[实用新型]一种盾构竖井垂直顶升模型试验装置

说明书

本实用新型公开了一种盾构竖井垂直顶升模型试验装置，包括顶管隧道、盾构隧道、顶升系统、箱体、土体以及监测系统；顶管隧道包括被对称切割后的若干个管节，盾构隧道的端部设有便于放置顶管的半圆形开口，顶管的直径侧平齐盾构隧道的一侧端面，盾构隧道包括若干顺序拼接的管环，各个管环包括圆形阵列拼接的管片；顶升系统安装在盾构隧道内用于承托顶管，顶升系统包括伸缩件，伸缩件的上端连接顶管，伸缩件的下端连接盾构隧道的内壁；箱体收纳盾构隧道、顶管隧道和顶升系统，箱体在一对正对的侧壁上设置开孔，盾构隧道的首尾两端贴合在侧壁的开孔位置，顶管隧道的直径侧贴合侧壁，箱体内其他位置填充土体；监测系统包括监测土体位移变化的第一监测装置和监测盾构隧道变形和应力的第二监测装置。

技术领域

本实用新型涉及地下建筑工程领域，特别是涉及一种盾构竖井垂直顶升模型试验装置。

背景技术

盾构隧道施工过程中常遇盾构机通过竖井的情况，尤其在电力、输水等市政管道盾构施工中，因井的间距相对小，上述现象更为凸显，盾构机每过一个竖井都涉及到盾构进出洞的问题，若采用常规先开挖竖井后隧道施工的方案，需要做大量的进出洞辅助措施，风险大且工期长。相比之下，先隧道施工后开挖竖井的先隧后井施工法很好的弥补了常规方案存在的不足，并具有造价低、地面交通干扰少等特点，因此进几年在各类工程中得到了愈来愈多的应用。

先隧后井工法盾构隧道实施后，垂直顶升开挖法是形成竖井最为经济合理的方案。

竖井垂直顶升施工过程中，盾构隧道上覆、下卧土层的扰动特性决定了垂直顶升时顶进力大小与土层加工范围，盾构管片变形特征则影响着隧道结构的安全性和耐用性；当前土体扰动特性及加固范围主要依靠经验判断，管片变形可通过简化理论估算，然而实际工程条件极为复杂，通过经验和简化理论计算所得数值准确率低且离散性大，因此运动试验模拟至关重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种盾构竖井垂直顶升试验装置，用于模拟竖井垂直顶升过程中土体与结构的力学相应规律，可模拟不同结构地形和地质条件，为竖井垂直顶升施工力学行为研究提供一个平台。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种盾构竖井垂直顶升模型试验装置，包括顶管隧道、盾构隧道、顶升系统、箱体、土体以及监测系统；顶管隧道包括被对称切割后的若干个管节，盾构隧道的端部设有便于放置顶管的半圆形开口，顶管的直径侧平齐盾构隧道的一侧端面，盾构隧道包括若干顺序拼接的管环，各个管环包括圆形阵列拼接的管片；顶升系统安装在盾构隧道内用于承托顶管，顶升系统包括伸缩件，伸缩件的上端连接顶管，伸缩件的下端连接盾构隧道的内壁；箱体收纳盾构隧道、顶管隧道和顶升系统，箱体在一对正对的侧壁上设置开孔，盾构隧道的首尾两端贴合在侧壁的开孔位置，顶管隧道的直径侧贴合侧壁，箱体内其他位置填充土体；监测系统包括监测土体位移变化的第一监测装置和监测盾构隧道变形和应力的第二监测装置。

作为上述方案的改进，顶升系统还包括止推架和反力扩散块，反力扩散块固定在盾构隧道内，止推架和伸缩件的下端连接反力扩散块，止推架的上端临时地承托顶管。

作为上述方案的改进，盾构隧道在半圆形开口处可拆卸地设置有开口管片，开口管片盖住顶管隧道的上端。

作为上述方案的改进，第一监测装置包括呈网格状分布的栅栏以及设置在栅栏内部交点上的位移监测点，各个位移监测点均贴合箱体的侧壁。

作为上述方案的改进，箱体贴合顶管的该侧侧壁设为透明玻璃，栅栏为的材料为木条，位移监测点为塑料片，透明玻璃的外侧设置有对应栅栏初始安装时的走线布局的刻度。

作为上述方案的改进，塑料片与透明玻璃之间设有润滑油。

作为上述方案的改进，第二监测装置包括若干应变计和若干位移计，应变计绕盾构隧道的开口环环形分布并安装在相邻两环管片上，位移计水平和竖直设置并安装在盾构隧道内部。