[实用新型]一种盾构下穿既有地铁隧道模拟沉降控制装置

说明书

本实用新型公开了一种盾构下穿既有地铁隧道模拟沉降控制装置，包括内部填充有模拟土层的透明模型箱、用于给所述模拟土层施压紧实的压紧装置，还包括位于所述模拟土层内的挖掘模拟装置、模拟注浆系统、既有线模拟装置、模拟装置监测系统与土层监测系统，将多个彩钢球嵌设于模拟土层中作为用于观测是否发生沉降位移的土层监测系统，彩钢球的使用，在不增加成本的基础上，调整丰富了监测系统，达到了能够直观、明显地观察到土层沉降位移变化的效果。

技术领域

本实用新型涉及一种盾构下穿既有地铁隧道模拟沉降控制装置。

背景技术

随着城市地铁网络的迅速发展，不可避免地会遇到盾构下穿既有地铁运营线的情况。盾构近距离下穿既有地铁运营线时，会对既有地铁隧道产生不均匀沉降、管片模型开裂、轨道高差以及渗水漏水等影响，给既有地铁运营安全带来较大风险，除此之外，盾构下穿对地表建筑也带来一定的沉降变形风险。故有必要针对盾构下穿既有地铁时施工情况进行模拟，预测可能发生的施工问题，从而优化盾构下穿施工时的施工措施，保证既有地铁运营安全，避免损伤地表建筑物。

现有技术中已有一些盾构下穿既有地铁隧道模拟装置，其主要是模拟盾构掘进过程，通过布置的监测及数据采集系统获得模拟数据，从而得到对应工况下的影响规律。

但在模拟盾构掘进过程中，没有考虑壁后注浆对地层及既有隧道的影响，模拟的地层应力条件也存在一定的差异，对于整个模拟施工过程，未设置直观的观察环境。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种盾构下穿既有地铁隧道模拟沉降控制装置，在模拟过程中能够实现盾构施工过程中，能够直观、明显的观察到土层的沉降位移变化的情况。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种盾构下穿既有地铁隧道模拟沉降控制装置，包括内部填充有模拟土层的透明模型箱、用于给所述模拟土层施压紧实的压紧装置，还包括位于所述模拟土层内的挖掘模拟装置、模拟注浆系统、既有线模拟装置、模拟装置监测系统与土层监测系统；

其中，所述既有线模拟装置位于所述挖掘模拟装置的上方，且两者呈空间交叉状；

所述土层监测系统包括嵌设于模拟土层中用于观测是否发生沉降位移的多个彩钢球；

所述透明模型箱底部相对两侧部固定设置有半圆型始发钢套筒与半圆型接收钢套筒，所述始发钢套筒固定于所述透明模型箱内部，所述接收钢套筒固定于所述透明模型箱外部。

在某些实施方式中，所述模拟土层是由透明砂制作而成的，多个所述彩钢球构成多条分别沿着平行于所述既有线模拟装置的长度方向延伸分布的横向观测带，以及构成临近所述接收钢套筒并沿着铅垂方向延伸分布的纵向观测带。

在某些实施方式中，所述模拟装置监测系统包括设置于所述始发钢套筒顶部的土压力计，所述土压力计上通过电接线连接有数据采集端口。

在某些实施方式中，所述模拟装置监测系统还包括设置于所述既有线模拟装置的轴线对应的顶部和底部上的多个位移计、设置于所述既有线模拟装置外壁左右两侧的多个应变片，多个所述位移计、多个所述应变片分别沿既有线模拟装置的长度方向均匀分布，所述既有线模拟装置为聚氯乙烯空心圆柱硬管，位移计和应变片通过电接线连接有数据采集端口。

在某些实施方式中，所述挖掘模拟装置包括能够由所述始发钢套筒向接收钢套筒之间的掘进的盾壳模型、多环管片模型，所述盾壳模型为半圆形钢管，所述管片模型为半圆形聚乙烯硬管，所述管片模型的外径、所述盾壳模型外径都小于所述始发钢套筒、所述接收钢套筒内径。

在某些实施方式中，所述模拟注浆系统包括多根软管，每环所述管片模型内沿环向设置有三个模拟注浆口，相应的所述软管能够通过所述模拟注浆口伸入所述模拟土层中。

在某些实施方式中，述透明模型箱四个角部沿其深度方向设置刻度线。