[发明专利]盾构隧道衬砌管片两道密封垫防水能力测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及盾构隧道技术领域，尤其是涉及一种盾构隧道衬砌管片两道密封垫防水能力测试装置及方法。

背景技术

盾构隧道衬砌管片接头是连接管片与管片之间的结构部位，是管片发生渗漏的薄弱环节。在隧道施工中，采用预制弹性密封材料的盾构隧道接缝防水已被大量工程实践实践证明合理可行。

弹性密封材料防水法具体原理如下:在管片内外侧设置沟槽并安装弹性密封垫，在管片拼装后，采用千斤顶压紧弹性密封垫，从而达到相应的防水效果。

从理论上来讲，采用单道弹性密封垫可以满足结构防水要求，然而在实际工程中，由于施工中不可避免会出现局部的管片错台，严重时可引起密封垫沟槽混凝土局部剥落，导致接缝出现局部的渗漏现象。此外，考虑到隧道纵断面穿越复杂岩土环境的影响，当结构位于含水率高且渗透系性很强的地层时，一旦发生漏水，隧道结构的安全性能将得不到保证。因此，从减少管片衬砌结构渗漏水机率，以及确保工程与周边环境安全出发，在高水压条件下推荐采用双道防水方案。

现有的两道防水的试验装置较少，主要在传统的防水试验装置上设置两道封闭的沟槽，嵌入弹性密封垫，通过中心注水，用以模拟高压水依此穿越两道防水密封垫的工况。该装置主要有如下缺陷：实际的工况下，盾构隧道接缝两道弹性密封垫的张开量与压缩量是由接头的受力状态来确定的，无论接头承受正弯矩还是负弯矩，受压侧的防水密封垫的必然是紧密贴合，而处在受拉侧的防水密封垫必然有一定的张开量，而已有的两道防水密封垫试验装置，其两道密封垫保持同步的压缩量变化，其受力状态本质上是相同的。因此，无法科学的模拟实际管片接头受力状态下两道防水密封垫的防水效果。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种盾构隧道衬砌管片两道密封垫防水能力测试装置及方法。本发明专利将主要解决真实受力状态下双道防水性能试验，用于定量分析双道弹性密封垫的防水性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种盾构隧道衬砌管片两道密封垫防水能力测试装置，所述的装置包括上部试模和下部试模，所述的上部试模由内而外依次设置上部内沟槽和上部外沟槽，所述的下部试模由内而外依次设置下部内沟槽和下部外沟槽，所述的上部内沟槽、上部外沟槽、下部内沟槽和下部外沟槽内均设有弹性密封垫，所述的上部外沟槽内圈为平面或设有矩形凹槽或矩形凸台，所述的下部外沟槽内圈为平面或设有矩形凹槽或矩形凸台。

当上部外沟槽内圈设有矩形凹槽时，所述的下部外沟槽内圈为平面；

当上部外沟槽内圈设有矩形凹槽时，所述的下部外沟槽内圈设有矩形凹槽；

当上部外沟槽内圈设有矩形凸台时，所述的下部外沟槽内圈为平面；

当上部外沟槽内圈设有矩形凸台时，所述的下部外沟槽内圈设有矩形凸台；

当上部外沟槽内圈为平面时，所述的下部外沟槽内圈设有矩形凸台；

当上部外沟槽内圈为平面时，所述的下部外沟槽内圈设有矩形凹槽。

所述的上部试模和下部试模通过螺栓连接，所述的上部试模和下部试模上均设有螺栓孔。可以进行上部试模和下部试模间的错位设置。

所述的上部内沟槽与下部内沟槽中的弹性密封垫相接触，形成内圈防水密封垫，所述的上部外沟槽与下部外沟槽中的弹性密封垫相接触，形成外圈防水密封垫。

所述的内圈防水密封垫之内为第一密封腔，内圈防水密封垫和外圈防水密封垫之间形成第二密封腔。

所述第一密封腔、第二密封腔内均安装有进水通道、排水通道和水压计。

所述上部内沟槽、下部内沟槽、上部外沟槽、下部外沟槽均呈封闭状。

一种采用上述任一所述的一种盾构隧道衬砌管片两道密封垫防水能力测试装置的测试方法，该方法包括以下步骤：

S1、根据试验工况确定弹性密封垫所需张开量，根据张开量设置矩形凹槽或矩形凸台，控制上部内沟槽和下部内沟槽间的间距以及上部外沟槽和下部外沟槽间的间距；

S2、在上部内沟槽、上部外沟槽、下部内沟槽和下部外沟槽上分别安装弹性密封垫；

S3、拼装两块钢板试模，使两块钢板试模的错位量达到设定值后，拧紧螺栓；

S4、打开装置上的分别位于第一密封腔和第二密封腔的两套排气阀门，从两个进水口注水，至两个排气口有水流出，关闭第二密封腔进水通道和排水通道，关闭第一密封腔的排水通道；

S5、从第一密封腔的进水通道继续进行注水，至第一密封腔的水压计读数稳定，将此时第一密封腔水压计的读数作为该工况下内圈防水密封垫的耐压值；