本實用新型屬于隧道工程技術領域，涉及一種模擬水、土荷載作用的盾構隧道管環抗滲性能試驗裝置。

背景技術：

目前，盾構隧道襯砌結構大多數是由預制鋼筋混凝土管片和螺栓拼裝而成的，由于隧道襯砌結構構造方面的原因，盾構隧道襯砌存在接縫，盾構隧道接縫分為縱向接縫和環向接縫，在不良地質條件、周邊工程活動等因素作用下盾構隧道接縫有可能會出現張開變形及錯位變形。調查發現，大多數情況下水是通過縱縫和環縫向隧道內滲漏，除縱縫和環縫滲水之外，螺栓孔也存在漏水現象。滲漏水會對盾構隧道結構和地鐵運營安全造成威脅。目前盾構隧道抗滲性能試驗裝置主要測試接縫處彈性密封墊、嵌縫、螺栓孔、手孔封堵材料的極限抗滲能力，尚無測量一環或者多環管片滲水量的裝置，所以亟待研制一種試驗裝置定量測量一環及多環管片的滲水量。

技術實現要素：

本實用新型的目的就是提供一種模擬水、土荷載作用的盾構隧道管環抗滲性能試驗裝置，通過該試驗裝置能測量盾構隧道在模擬水、土荷載作用下管環的滲水量和管片張開量，用于解決現有技術中試驗裝置模擬試驗不符合實際的問題。本實用新型的目的可以通過以下的試驗方案來實現：

一種模擬水、土荷載作用的盾構隧道管環抗滲性能試驗裝置，用于由相鄰管片1密封連接構成的管環的抗滲性能試驗，包括水壓加載系統和多個液壓千斤頂4，其特征在于，在管環的外部固定有水囊2，所述的水壓加載系統與水囊2相連，用于對水囊2充水，水囊的內層開設有多排孔11，每排孔11的位置正對管環的一條相鄰管片接縫，在水囊2的外層布置有多塊土壓承壓板17和多塊水壓承壓板3；土壓承壓板17與管片1之間的水囊2的內層與外層緊貼，液壓千斤頂4的壓力通過土壓承壓板17作用在管片1上；水壓承壓板3與管片1之間的水囊2的內層與外層之間存在水，液壓千斤頂4的壓力通過水壓承壓板3作用在水囊2上。

與現有技術相比，本實用新型具有以下特點：本實用新型用上、下、左、右四個千斤頂模擬盾構隧道襯砌結構受到上、下、左、右四個方向的土荷載，用其余的千斤頂模擬盾構隧道結構所受的徑向的水荷載。水、土荷載加載量可以獨立調節，從而可以測試任意的水、土荷載組合對盾構隧道襯砌結構的影響。本試驗系統能夠測量模擬盾構隧道襯砌結構在實際受力情況下的管片的張開量，配合水壓加載系統能夠測量盾構隧道管環在不同工況下的滲水量，得到滲水量和管片張開量、水壓與管片張開量的關系，從而為隧道工程抗滲設計提供定量參考依據。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的結構示意圖；

圖2是水囊(充滿水)的俯視圖；

圖3是圖2的1-1剖視圖；

圖4是圖3中A處的局部放大圖；

圖5是管片縱縫連接結構示意圖；

圖中，1-鋼筋混凝土管片、2-水囊、3-水壓承壓板、4-液壓千斤頂、5-千斤頂固定梁、6-水箱、7-加壓泵、8-壓力水罐、9-閥門、10-水管、11-方孔、12-彈性密封墊、13-直螺栓、14-螺栓密封墊、15-手孔、16-注水通道、17-土壓承壓板。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例來對本實用新型進行說明。

如圖1所示，模擬水、土荷載作用的盾構隧道管環抗滲性能試驗裝置測試一環管片，每環管片有6塊管片組成。鋼筋混凝土管片1的接縫處有相對應的框形溝槽,該框形溝槽呈封閉形狀,且內部填充有彈性密封墊12。鋼筋混凝土管片1設有手孔15，手孔15中填有封堵材料。鋼筋混凝土管片1還設有螺栓孔，通過連接螺栓固定連接，連接螺栓為直螺栓13，直螺栓13底部設有螺栓密封墊14。在實驗時把水囊2套在鋼筋混凝土管片1上，在水囊2與鋼筋混凝土管片1接縫處設有一串具有一定間隔的方孔11，并在水囊2和鋼筋混凝土管片1接觸邊緣涂上防水膠。水囊注水通道16與水壓加載系統相連。水壓加載系統由水箱6、加壓泵7、壓力水罐8以及閥門9組成。壓力水罐8通過水管10與水囊2連接，每一個與水囊2連接的水管10都設有一個閥門9。在水囊2外圈有8片水壓承壓板3和4片土壓承壓板17，承壓板與水囊2接觸面設有橡膠板。在每塊承壓板外圈都設有一個液壓千斤頂4，本實例共采用12個液壓千斤頂4，承壓板和液壓千斤頂4固定連接。液壓千斤頂4固定在千斤頂固定梁5上，采用厚鋼板的基座為正方形，千斤頂固定梁5固定在基座上。

本實施例的模擬水、土荷載作用的盾構隧道管環抗滲性能試驗裝置在使用過程中需要與激光位移傳感、液壓千斤頂控制系統等設備配合使用。

下面對本實例所涉及的試驗流程進行說明：

1、首先將千斤頂固定梁5固定到基座的預定位置，接下來把與承壓板固定好的液壓千斤頂4固定到千斤頂固定梁5上。

2、將預先裝配好的一環鋼筋混凝土管片1吊裝到基座的預定位置。

3、將水囊套裝到管環預定位置，此時水囊內部方孔中央正對準鋼筋混凝土管片1接縫。通過水壓加載系統向水囊注水，通過控制與注水通道16相連水管10上的閥門9依次向水囊2的四個部分注水，注水完成后打開所有與注水通道16相連水管10上的閥門9，當帶刻度尺的壓力水罐充滿水時，記錄此時的刻度值，作為初始讀數，關閉與加壓泵7相連水管10上的閥門9。

4、使用控制系統控制液壓千斤頂4對水囊加壓以模擬實際盾構隧道所受到的水、土荷載，當發現漏水時維持荷載一段時間，記錄維持荷載期間壓力水罐刻度值，即可得知滲水量；利用激光位移傳感器可以測量鋼筋混凝土管片1接縫的張開量。通過對管環施加不同水、土荷載組合可以測得對應的滲水量和接縫張開量，從而得到滲水量和鋼筋混凝土管片1張開量、水壓與鋼筋混凝土管片1張開量的關系。