[发明专利]适用于盾构地中对接的冻结加固模拟试验方法及装置

说明书

技术领域

本发明关于一种试验方法，尤其是指一种适用于盾构地中对接的冻结加固模拟试验方法及装置。

背景技术

地铁隧道的施工方法主要包括盾构法、明挖法、矿山法等。其中，盾构法是一种施工过程中依靠盾构自身的刚性支护，不断地在利用刀盘开挖土体，并在盾构尾部进行管片拼装和壁后注浆的隧道施工方法。由于盾构法具有机械化程度高、施工速度快和对周围环境扰动小等优势，因此已经成为城市地铁建设采用较多的施工方法。

在国内以往的盾构工程中，每条隧道大多使用一台盾构机掘进，在接收井内进行盾构机的拆卸和分解。但是有些工程由于种种原因，不能一次到达盾构接收井，这时就要采用盾构地中对接技术。

目前国内盾构相向掘进、利用地下对接技术修建隧道的工程实例很少，相对于贯通掘进工作面，盾构地中对接施工需要解决两大难点问题，一是对接精度的控制，首先要保证隧道贯通误差满足规范要求，其次保证盾构地中对接相对误差，以保证相向两台盾构外壳顺利进行联体焊接；二是对接工作面的稳定性，以确保洞内盾构解体的安全。用冻结法加固对接处，可以保证对接处接口封闭，冻结帷幕可以抵抗外界的水土压力及渗漏，保证对接施工的安全。

由于盾构地中对接施工设计可参考的案例很少，盾构地中对接工程所涉及的影响因素也非常复杂，采用理论分析或数值模拟的方式研究盾构地中对接技术有一定的局限性。

发明内容

有鉴于上述问题，本发明提供了一种适用于盾构地中对接的冻结加固模拟试验方法，包括一第一盾构机模型与一第二盾构机模型，以及包括以下步骤：

（1）在地下离邻近建筑地基一定距离的位置，开挖一冻土试验箱，将所述第一盾构机模型以及所述第二盾构机模型覆盖在内；

（2）在所述第一盾构机模型以及所述第二盾构机模型的壳体上设置复数个冻结管；

（3）在所述第一盾构机模型以及所述第二盾构机模型的壳体内表面及外表面上布置复数个应变花；

（4）在所述第一盾构机模型以及所述第二盾构机模型的壳体上各焊接至少一根钢筋，并在所述钢筋上布置一土体压力盒以及一温度传感器；

（5）在所述冻土试验箱内进行填土，并使土体固结；

（6）通过一冻结装置将各所述冻结管连接成一冻结管路；

（7）开始冻结，并进行数据采集与分析。

进一步的，在步骤（2）之后，还包括步骤：对所述冻结管进行水压试验，测试压力在0.3MPa情况下，经半小时后的压力下降值。

进一步的，在步骤（3）中，还包括步骤：在所述第一盾构机模型以及所述第二盾构机模型的壳体内表面上的所述应变花的测试位置5cm范围内布置应变计，以校核所述应变花的测试效果

进一步的，在步骤（5）中，填土过程中每20cm至40cm用打夯机夯实，填土完毕后，使土固结0.5至1.5个月。

进一步的，在步骤（6）中，所述冻结装置包括一盐水箱与复数个盐水泵，并通过复数个供回液管路将所述盐水箱、所述盐水泵、以及各所述冻结管连接成所述冻结管路。

进一步的，所述冻结管上设有阀门。

进一步的，在步骤（7）中，还包括步骤：用风机强制通风，观察所述所述第一盾构机模型以及所述第二盾构机模型的壳体上各测点的温度变化情况，并进行数据采集与分析。

本发明还提供了一种适用于盾构地中对接的冻结加固模拟试验装置，包括一第一盾构机模型与一第二盾构机模型，以及：

一冻土试验箱，将所述第一盾构机模型以及所述第二盾构机模型覆盖在内；

复数个冻结管，设置于所述第一盾构机模型以及所述第二盾构机模型的壳体上；

复数个应变花，设置于所述第一盾构机模型以及所述第二盾构机模型的壳体内表面及外表面上；

至少一根钢筋，焊接于所述第一盾构机模型以及所述第二盾构机模型的壳体上，且在所述钢筋上布置有一土体压力盒以及一温度传感器；

一冻结装置，将各所述冻结管连接成一冻结管路。

进一步的，所述土体压力盒为振弦式土体压力盒，所述温度传感器为铜－康铜热电偶，且

在所述第一盾构机模型以及所述第二盾构机模型的壳体内表面上的所述应变花的测试位置5cm范围内还布置有应变计。

进一步的，所述冻结装置包括一盐水箱与复数个盐水泵，并通过复数个供回液管路将所述盐水箱、所述盐水泵、以及各所述冻结管连接成所述冻结管路，并在所述冻结管上设置阀门。