CN108362444A - 一种盾构隧道密封垫防水性能试验装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构隧道密封垫防水性能试验装置及使用方法，该装置包括上盖板、下盖板以及用于连接上盖板和下盖板的连接组件，上盖板和下盖板上均设有注浆注水槽和环状的密封沟槽，且注浆注水槽位于密封沟槽的内侧，当上盖板与下盖板相对放置后，两个密封沟槽之间形成用于容纳密封垫的空间，两个注浆注水槽之间形成用于注浆和注水的空间，还包括与注浆注水槽连通的注浆系统和注水系统。本发明考虑了挡水条失效时浆液与密封垫发生接触并对密封垫产生侵蚀作用，模拟了密封垫在不同接触工况、不同水压条件下，注浆浆液侵蚀作用对密封垫防水性能的影响，该模拟测试更加接近密封垫实际使用工况，操作简便，实用性强。

Description

一种盾构隧道密封垫防水性能试验装置及使用方法

技术领域

本发明涉及隧道防水技术领域，具体涉及一种模拟注浆侵蚀作用下盾构隧道密封垫防水性能试验装置及使用方法。

背景技术

盾构施工时为填充管片与地层的间隙需要进行同步注浆作业，同时为阻挡地层泥砂、同步注浆浆液以及盾尾密封油脂等，在管片外延均贴有挡水条。通常情况下挡水条是可以有效阻挡同步注浆浆液与管片密封垫接触，但在挡水条发生失效时，同步注浆浆液会与密封垫接触，并对密封垫产生侵蚀作用。

现有技术中大多是针对单纯水作用条件下的密封垫防水性能测试，并未考虑同步注浆浆液对密封垫的侵蚀作用。为研究注浆侵蚀作用下盾构隧道密封垫的防水性能，故急需研发一套操作简便、实用性强的试验装置，以用于研究盾构隧道管片接缝密封垫在注浆侵蚀作用条件下的接触状态以及防水性能。

发明内容

本发明目的在于：为了研究盾构隧道管片接缝密封垫在注浆侵蚀作用条件下的接触状态以及防水性能，提供一种盾构隧道密封垫防水性能试验装置，该装置在进行防水性能试验时，考虑了挡水条失效时注浆浆液与密封垫发生接触并对密封垫产生侵蚀作用，从而模拟了密封垫在不同接触工况、不同水压条件下，注浆浆液侵蚀作用对密封垫防水性能的影响，操作简便，实用性强。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种盾构隧道密封垫防水性能试验装置，包括上盖板、下盖板以及用于连接上盖板和下盖板的连接组件，所述上盖板和下盖板上均设有注浆注水槽和环状的密封沟槽，且注浆注水槽位于密封沟槽的内侧，当上盖板与下盖板相对放置后，两个密封沟槽之间形成用于容纳密封垫的空间，两个注浆注水槽之间形成用于注浆和注水的空间，还包括与注浆注水槽连通的注浆系统和注水系统。

本发明通过设置上盖板和下盖板以及连接组件，并在上盖板和下盖板上均设置注浆注水槽和环状的密封沟槽，使用时可以通过改变上盖板和下盖板的间隙和错位，实现对密封沟槽内密封垫张开量与错位量的调整，同时通过注浆系统和注水系统向注浆注水槽内进行注浆注水，以便测试密封垫防水性能，该装置在进行防水性能试验时，考虑了挡水条失效时注浆浆液与密封垫发生接触并对密封垫产生侵蚀作用，从而模拟了密封垫在不同接触工况、不同水压条件下，注浆浆液侵蚀作用对密封垫防水性能的影响，该模拟测试更加接近密封垫实际使用工况，操作简便，实用性强。

作为本发明的优选方案，所述注浆系统包括储浆箱、注浆泵以及导浆管，所述注浆泵分别与储浆箱、注浆注水槽通过导浆管相连通。该注浆系统使浆液从储浆箱经过注浆泵加压后进入注浆注水槽内，浆液与密封垫发生接触并对密封垫产生侵蚀作用，使测试更加接近密封垫实际使用工况，该注浆系统结构简单，使用操作时管路连接方便。

作为本发明的优选方案，所述注水系统包括储水箱、水压泵以及导水管，所述水压泵分别与储水箱、注浆注水槽通过导水管相连通。该注水系统使水从储水箱经过水压泵加压后注入注浆注水槽内，以便测试在不同水压条件下，注浆浆液侵蚀作用对密封垫防水性能的影响，该注水系统结构简单，使用操作时管路连接方便。

