34、计算机35连接。本发明的盾构管片接头抗渗性能试验装置操作简便、实用性强，可实现多种接触状态的盾构隧道接头抗渗性能的实验测试。

具体地，如图1所示，高压供水系统1包括供水箱12、水压机13；本实例实施过程中，供水箱12通过塑料软管14与水压机13连接，为试验过程水压机提供输入水；水压机13与试验台2通过耐高压软管11相连。

本发明中，如图1～图5所示，试验台2由刚性盖板23、刚性底板24、紧固螺栓25和带套筒紧固螺栓26组成；刚性盖板23和刚性底板24，通过12个所述紧固螺栓25和4个所述带套筒紧固螺栓26连接。

本实例实施过程中，刚性盖板23呈长方形，四周开有16个圆端形可调螺栓孔231，中间区域开有3个圆形孔232，下表面沿四周在可调螺栓孔231内侧，开有一“U”型的上凹槽233，用于安装上接头止水条试件211；3个圆形孔232，其中2个圆形孔232上面焊有一圆形接口管234，分别用于连接耐高压软管11和压力传感器33，余下的另一圆形孔232用于加压时，排除试验台空腔内的空气，之后，再用密封螺栓235拧紧密封；16个圆端形可调螺栓孔231，沿刚性盖板23四周均匀布置，且其长轴线与刚性盖板23长轴线垂直布置，与刚性底板24上的对应的圆端形螺栓孔241配合，可实现管片接头的多种接触状态错缝设置，具体错缝量可采用游标卡尺测量确定。

进一步地，刚性底板24与刚性盖板23尺寸相同，沿四周均匀开有16个圆端形可调螺栓孔241，上表面沿四周在所述可调螺栓孔241内侧，开有一“U”型的下凹槽242，在可调螺栓孔241和“U”型的下凹槽242之间设有沿四周布置的“U”型的导流槽243；16个圆端形可调螺栓孔241位置同刚性盖板23上的16个圆端形可调螺栓孔231一一对应，但布置方式为相互垂直，可实现不同接头接触状态错缝的均匀设置；“U”型下凹槽242与刚性盖板23下表面刻有的“U”型的上凹槽233位置和宽度一致，用于安装下接头止水条试件212；“U”型导流槽243，内侧壁顶面设为坡面244，底面设有导流坡245，在坡度末端开有集水孔246，用于收集试验过程中的渗漏水，并在所述集水孔处焊有软管接头247，用于连接塑料软管36。

更进一步地，紧固螺栓25由螺杆251、螺母252和刚性垫片253组成，且其螺杆固定端头隐藏于所述刚性底板24中；带套筒紧固螺栓26由螺杆261、螺母262、刚性垫片263和套筒264组成；套筒264安装于刚性垫片263和刚性盖板23之间，外表面黏贴有应变传感器32，用于控制试验过程中，接头止水条的接触压力。通过紧固螺栓25和带套筒紧固螺栓26的调节，配合游标卡尺测量，可实现接头张开量的控制。

本发明中，如图1所示，量测系统通过塑料软管36与试验台2上集水孔246处的软管接头247连接，并将塑料软管36的另一端置于集水烧杯37中，用于测量渗水量；上接头止水条试件211和下接头止水条试件212安装完成后，其接触面位置黏贴有酚酞试纸38，配合事先添加于水中的指示剂，用于检测试验过程中渗漏水的初始时刻和渗漏水位置。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、通过刚性盖板23和刚性底板24上的16个圆端形可调的上下螺栓孔相互垂直布置，可实现管片接头的多种接触状态错缝设置，具体错缝量可采用游标卡尺测量确定，操作简便、实用性强；

2、通过在套筒264外表面黏贴有应变传感器32，用于控制试验过程中，接头止水条的接触压力，实现了不同盾构接头受力状态下的抗渗性能测试；

3、通过紧固螺栓25和带套筒紧固螺栓26的调节，配合游标卡尺测量，可精确控制接头的张开量，实现了不同盾构接头张开位移条件下的抗渗性能测试；

4、通过刚性底板24上坡面244、导流坡245、导流槽243的设置，对渗流过程中渗漏量进行准确收集，以用于不同试验工况下接头渗漏速度的测试；

5、通过上接头止水条试件211和下接头止水条试件212接触面位置黏贴的酚酞试纸38，配合事先添加于水中的指示剂，实现了试验过程中渗漏水的初始时刻和渗漏水位置的检测。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种盾构管片接头抗渗性能试验装置，其特征在于，包括：

高压供水系统(1)，用于提供试验压力水(22)；

试验台(2)，用于安装试件(21)、提供压力水(22)作用空间以及实现管片接头接触状态的模拟；

量测系统(3)，用于设置试验工况参数以及测量试验过程数据；

所述的试验台(2)包括试件固定装置，所述的试件固定装置在固定试件后形成密闭的压力水作用空间，所述的试件固定装置的顶部设有连通至压力水作用空间的压力水入水口；

所述的高压供水系统(1)通过耐高压软管(11)连接试验台(2)的压力水入水口；

所述量测系统包括记录仪(34)和计算机(35)，以及安装在试验台上的应变传感器(32)和压力传感器(33)，所述的应变传感器(32)、压力传感器(33)和计算机分别通过电缆(31)与记录仪(34)通信连接；

