CN106940233B - 一种地下结构防水测试综合试验平台及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地下结构防水测试综合试验平台及其试验方法。本发明包括地下结构主体装置，还包括将所述地下结构主体装置包围在其中的外包围结构装置，所述地下结构主体装置和外包围结构装置之间设有用于充填含水土体或水体的空腔；所述地下结构主体装置中设置有至少一个防水薄弱位置。本发明采用将各类防水薄弱位置集中设置在一个地下结构主体装置中，不但真实地模拟了地下结构所处的地下环境，而且可通过一次性试验检测各类防水薄弱位置的防水效果，具有试验装置经济、测试功能全面等优点。本发明为集中测试地下结构防水薄弱位置的防水效果提供了经济可靠的试验平台，可广泛应用于各类防水细部构造措施的防水效果测试，具有广阔的工程应用前景。

Description

一种地下结构防水测试综合试验平台及其试验方法

技术领域

本发明属于地下结构防水测试技术领域，具体涉及一种地下结构防水测试综合试验平台及其试验方法。

背景技术

近年来，随着我国城市建设的快速发展，高层及超高层建筑、人防工程和市政道路建设规模不断扩大，使得建筑地下室、地下建筑、人防工程和市政地下通道的工程项目越来越多，且埋深越来越深，然而这些建筑物却不同程度地受到地下渗漏的威胁。渗漏水是建筑地下室和市政地下通道常见的质量问题之一。

在地下结构中，变形缝、后浇带、施工缝以及穿墙管道等细部构造处是防水的薄弱位置，渗漏问题一般都是在这类位置首先出现。

目前规范中虽然规定了这些部位的防水构造措施，但难以评价其实际的防水效果。特别是在这些部位承受外部荷载作用之后，在具有一定程度损伤情况下，很难评价这些构造措施是否能够继续保持原来的防水效果。特别是在使用了新的防水构造、防水材料的情况下，就需要在较为真实的外部环境作用下测试其防水情况，了解其防水效果。

对于地下结构的防水构造及防水材料的真实防水性能，很少有相关的综合性试验结果可以参照。比如建筑结构设计院根据规范设计防水构造，生产防水材料的企业则只会单独测试相应防水材料的防水性能，而不会测试防水材料应用到防水构造上之后的整体结构的防水性能。因此，除了现场实测，现阶段缺乏能够测试地下结构真实防水性能的试验手段和装置。

发明内容

为了克服和避免现有技术中的不足之处，本发明提出一种地下结构防水测试综合试验平台。本试验平台可以实现在较为真实的情况下测试地下结构中防水构造的防水能力，从而使相关设计人员在测试结果的基础上可以进行针对性的改进，最终使得地下结构防水能力得到进一步的改进和提高。

为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：

一种地下结构防水测试综合试验平台，本系统包括地下结构主体装置，还包括将所述地下结构主体装置包围在其中的外包围结构装置，所述地下结构主体装置和外包围结构装置之间设有用于充填含水土体或水体的空腔；所述地下结构主体装置中设置有至少一个防水薄弱位置。

