[实用新型]一种盾构隧道管片纵缝抗渗性能试验系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种盾构隧道管片纵缝抗渗性能试验系统。

背景技术

随着我国新一轮城镇化进程的稳步推进，城市轨道交通已成为扩展城市物理空间，方便人民群众出行的重要方式。而作为城市轨交系统核心的区间隧道，大量采用盾构工法。目前盾构隧道衬砌结构多为预制钢筋混凝土管片通过连接螺栓拼接而成，由于管片接缝的构造特性，接缝刚度和承载力远低于管片本身的刚度和承载力，是隧道受力的薄弱环节，尤其是处于淤泥质软土这类侧压力系数小的地层，在周边工程活动的影响下极易发生较大的接缝转角变形、接缝张开变形和接缝错位变形。

对于盾构隧道，渗漏水一直是困扰地铁结构安全和正常运营的突出难题。调查发现，绝大多数渗漏水均发生于管片接缝部位，而接缝的防水密封一般采用粘贴在靠近管片外弧面的弹性密封垫来实现。由此可见，隧道接缝的抗渗性能对于盾构隧道的可靠服役至关重要。盾构隧道的接缝可划分为纵向接缝(管片-管片)和环向接缝(衬砌环-衬砌环)。因此，为保证盾构隧道在横向和纵向两个维度上的防水密封，需要分别针对纵向接缝和环向接缝进行抗渗机理研究。

纵观国内外盾构隧道接缝防水相关试验装置，如同济大学已公开的发明专利——盾构隧道弹性密封垫“一字型”水密性检验装置(CN201010145789)，中南大学已公开的实用新型专利——盾构管片接头抗渗性能试验装置(CN104075854A)，提出了在上下两块钢制盖板上各自开矩形槽，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。上述专利均是小比例尺的室内模型试验，其本身就存在下述问题：

1)前盾构隧道管片以预制钢筋混凝土管片型式为主，采用钢沟槽不能反映弹性密封垫橡胶材料和混凝土沟槽的真实接触性态，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的错台量，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台量，需手工调整测量，试验精度较低；

4)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；

5)忽略了盾构隧道纵缝和环缝的连接及构造的差异性，笼统地将两种不同接缝的抗渗性态混为一谈；

6)不能模拟实际钢筋混凝土管片接缝在不同张开角下的防水能力。

7)基于钢模夹具的防水试验，无法模拟钢筋混凝土管片接缝实际的受力机制和接触状态。

综上所述，鉴于盾构隧道管片接缝复杂的受力状态和接触性态，小比例尺的室内模型试验难以准确反映其真实可靠的防水密封机理，因此研发一种基于足尺管片接头的盾构隧道纵缝抗渗性能试验装置，对于推动盾构隧道防水技术领域的深入发展至关重要。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种盾构隧道管片纵缝抗渗性能试验系统，能够模拟盾构隧道管片纵缝在受力情况下的接缝张开变形及其渗水特性的试验装置，用于解决现有技术中试验装置模拟试验不符合实际情况的缺陷。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种盾构隧道管片纵缝抗渗性能试验系统，采用如下技术方案：

一种盾构隧道管片纵缝抗渗性能试验系统，包括两个圆弧形的试验管片和水压加载系统，其特征是，所述两个试验管片沿圆弧方向对接，并由连接螺栓连接在一起，两个试验管片的对接面之间形成纵缝，在纵缝中设有一圈弹性密封垫，所述弹性密封垫的内圈围成一个水压腔，其中一个试验管片上设有注水孔道与水压腔相连通，所述注水孔道与水压加载系统相连接；对接在一起的两个试验管片呈拱形地支撑在两个支座上，其中至少一个支座与X向加载作动器相连接，在两个试验管片的上方还设有Y向加载作动器。

进一步地，所述X向加载作动器和Y向加载作动器均由液压油缸提供加载力。

进一步地，所述Y向加载作动器的上端固定，下端分别与两个荷载分配梁相连接，当Y向加载作动器向下运动时，所述两个荷载分配梁分别对应与两个试验管片的顶部外弧面相接触。

进一步地，还包括一个刚性框架，所述支座、X向加载作动器和Y向加载作动器均安装在刚性框架内。