所述的高压供水系统(1)包括供水箱(12)和水压机(13)；

所述的供水箱(12)通过塑料软管(14)与所述的水压机(13)连接，为水压机提供输入水；

所述的水压机(13)与试验台(2)通过耐高压软管(11)相连；

所述试验台(2)的试件固定装置包括刚性盖板(23)、刚性底板(24)、紧固螺栓(25)和带套筒紧固螺栓(26)；

所述刚性盖板(23)和所述刚性底板(24)为上下平行设置，并通过所述紧固螺栓(25)和所述带套筒紧固螺栓(26)垂直穿过刚性盖板(23)和刚性底板(24)来进行连接；

所述刚性盖板(23)为长方体状，距上表面边缘3-5cm处开有均匀分布的与紧固螺栓(25)和带套筒紧固螺栓数量相匹配的打通的上螺栓孔(231)，中间区域开有3个圆形孔(232)，下表面在以所有上螺栓孔(231)依次连接所形成的连线靠刚性盖板中央的一侧，开有一连续的上凹槽(233)，以用于安装需测试的上接头止水条试件(211)；

所述3个圆形孔(232)，其中2个所述圆形孔(232)上面分别焊有一圆形接口管(234)，分别用于连接所述耐高压软管(11)和所述压力传感器(33)，另一圆形孔(232)上设有一密封螺栓(235)，以用于加压时排除试验台空腔内的空气，并在排空之后密封。

2.根据权利要求1所述的盾构管片接头抗渗性能试验装置，其特征在于，

所述刚性底板(24)为长方体状且与所述刚性盖板(23)尺寸相同，沿四周均匀开有与刚性盖板(23)上螺栓孔(231)数量和位置均相同的下螺栓孔(241)，上表面在以所有下螺栓孔(241)依次连接所形成的连线靠刚性底板中央的一侧，开有一连续的下凹槽(242)，在所述下螺栓孔(241)和所述下凹槽(242)之间设有连续的导流槽(243)；

刚性底板(24)上表面的下凹槽(242)与所述刚性盖板(23)下表面刻有的所述上凹槽(233)位置和宽度一致，用于安装下接头止水条试件(212)；

所述导流槽(243)的内侧壁的顶端为向槽内部倾斜的坡面(244)，导流槽底面为倾斜的导流坡(245)，在导流坡(245)坡度末端开有集水孔(246)，用于收集试验过程中的渗漏水，并在所述集水孔处焊有软管接头(247)，用于连接塑料软管(36)。

3.根据权利要求1所述的盾构管片接头抗渗性能试验装置，其特征在于，

所述紧固螺栓(25)包括用于穿过刚性盖板(23)和刚性底板(24)的螺杆(251)、设置于刚性盖板(23)上表面用于配合螺杆紧固连接的螺母(252)和设置于刚性盖板(23)上表面和螺母之间的刚性垫片(253)，所述刚性底板(24)的下螺栓孔中设有用于匹配紧固螺栓的螺杆固定端头；

所述带套筒紧固螺栓(26)包括用于穿过刚性盖板(23)和刚性底板(24)的螺杆(261)、设置于刚性盖板(23)上表面用于配合螺杆紧固连接的螺母(262)、设置于螺母(262)下方的套筒(264)和设置于套筒(264)和螺母之间的刚性垫片(263)；

所述套筒(264)外表面黏贴有应变传感器(32)，用于检测试验过程中接头止水条试件的接触压力。

4.根据权利要求1所述的盾构管片接头抗渗性能试验装置，其特征在于，

所述量测系统通过塑料软管(36)与所述试验台(2)上集水孔(246)处的所述软管接头(247)连接，并将所述塑料软管(36)的另一端置于集水烧杯(37)中，用于测量渗水量；

上接头止水条试件(211)和下接头止水条试件(212)安装完成后，在其接触面位置黏贴有酚酞试纸(38)，所述的试验压力水(22)中的添加有与酚酞试纸反应的指示剂，以检测试验过程中渗漏水的初始时刻和渗漏水位置。

5.根据权利要求1或2所述的盾构管片接头抗渗性能试验装置，其特征在于，所述的上螺栓孔和下螺栓孔均为圆端形可调螺栓孔。

6.根据权利要求5所述的盾构管片接头抗渗性能试验装置，其特征在于，所述刚性盖板上的上螺栓孔(231)端部的长轴线与刚性盖板表面的长轴线平行，刚性底板上的下螺栓孔端部的长轴线与刚性盖板上的上螺栓孔(231)端部的长轴线互相垂直。

7.根据权利要求5所述的盾构管片接头抗渗性能试验装置，其特征在于，所述刚性盖板上的上螺栓孔(231)端部的长轴线与刚性盖板表面的长轴线垂直，刚性底板上的下螺栓孔端部的长轴线与刚性盖板上的上螺栓孔(231)端部的长轴线互相垂直。