优选的，所述地下结构主体装置的底部设置有用于支撑在所述地下结构主体装置和外包围结构装置之间的液压顶升加载装置。

优选的，所述地下结构主体装置的墙体之间设置有液压顶推加载装置。

优选的，所述防水薄弱位置为变形缝、后浇带、施工缝和穿墙管道中的一种或多种。

优选的，所述液压顶升加载装置均布在所述地下结构主体装置的底面上。

优选的，所述液压顶升加载装置设置在所述地下结构主体装置的墙体转角处。

优选的，所述防水薄弱位置以及所述地下结构主体装置的设定位置处埋设有传感器，所述传感器与数据采集装置相连接，所述数据采集装置与数据处理及显示装置相连接。

作为本发明的一种优选方案，所述地下结构主体装置在与所述防水薄弱位置相对应的底部均设置有渗水储存槽。

作为本发明的另一种优选方案，所述地下结构主体装置在其内部的底板上设有紧贴墙体布置的接水凹槽，所述接水凹槽与设置在地下结构主体装置中的渗水储存槽相连通。

本发明还提供了一种用于前述地下结构防水测试综合试验平台的试验方法，其包括如下步骤：

S1，制备好地下结构主体装置和外包围结构装置，所述地下结构主体装置坐落于外包围结构装置中，所述地下结构主体装置中设置有防水薄弱位置，在所述地下结构主体装置以及防水薄弱位置处设置各类防水细部构造；在地下结构主体装置的底部与外包围结构装置之间设置液压顶升加载装置，同时在地下结构主体装置的墙体之间设置液压顶推加载装置；

S2，在地下结构主体装置和外包围结构装置之间的空腔中填入土体，之后向土体中注水，注水量根据试验方案预定的水头逐级注入，从而对地下结构主体装置施加工作应力，测试地下结构主体装置及防水薄弱位置在静水环境中的防水性能和渗漏特性；

S3，通过控制装置控制液压顶升加载装置的出力，使得地下结构主体装置的设定位置点处于不同高度处，模拟试验设定的不均匀沉降水平，测试在不均匀沉降作用下地下结构主体装置及防水薄弱位置的防水性能和渗透特性；

S4，通过控制装置控制液压顶推加载装置的出力，使得地下结构主体装置的墙体中设置的各个防水薄弱位置部位处于不同程度的损伤水平，表现在各类防水薄弱位置处从形成局部微裂纹直至贯通裂缝，从而测试在各级外部作用下防水薄弱位置处的防水细部构造的防水性能和渗透特性。

本发明的有益效果在于：

1)本发明中设置有模拟地下建筑结构的地下结构主体装置，所述地下结构主体装置可采用常规钢筋混凝土结构；本发明还在前述地下结构主体装置的外侧设有外包围结构装置，所述外包围结构装置为上部设置为敞口状的半封闭结构，所述地下结构主体装置坐落于外包围结构装置中。试验时在地下结构主体装置和外包围结构装置之间的空腔中填入含水土体，从而本发明真实地模拟了地下结构所处的地下环境，有利于获得真实的防水测试结果。

2)本发明还在地下结构主体装置中设置有至少一个防水薄弱位置，所述防水薄弱位置包括但不限于变形缝、后浇带、施工缝和穿墙管道，即本发明可以将地下结构中常见的防水细部构造均集中设置于地下结构主体装置中，从而一次试验即可获得多个防水细部构造的防水测试结果，从而本发明中的整个装置成为一个综合试验平台，极大地提高了试验效率。

3)本发明的扩展性好，即本发明在制作地下结构主体装置时可以添加或减少相应的防水薄弱位置或防水措施，从而可以更为针对性地测试相关防水细部构造地防水功能。

4)本发明在所述地下结构主体装置和外包围结构装置之间设置有液压顶升加载装置，所述液压顶升加载装置布设在地下结构主体装置的底板和外包围结构装置的底板之间，当然，液压顶升加载装置既可以均匀地布设在地下结构主体装置的底板下侧，也可以有选择性的布置在地下结构主体装置的特定位置，此特定位置可以是设有防水细部构造的防水薄弱位置，也可以是地下结构主体装置的墙体转角位置。所述液压顶升加载装置与控制装置相连接，工作人员通过控制装置来调节不同位置的液压顶升加载装置的输出，从而可模拟地下结构主体装置的不均匀沉降，有助于研究不均匀沉降引起的地下结构渗漏问题。

5)本发明在所述地下结构主体装置的墙体之间设置有液压顶推加载装置，所述液压顶推加载装置与控制装置相连接，工作人员通过控制装置来调节不同位置的液压顶推加载装置的输出，使得设置在地下结构主体装置中的墙体上的各个防水薄弱位置可处于不同程度的损伤水平，从而能够比较真实反映地下结构在外部作用引发内部构造和材料损伤后的真实的防水效果。

