[发明专利]模拟暗挖隧道密贴下穿既有结构的主动顶升装置及方法

说明书

本发明公开了一种模拟暗挖隧道密贴下穿既有结构的主动顶升装置及方法，包括实验箱，实验箱的顶部固定有用于向试验箱内加入土体的料斗，所述的料斗底部设置卸料口，且料斗在驱动装置的驱动下能沿着实验箱顶部运动；在实验箱内固定有顶升装置，所述的顶升装置用于向预埋在箱体内的既有结构施加向上的顶升力，所述的顶升装置于控制系统相连，用于控制其顶升力的大小及顶升的顺序。

技术领域

本发明属于轨道交通工程领域，具体涉及一种模拟暗挖隧道下穿既有隧道主动顶升装置及方法。

背景技术

新建隧道密贴下穿既有隧道施工复杂，既有结构沉降控制难度大，掌握新建隧道密贴下穿既有隧道施工力学行为对提升隧道施工安全具有重要意义。模型试验是探明新建隧道密贴下穿既有隧道施工力学行为的有效方法，而目前尚无模拟新建隧道密贴下穿既有隧道主动托换的试验装置。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种模拟暗挖隧道密贴下穿既有结构的主动顶升装置及方法，该装置旨在模拟开挖隧道下穿既有隧道时、顶升支护过程中既有结构的变化规律。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种模拟暗挖隧道密贴下穿既有结构的主动顶升装置，包括实验箱，实验箱的顶部固定有用于向试验箱内加入土体的料斗，所述的料斗底部设置卸料口，且料斗在驱动装置的驱动下能沿着实验箱顶部运动；在实验箱内固定有顶升装置，所述的顶升装置用于向预埋在箱体内的既有结构施加向上的顶升力，所述的顶升装置于控制系统相连，用于控控制其顶升力的大小及顶升的顺序。

作为进一步的技术方案，在实验箱底部内安装有若干纵横交错的滑轨，所述的顶升装置底部安装有与滑轨配合的滑块。

作为进一步的技术方案，所述滑块内设有卡槽和移动块，滑块的侧面设有紧固螺栓，通过调节紧固螺栓可以调节移动块与滑块内侧面的距离，实现滑块在滑轨上的固定。

作为进一步的技术方案，所述的顶升装置的顶部设有轴力计。

作为进一步的技术方案，所述顶升装置的顶部还设有磁性吸座，所述的磁性吸座与钢板相连。

作为进一步的技术方案，所述的驱动装置包括电机，在试验箱的顶部四个角上设有链轮，在试验箱的其中一个侧面也设有链轮，所述的电机通过传动链以及链轮驱动所述的料斗在试验箱顶部来回运动。

第二方面，本发明实施例基于上述的模拟暗挖隧道密贴下穿既有结构的主动顶升实验装置，还提供了一种实验方法，包括以下步骤：

步骤1确定隧道开挖的走向，并由此确定顶升支撑装置的位置；

步骤2将顶升装置固定在步骤1中确定的位置，要求顶升支撑装置的顶端应当高于开挖隧道的底部，将顶升支撑装置连接至控制箱，将顶升支撑装置的轴力连接至采集仪；

步骤3固定顶升支撑装置后，通过料斗往实验箱内添加土体；

步骤4.加土加至既有结构底面深度时，放入既有结构，在放入后应使既有结构保持水平；固定既有结构后，继续加土，直至土体表面达到对应位置；

步骤5打开箱体的活门，进行隧道的开挖工作，将隧道开挖区划分为四个区段，按照由内到外的顺序进行开挖；每一区段的开挖完成后，通过控制箱控制相应位置的顶升支撑装置进行顶升；在顶部即将抵住既有结构时，在顶升支撑装置的顶部固定钢板，再继续顶升，直至支撑装置抵住既有结构底面。在无顶升装置支撑的土体下面施加一层石灰模拟初期支护，防止土体下落干扰实验；

步骤6重复步骤5中的施工过程，直至开挖区的开挖与顶升过程全部完成；

步骤7.实验完成后，对轴力计的数据进行采集，并最终得出新建隧道密贴下穿既有隧道施工力学行为。