盾構(gòu)隧道管片環(huán)縫抗?jié)B性能試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種試驗(yàn)裝置，尤其是涉及一種盾構(gòu)隧道管片環(huán)縫抗?jié)B性能試驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國新一輪城鎮(zhèn)化進(jìn)程的穩(wěn)步推進(jìn)，城市軌道交通已成為擴(kuò)展城市物理空間，方便人民群眾出行的重要方式。而作為城市軌交系統(tǒng)核心的區(qū)間隧道，大量采用盾構(gòu)工法。目前盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)多為預(yù)制鋼筋混凝土管片通過連接螺栓拼接而成，由于管片接縫的構(gòu)造特性，接縫剛度和承載力遠(yuǎn)低于管片本身的剛度和承載力，是隧道受力的薄弱環(huán)節(jié)，尤其是處于淤泥質(zhì)軟土這類側(cè)壓力系數(shù)小的地層，在周邊工程活動(dòng)的影響下極易發(fā)生較大的接縫轉(zhuǎn)角變形、接縫張開變形和接縫錯(cuò)位變形。
[0003]對(duì)于盾構(gòu)隧道，滲漏水一直是困擾地鐵結(jié)構(gòu)安全和正常運(yùn)營的突出難題。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)滲漏水均發(fā)生于管片接縫部位，而接縫的防水密封一般采用粘貼在靠近管片外弧面的彈性密封墊來實(shí)現(xiàn)。由此可見，隧道接縫的抗?jié)B性能對(duì)于盾構(gòu)隧道的可靠服役至關(guān)重要。盾構(gòu)隧道的接縫可劃分為縱向接縫(管片-管片)和環(huán)向接縫(襯砌環(huán)-襯砌環(huán))。因此，為保證盾構(gòu)隧道在橫向和縱向兩個(gè)維度上的防水密封，需要分別針對(duì)縱向接縫和環(huán)向接縫進(jìn)行抗?jié)B機(jī)理研究。
[0004]縱觀國內(nèi)外盾構(gòu)隧道接縫防水相關(guān)試驗(yàn)裝置，如同濟(jì)大學(xué)已公開的發(fā)明專利一一盾構(gòu)隧道彈性密封墊“一字型”水密性檢驗(yàn)裝置(CN201010145789)，中南大學(xué)已公開的實(shí)用新型專利一一盾構(gòu)管片接頭抗?jié)B性能試驗(yàn)裝置(CN104075854A)，提出了在上下兩塊鋼制蓋板上各自開矩形槽，將彈性密封墊封閉成框型后采用膠粘接在溝槽內(nèi)，用螺栓將密封墊壓緊，利用墊片模擬管片的不同張開量，同時(shí)在裝置側(cè)壁安裝限位板，以模擬管片的錯(cuò)臺(tái)情況。上述專利均是小比例尺的室內(nèi)模型試驗(yàn)，其本身就存在下述問題:
[0005]I)前盾構(gòu)隧道管片以預(yù)制鋼筋混凝土管片型式為主，采用鋼溝槽不能反映彈性密封墊橡膠材料和混凝土溝槽的真實(shí)接觸性態(tài)，因而試驗(yàn)結(jié)果與工程實(shí)際存在較大出入；
[0006]2)大量工程案例表明，由于施工階段管片拼裝機(jī)的施工偏差，以及運(yùn)營階段軟土地層的差異沉降等多重因素的疊加，環(huán)縫及環(huán)縫極易出現(xiàn)15mm的錯(cuò)臺(tái)量，而限于蓋板的尺寸，無法開展接縫大錯(cuò)位工況試驗(yàn)；
[0007]3)采用螺栓壓緊模擬接縫張開量，墊片限位模擬接縫錯(cuò)臺(tái)量，需手工調(diào)整測(cè)量，試驗(yàn)精度較低；
[0008]4)該發(fā)明專利定位于采用單道彈性密封墊防水的直徑6m左右的地鐵隧道，相應(yīng)的蓋板尺寸較小，無法科學(xué)評(píng)價(jià)采用雙道彈性密封墊防水的直徑1m以上的大直徑越江隧道的防水能力；
[0009]5)忽略了盾構(gòu)隧道環(huán)縫和環(huán)縫的連接及構(gòu)造的差異性，籠統(tǒng)地將兩種不同接縫的抗?jié)B性態(tài)混為一談；
[0010]6)不能模擬實(shí)際鋼筋混凝土管片接縫在不同張開角下的防水能力。
[0011]7)基于鋼模夾具的防水試驗(yàn)，無法模擬鋼筋混凝土管片接縫實(shí)際的受力機(jī)制和接觸狀態(tài)。
[0012]此外，通過對(duì)國內(nèi)外相關(guān)專利和文獻(xiàn)的調(diào)研，并未發(fā)現(xiàn)可針對(duì)隧道環(huán)縫防水密封能力進(jìn)行分析評(píng)價(jià)的試驗(yàn)裝置。
[0013]綜上所述，鑒于盾構(gòu)隧道管片接縫復(fù)雜的受力狀態(tài)和接觸性態(tài)，小比例尺的室內(nèi)模型試驗(yàn)難以準(zhǔn)確反映其真實(shí)可靠的防水密封機(jī)理，因此研發(fā)盾構(gòu)隧道管片環(huán)縫抗?jié)B性能試驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)于推動(dòng)盾構(gòu)隧道防水技術(shù)領(lǐng)域的深入發(fā)展至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的盾構(gòu)隧道管片環(huán)縫抗?jié)B性能試驗(yàn)系統(tǒng)。