6)综上所述，为了对处于真实地下环境以及同时承受外部荷载作用的情况下，检验现有以及新的地下防水薄弱位置的真实防水能力，本发明提供了一种地下结构防水测试综合试验平台。本试验平台包括以常用钢筋混凝土结构组成的地下结构主体装置、外包围结构装置，所述地下结构主体装置、外包围结构装置二者之间设有用于充填含水土体或水体的空腔。在地下结构主体装置中设置各类防水薄弱位置，通过向所述空腔中填入含水土体或水体来模拟真实的外部环境，通过液压顶升加载装置和/或液压顶推加载装置模拟基础不均匀沉降和结构受力，可以实现在较为真实的情况下测试地下结构防水薄弱位置的防水能力，继而在测试结果的基础上可以进行针对性的改进，使得地下结构防水能力得到进一步的改进和提高。

附图说明

图1、2均是本发明中地下结构防水测试综合试验平台结构示意图。

图3是图1的A-A剖视图。

图中的标记含义如下：

10-地下结构主体装置 11-液压顶升加载装置 12-变形缝

13-后浇带 14-施工缝 15-穿墙管道 16-渗水储存槽

17-液压顶推加载装置 18-接水凹槽

20-外包围结构装置 30-空腔

40-数据采集装置 50-数据处理及显示装置

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1～3所示，一种地下结构防水测试综合试验平台，包括处于内圈的模拟地下结构的地下结构主体装置10，还包括设置在外圈的外包围结构装置20。所述地下结构主体装置10和外包围结构装置20均为符合《地下工程防水技术规范》所规定材料制备的钢筋混凝土结构。所述模拟地下结构的地下结构主体装置10与外包围结构装置20的具体尺寸，在制作时可根据实际需要进行调整。

如图1、2所示，本实施例中的所述地下结构主体装置10中设置变形缝12、后浇带13、施工缝14和穿墙管道15共四种防水薄弱位置，设置位置可根据实际需要进行调整。当然，所述防水薄弱位置也可以根据实际情况进行添加或减少。

变形缝12、后浇带13、施工缝14和穿墙管道15等防水薄弱位置的防水细部构造详见现有技术，此处不再赘述。

如图3所示，本实施例在地下结构主体装置10的底板与外包围结构装置20的底板之间设置有液压顶升加载装置11，本实施例还在地下结构主体装置10的墙体之间设置有液压顶推加载装置17，所述液压顶升加载装置11与液压顶推加载装置17均与控制装置相连接，从而可实现主动调节加载功能，用于模拟不均匀沉降以及外部荷载作用。

如图1、2所示，本实施例在设置了防水薄弱位置的部位埋设有相应的传感器，本实施例还在地下结构主体装置10的设定位置处也埋设有传感器，通过将前述传感器与数据采集装置40相连接，并使数据采集装置40和数据处理及显示装置50相连接，可以获得试验过程中地下结构主体装置10的内力与变形情况。

如图1所示，所述地下结构主体装置10在与所述防水薄弱位置相对应的底部均设置有渗水储存槽16。当然也可以如图2所示，所述地下结构主体装置10在其内部的底板上设有紧贴墙体布置的接水凹槽18，所述接水凹槽18与设置在地下结构主体装置10中的渗水储存槽16相连通。

下面结合具体的试验过程对本发明做进一步详细描述。

第一步，制备好地下结构主体装置10和外包围结构装置20，所述地下结构主体装置10坐落于外包围结构装置20中，所述地下结构主体装置10中设置有防水薄弱位置，在所述地下结构主体装置10以及防水薄弱位置处设置各类防水细部构造；在地下结构主体装置10的底部与外包围结构装置20之间设置液压顶升加载装置11，同时在地下结构主体装置10的墙体之间设置液压顶推加载装置17；

第二步，在地下结构主体装置10和外包围结构装置20之间的空腔30中填入土体，之后向土体中注水，注水量根据试验方案预定的水头逐级注入，从而对地下结构主体装置10施加工作应力，测试地下结构主体装置10及防水薄弱位置在静水环境中的防水性能和渗漏特性；

