盾構(gòu)隧道管片縱縫抗?jié)B性能試驗系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種盾構(gòu)隧道管片縱縫抗?jié)B性能試驗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國新一輪城鎮(zhèn)化進程的穩(wěn)步推進，城市軌道交通已成為擴展城市物理空 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位變形。
[0003] 對于盾構(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現(xiàn)。由此可見，隧道接縫的抗?jié)B性能對于盾構(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維度上的防水密封，需要分別針對縱向接縫 和環(huán)向接縫進行抗?jié)B機理研究。
[0004] 縱觀國內(nèi)外盾構(gòu)隧道接縫防水相關(guān)試驗裝置，如同濟大學(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"水密性檢驗裝置（CN201010145789)，中南大學(xué)已公開的實 用新型專利一一盾構(gòu)管片接頭抗?jié)B性能試驗裝置（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，同時在裝置側(cè)壁安裝限位板，以模擬管片的錯臺情 況。上述專利均是小比例尺的室內(nèi)模型試驗，其本身就存在下述問題：
[0005] 1)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接觸性態(tài)，因而試驗結(jié)果與工程實際存在較大出入；
[0006] 2)大量工程案例表明，由于施工階段管片拼裝機的施工偏差，以及運營階段軟土 地層的差異沉降等多重因素的疊加，縱縫及環(huán)縫極易出現(xiàn)15mm的錯臺量，而限于蓋板的尺 寸，無法開展接縫大錯位工況試驗；
[0007] 3)采用螺栓壓緊模擬接縫張開量，墊片限位模擬接縫錯臺量，需手工調(diào)整測量，試 驗精度較低；
[0008] 4)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)評價采用雙道彈性密封墊防水的直徑IOm以上的大直徑越江隧道的防水能力；
[0009] 5)忽略了盾構(gòu)隧道縱縫和環(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，無法模擬鋼筋混凝土管片接縫實際的受力機制和接 觸狀態(tài)。
[0012] 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) 模型試驗難以準(zhǔn)確反映其真實可靠的防水密封機理，因此研發(fā)一種基于足尺管片接頭的盾 構(gòu)隧道縱縫抗?jié)B性能試驗裝置，對于推動盾構(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】

[0013] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種盾構(gòu)隧道管片縱縫抗 滲性能試驗系統(tǒng)，能夠模擬盾構(gòu)隧道管片縱縫在受力情況下的接縫張開變形及其滲水特性 的試驗裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中試驗裝置模擬試驗不符合實際情況的缺陷。
[0014] 為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種盾構(gòu)隧道管片縱縫抗?jié)B性能試 驗系統(tǒng)，采用如下技術(shù)方案：
[0015] -種盾構(gòu)隧道管片縱縫抗?jié)B性能試驗系統(tǒng)，包括兩個圓弧形的試驗管片和水壓加 載系統(tǒng)，其特征是，所述兩個試驗管片沿圓弧方向?qū)?，并由連接螺栓連接在一起，兩個試 驗管片的對接面之間形成縱縫，在縱縫中設(shè)有一圈彈性密封墊，所述彈性密封墊的內(nèi)圈圍 成一個水壓腔，其中一個試驗管片上設(shè)有注水孔道與水壓腔相連通，所述注水孔道與水壓 加載系統(tǒng)相連接；對接在一起的兩個試驗管片呈拱形地支撐在兩個支座上，其中至少一個 支座與X向加載作動器相連接，在兩個試驗管片的上方還設(shè)有Y向加載作動器。
[0016] 進一步地，所述X向加載作動器和Y向加載作動器均由液壓油缸提供加載力。
[0017] 進一步地，所述Y向加載作動器的上端固定，下端分別與兩個荷載分配梁相連接， 當(dāng)Y向加載作動器向下運動時，所述兩個荷載分配梁分別對應(yīng)與兩個試驗管片的頂部外弧 面相接觸。
[0018] 進一步地，還包括一個剛性框架，所述支座、X向加載作動器和Y向加載作動器均 安裝在剛性框架內(nèi)。
[0019] 進一步地，其中一個支座為固定支座，并與剛性框架固定連接；另一個支座為活動 支座，并與X向加載作動器相連接。
[0020] 進一步地，所述連接螺栓從水壓腔中穿過，連接螺栓的兩端設(shè)有螺栓密封墊圈。
[0021] 進一步地，所述兩個試驗管片的對接面上均開有框形溝槽，所述彈性密封墊嵌在 框形溝槽中。