[0015]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0016]盾構(gòu)隧道管片環(huán)縫抗?jié)B性能試驗(yàn)系統(tǒng)，包括:
[0017]用于環(huán)縫抗?jié)B性能試驗(yàn)的管片試件，位于框架內(nèi)，
[0018]水壓加載組件，包括經(jīng)水管依次連接的供水箱、水壓機(jī)及帶刻度尺的儲(chǔ)水槽，
[0019]觀測(cè)記錄子組件，包括激光位移傳感器和數(shù)字化近景攝影測(cè)量設(shè)備。
[0020]所述的管片試件由A型管片及B型管片組合構(gòu)成，
[0021]所述的A型管片由通過環(huán)向彎螺栓連接的兩片管片組成，兩片管片的對(duì)接面之間形成縱縫，管片在相應(yīng)接觸面上開有縱向溝槽，在縱縫中設(shè)有一圈彈性密封墊，
[0022]所述的B型管片為兩片通過縱向斜螺栓連接A型管片的管片，對(duì)接面之間形成環(huán)縫，管片在相應(yīng)的接觸面上開有環(huán)向溝槽，在環(huán)縫中設(shè)有一圈彈性密封墊;該彈性密封墊的內(nèi)圈圍成一個(gè)水壓腔。
[0023]所述的B型管片上設(shè)有與水壓加載組件聯(lián)通的注水孔道。
[0024]所述的注水孔道埋設(shè)在B型管片內(nèi)部，在管片外弧面上通過螺栓孔與水壓加載組件相連作為壓力水入水口。
[0025]所述的管片試件在環(huán)縫和縱縫接觸面上分別設(shè)置環(huán)向溝槽和縱向溝槽并粘貼彈性密封墊，形成密閉的壓力水作用空間。
[0026]所述的水壓機(jī)與帶刻度尺的儲(chǔ)水槽之間的水管上設(shè)有閥門，水管在靠近管片試件一側(cè)預(yù)留有螺栓孔，通過該螺栓孔與水壓表相連。
[0027]所述的激光位移傳感器連接在框架頂梁的下表面，該激光位移傳感器的信號(hào)輸出端與加載作動(dòng)器的位移信號(hào)輸入端連接，所述的加載作動(dòng)器的控制輸出端分別與X向加載作動(dòng)器的控制輸入端、Y向加載作動(dòng)器的控制輸入端和Z向加載作動(dòng)器的控制輸入端對(duì)應(yīng)連接。
[0028]所述的X向加載作動(dòng)器、Y向加載作動(dòng)器、Z向加載作動(dòng)器控制管片試件在三個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)。
[0029]所述的數(shù)字化近景攝影測(cè)量設(shè)備由兩臺(tái)高像素?cái)?shù)碼單反相機(jī)、三腳架以及四只攝影燈箱組成。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0031]I)可利用常規(guī)的管片接頭力學(xué)性能試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行加載，完成盾構(gòu)隧道襯砌管片環(huán)縫的防水性能試驗(yàn)，充分挖掘既有試驗(yàn)設(shè)備的潛力；
[0032]2)采用盾構(gòu)隧道現(xiàn)有鋼模進(jìn)行試驗(yàn)管片構(gòu)件的制作，不僅能保證試驗(yàn)管片構(gòu)件與實(shí)際隧道管片制作精度的一致性，保證了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，而且減少了試件的鋼模加工成本，縮短了試驗(yàn)時(shí)間；
[0033]3)克服了室內(nèi)小比例尺模型試驗(yàn)與實(shí)際盾構(gòu)隧道環(huán)縫接觸狀態(tài)不吻合、精度低、誤差大等缺點(diǎn)，試驗(yàn)結(jié)果更加真實(shí)可靠。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖2為管片加載組件的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖3為管片加載組件的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖4為管片加載組件的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖5為管片試件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖6為管片試件A-1環(huán)縫接觸面示意圖(靠管片試件B-1側(cè))；
[0040]圖7為管片試件A-1環(huán)縫接觸面示意圖(靠管片試件B-2側(cè))；
[0041 ]圖8為管片試件A-1縱縫接觸面示意圖；
[0042]圖9為管片試件A-1內(nèi)弧面示意圖；
[0043]圖10為管片試件A-2環(huán)縫接觸面示意圖(靠管片試件B-1側(cè))；
[0044]圖11為管片試件A-2環(huán)縫接觸面示意圖(靠管片試件B-2側(cè))；
[0045]圖12為管片試件A-2縱縫接觸面示意圖；
[0046]圖13為管片試件A-2內(nèi)弧面示意圖；
[0047]圖14為管片試件B-1環(huán)縫接觸面示意圖；
[0048]圖15為管片試件B-1內(nèi)弧面