第三步，通过控制装置控制液压顶升加载装置11的出力，使得地下结构主体装置10的设定位置点处于不同高度处，模拟试验设定的不均匀沉降水平，测试在不均匀沉降作用下地下结构主体装置10及防水薄弱位置的防水性能和渗透特性；

第四步，通过控制装置控制液压顶推加载装置17的出力，使得地下结构主体装置10的墙体中设置的各个防水薄弱位置部位处于不同程度的损伤水平，表现在各类防水薄弱位置处从形成局部微裂纹直至贯通裂缝，从而测试在各级外部作用下防水薄弱位置处的防水细部构造的防水性能和渗透特性。

Claims (6)

1.一种地下结构防水测试综合试验平台，其特征在于：本平台包括地下结构主体装置（10），还包括将所述地下结构主体装置（10）包围在其中的外包围结构装置（20），所述地下结构主体装置（10）和外包围结构装置（20）之间设有用于充填含水土体或水体的空腔（30）；所述地下结构主体装置（10）中设置有至少一个防水薄弱位置；

所述地下结构主体装置（10）的底部设置有用于支撑在所述地下结构主体装置（10）和外包围结构装置（20）之间的液压顶升加载装置（11）；

所述地下结构主体装置（10）的墙体之间设置有液压顶推加载装置（17）；

所述防水薄弱位置为变形缝（12）、后浇带（13）、施工缝（14）和穿墙管道（15）中的一种或多种；

所述地下结构主体装置（10）在其内部的底板上设有紧贴墙体布置的接水凹槽（18），所述接水凹槽（18）与设置在地下结构主体装置（10）中的渗水储存槽（16）相连通。

2.如权利要求1所述的一种地下结构防水测试综合试验平台，其特征在于：所述液压顶升加载装置（18）均布在所述地下结构主体装置（10）的底面上。

3.如权利要求1所述的一种地下结构防水测试综合试验平台，其特征在于：所述液压顶升加载装置（18）设置在所述地下结构主体装置（10）的墙体转角处。

4.如权利要求1所述的一种地下结构防水测试综合试验平台，其特征在于：所述防水薄弱位置以及所述地下结构主体装置（10）的设定位置处埋设有传感器，所述传感器与数据采集装置（40）相连接，所述数据采集装置（40）与数据处理及显示装置（50）相连接。

5.如权利要求1或4所述的一种地下结构防水测试综合试验平台，其特征在于：所述地下结构主体装置（10）在与所述防水薄弱位置相对应的底部均设置有渗水储存槽（16）。

6.一种如权利要求1所述的地下结构防水测试综合试验平台的试验方法，其特征在于包括如下步骤：

S1，制备好地下结构主体装置（10）和外包围结构装置（20），所述地下结构主体装置（10）坐落于外包围结构装置（20）中，所述地下结构主体装置（10）中设置有防水薄弱位置，在所述地下结构主体装置（10）以及防水薄弱位置处设置各类防水细部构造；在地下结构主体装置（10）的底部与外包围结构装置（20）之间设置液压顶升加载装置（11），同时在地下结构主体装置（10）的墙体之间设置液压顶推加载装置（17）；

S2，在地下结构主体装置（10）和外包围结构装置（20）之间的空腔（30）中填入土体，之后向土体中注水，注水量根据试验方案预定的水头逐级注入，从而对地下结构主体装置（10）施加工作应力，测试地下结构主体装置（10）及防水薄弱位置在静水环境中的防水性能和渗漏特性；

S3，通过控制装置控制液压顶升加载装置（11）的出力，使得地下结构主体装置（10）的设定位置点处于不同高度处，模拟试验设定的不均匀沉降水平，测试在不均匀沉降作用下地下结构主体装置（10）及防水薄弱位置的防水性能和渗透特性；

S4，通过控制装置控制液压顶推加载装置（17）的出力，使得地下结构主体装置（10）的墙体中设置的各个防水薄弱位置部位处于不同程度的损伤水平，表现在各类防水薄弱位置处从形成局部微裂纹直至贯通裂缝，从而测试在各级外部作用下防水薄弱位置处的防水细部构造的防水性能和渗透特性。

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