[发明专利]隧道接缝防水性能试验装置及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及隧道工程领域，特别是涉及一种模拟采用双道弹性密封垫的盾构隧道管片接缝在通缝拼装工况下的环缝/纵缝的防水性能的试验装置及试验方法。

背景技术

盾构隧道是由钢筋混凝土管片拼装构成的，存在大量接缝，渗漏水往往在此处发生。近三十多年来，在使用高精度管片的基础上，采用弹性密封的原理、线状密封方式、密封材料预制成型的盾构隧道衬砌接缝防水方法，已被工程实践证明为合理可行。

随着国民经济的快速发展，越来越多的水底盾构隧道工程陆续修建，具有埋深大、水压高的特点。不同与一般地铁隧道，水底盾构隧道往往为城市道路隧道或铁路隧道，具有直径大、管片厚的特点。实际工程施工过程中一般采用单道弹性密封垫作为接缝防水方案，但该方案不能满足高水压的防水要求，因此，对于承受高水压的超大直径盾构隧道，需要设置双道防线进行防水。此外，输水/污水隧道等具有特殊用途的市政水工隧道，既要防止外水侵入，又要避免内水外渗。因此，对于承受内水压的盾构隧道，也需要设置双道防线进行防水。

对于盾构隧道，接缝防水采用在管片内外侧设置沟槽，沟槽中埋置弹性密封垫。在管片拼装过程中，通过拼装机及千斤顶初步压紧弹性密封垫，辅之以管片间的螺栓限制张开错位，以及后期的水土围压约束作用，从而达到防水的效果。

申请号为201010145789.1的中国发明专利说明书中公开了一种盾构隧道弹性密封垫“一字型”水密性检验装置，该检验装置在上下两块盖板的表面各自开矩形槽，将弹性密封垫封闭成框型后采用胶粘接在沟槽内，用螺栓将密封垫压紧，利用垫片模拟管片的不同张开量，同时在装置侧壁安装限位板，以模拟管片的错台情况。该装置有着下述明显缺陷：(1)目前盾构隧道管片以预制钢筋混凝土管片型式为主，该检验装置在实际检验过程中采用钢制盖板，上面设有钢沟槽，该装置不能反映弹性密封垫橡胶材料和混凝土沟槽的真实接触形态，因而试验结果与工程实际存在较大出入；(2)大量工程案例表明，由于施工阶段管片拼装机的施工偏差，以及运营阶段软土地层的差异沉降等多重因素的叠加，纵缝及环缝极易出现15mm的错位量，而限于盖板的尺寸，无法开展接缝大错位工况试验；(3)采用螺栓压紧模拟接缝张开量，垫片限位模拟接缝错位量，需手工调整测量，试验精度较低；(4)该发明专利定位于采用单道弹性密封垫防水的直径6m左右的地铁隧道，相应的盖板尺寸较小，无法科学评价采用双道弹性密封垫防水的直径10m以上的大直径越江隧道的防水能力。

由于现有的盾构隧道接缝防水多针对小直径、浅覆土、低水压的地铁隧道，其一般采用单道弹性密封垫的防水构造型式，双道弹性密封垫作为接缝防水方案尚处于设计实验阶段，国内外尚无可评价其防水性能的试验装置，所以亟需研制一种试验设置来定量分析双道弹性密封垫的防水能力。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的第一个技术问题在于提供一种隧道接缝防水性能试验装置，该装置可定量分析双道弹性密封垫的防水能力。

为实现上述目的，本发明提供一种隧道接缝防水性能试验装置，包括第一试模和第二试模，所述第一试模上由内到外依次设置第一水槽、第一内沟槽和第一外沟槽，所述第二试模上由内至外相应地依次设有第二水槽、第二内沟槽和第二外沟槽，所述第一内沟槽、第一外沟槽、第二内沟槽和第二外沟槽均呈封闭形状，且内部分别嵌有弹性密封垫，第一内沟槽内的弹性密封垫和第二内沟槽内的弹性密封垫相接触，形成内圈密封垫；第一外沟槽内的弹性密封垫和第二外沟槽内的弹性密封垫相接触，形成外圈密封垫；第一水槽和第二水槽位于内圈密封垫以内，形成中心水腔；内圈密封垫和外圈密封垫之间形成框形空隙；所述第一试模上设有用于测量中心水腔压力的水压表和用于探测感应框形空隙中水压存在时的孔隙水压力计，所述第一试模或第二试模上设有与所述中心水腔连通的注水通道；所述第一试模的上方和左右两侧各设有千斤顶，第二试模的下方和左右两侧各设有千斤顶。

进一步地，孔隙水压力计包括表头和压力计传感元件，所述压力计传感元件设置在所述框形空隙中。

进一步地，所述第一试模上设有预留测孔，所述压力计传感元件通过预留测孔与表头相连接。

进一步地，所述预留测孔为四个且中心轴对称设置，所述孔隙水压力计有四个，分别位于所述预留测孔内。

优选地，所述弹性密封垫的材质为遇水膨胀橡胶。

优选地，所述第一试模和第二试模均由钢筋混凝土制成。

本发明要解决的第二个技术问题在于提供一种使用上述隧道接缝防水性能试验装置进行防水性能试验的方法。

该试验方法包括以下步骤：