[0022] 進一步地，所述水壓加載系統(tǒng)包括依次連接的水箱、加壓栗、閥門和壓力水罐，所 述壓力水罐通過水管與所述注水孔道相連接。
[0023] 進一步地，所述壓力水罐與注水孔道之間的水管上還設(shè)有水壓表。
[0024] 如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明的一種盾構(gòu)隧道管片縱縫抗?jié)B性能試驗系統(tǒng)，具有 以下有益效果：本發(fā)明提供一種盾構(gòu)隧道管片縱縫抗?jié)B性能試驗系統(tǒng)，其主要包括用于縱 縫抗?jié)B性能試驗的管片試件和水壓加載系統(tǒng)。本試驗系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確模擬盾構(gòu)隧道管片縱 縫在實際受力情況下的不同張開量、錯位量以及張開角，配合水壓加載系統(tǒng)能夠模擬盾構(gòu) 隧道管片縱縫在不同工況下的抗?jié)B能力，為隧道工程接縫抗?jié)B精細化設(shè)計提供定量參考依 據(jù)。
【附圖說明】
[0025] 圖1為盾構(gòu)隧道管片縱縫抗?jié)B性能試驗系統(tǒng)整體示意圖；
[0026] 圖2為管片加載裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖3為第一管片和第二管片連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖4為第一管片密封連接面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖5為第二管片密封連接面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖6為圖4的A-A剖視圖；
[0031] 圖7為圖5的B-B剖視圖。
[0032] 零件標(biāo)號說明

【具體實施方式】
[0034] 以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實 施方式加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離 本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
[0035] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種盾構(gòu)隧道管片縱縫抗?jié)B性能試驗系統(tǒng)，包括兩個圓 弧形的試驗管片和水壓加載系統(tǒng)2,兩個試驗管片沿圓弧方向?qū)樱⒂蛇B接螺栓171連接 在一起，兩個試驗管片的對接面之間形成縱縫，在縱縫中設(shè)有一圈彈性密封墊18,在其中一 個試驗管片上設(shè)置有與水壓加載系統(tǒng)2連接的注水通道，所述彈性密封墊18的內(nèi)圈圍成一 個水壓腔19,水壓加載系統(tǒng)2向試驗管片縱縫處的水壓腔19提供試驗用的具有一定壓力的 水。本發(fā)明所涉及的盾構(gòu)隧道管片縱縫抗?jié)B性能試驗系統(tǒng)還包括一個管片加載裝置1，管片 加載裝置1包括X向加載作動器14和Y向加載作動器15,用以向管片提供水平方向的加 載力和豎直方向的加載力，管片加載裝置1包括一個剛性框架11，剛性框架11與地面固 定連接，在剛性框架11上安裝有第一支座121和第二支座122,用以安裝第一管片161和 第二管片162,第一管片161和第二管片162呈拱形地支撐在兩個支座上，第一支座121和 第二支座122中至少有一個支座與X向加載作動器14連接，與X向加載作動器14連接的 支座與剛性框架11之間活動連接，可以在水平方向上朝另一支座運動。在本實施例中，第 一支座121在水平方向上與剛性框架11的左側(cè)豎直邊框固定連接，第一支座121的下端與 剛性框架11的底邊框固定連接，第一支座122下端與剛性框架11的底邊框活動連接，比如 可以在第二支座122下端設(shè)置滑座，在剛性框架11底邊框上設(shè)置滑軌，使第二支座122可 以朝第一支座121水平移動，在第二支座122的右邊設(shè)置有X向加載作動器14, X向加載作 動器14固定安裝在剛性框架11的右側(cè)豎直邊框上，X向加載作動器14的加載部位抵接在 第二支座122上，X向加載作動器14可以推動第二支座122,使第二支座122沿水平方向朝 第一支座121相對運動，對第一管片161和第二管片162施加水平方向的加載力。當(dāng)然，也 可以為第一支座121和第二支座122各設(shè)置一個固定在剛性框架11上的X向加載作動器 14,第一支座121和第二支座122均與剛性框架11活動連接，兩個X向加載作動器14可以 分別推動第一支座121和第二支座122作相對運動，對管片試件施加水平方向的加載力。
[0036] 如圖2所示，可以在剛性框架11底面上設(shè)置第一管片運輸車131和第二管片運輸 車132,第一管片運輸車131和第二管片運輸車132將管片運輸至第一支座121處和第二 支座122處，將第一管片161和第二管片162從管片運輸車上取下并分別安裝在第一支座 121和第二支座122上，第一管片161和第二管片162均包括密封面和連接面，密封面和連 接面為管片圓弧方向的兩個端面，第一支座121和第二支座122與管片連接的部位設(shè)置成 適應(yīng)管片安放的形狀，第一管片161和第二管片162的連接面分別與第一支座121和第二 支座122抵接，第一管片161和第二管片162的密封面相對接。
[0037] 如圖2所示，在第