作为本发明的优选方案，所述注浆系统和注水系统中还对应设有注浆压力表、水压表。通过设置注浆压力表和水压表，以便监测试验过程中的注浆压力、试验水压力参数。

作为本发明的优选方案，所述连接组件包括多个螺杆、螺母以及垫片，所有的螺杆沿上盖板和下盖板的边缘分布。通过沿上盖板和下盖板的边缘设置多组螺杆、螺母以及垫片，便于调整上盖板和下盖板的间隙和错位，从而设定密封垫张开量与错位量，以便模拟密封垫的不同接触工况。

作为本发明的优选方案，所述上盖板和下盖板呈正方形板状结构，且上盖板上还设有与注浆注水槽连通的注浆排气孔和注水排气孔。

作为本发明的优选方案，所述注水排气孔内安装有用于注浆时密封注水排气孔，同时形成注水腔体的注水腔体成型阀。通过在注水排气孔内设置注水腔体成型阀，其可以在注浆时密封注水排气孔，待浆液凝固后取出注水腔体成型阀，即可形成注水腔体，有利于改善压力注水难度。

作为本发明的优选方案，所述密封沟槽为正方形环状结构，且密封沟槽断面与密封垫相适配，从而使密封垫在受到上盖板和下盖板传递来的压力时能够与密封沟槽更好地接触贴合。

作为本发明的优选方案，所述注浆注水槽为正方形凹槽，且凹槽中心与密封沟槽中心重合，从而使密封垫内侧受到的注浆浆液侵蚀作用以及试验水压作用效果一致。

本发明还提供一种盾构隧道密封垫防水性能试验装置的使用方法，包括以下步骤：

a、将密封垫置于上盖板和下盖板上密封沟槽内，并连接试验管路；

b、调整上盖板和下盖板的间隙和错位，以设定密封垫张开量与错位量，完成后通过连接组件对上盖板和下盖板进行固定；

c、通过注浆系统对注浆注水槽进行注浆作业；

d、待浆液凝固后进行注水作业；

e、观察装置密封性，并开始逐级增压注水测试防水性能。

本方法通过将密封垫置于上盖板和下盖板上密封沟槽内，同时通过调整上盖板和下盖板的间隙和错位，以设定密封垫张开量与错位量，并通过注浆系统对注浆注水槽进行注浆作业，待浆液凝固后进行逐级增压注水作业，以便测试密封垫防水性能，该试验装置考虑了浆液对密封垫产生的侵蚀作用，模拟了密封垫在不同接触工况、不同水压条件下，注浆浆液侵蚀作用对密封垫防水性能的影响，该模拟测试更加接近密封垫实际使用工况。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置上盖板和下盖板以及连接组件，并在上盖板和下盖板上均设置注浆注水槽和环状的密封沟槽，使用时可以通过改变上盖板和下盖板的间隙和错位，实现对密封沟槽内密封垫张开量与错位量的调整，同时通过注浆系统和注水系统向注浆注水槽内进行注浆注水，以便测试密封垫防水性能，该装置在进行防水性能试验时，考虑了挡水条失效时注浆浆液与密封垫发生接触并对密封垫产生侵蚀作用；

2、本方法通过将密封垫置于上盖板和下盖板上密封沟槽内，同时通过调整上盖板和下盖板的间隙和错位，以设定密封垫张开量与错位量，并通过注浆系统对注浆注水槽进行注浆作业，待浆液凝固后进行逐级增压注水作业，以便测试密封垫防水性能，该试验装置考虑了浆液对密封垫产生的侵蚀作用，模拟了密封垫在不同接触工况、不同水压条件下，注浆浆液侵蚀作用对密封垫防水性能的影响，该模拟测试更加接近密封垫实际使用工况，该方法模拟了密封垫在不同接触工况、不同水压条件下，注浆浆液侵蚀作用对密封垫防水性能的影响，模拟测试更加接近密封垫实际使用工况，操作简便，实用性强。

附图说明

图1为本发明盾构隧道密封垫防水性能试验装置整体示意图。

图2为图1中的上盖板断面图。

图3为图2的仰视图。

图4为图1中的下盖板断面图。

图5为图4的俯视图。

图6是本发明中的试验装置注浆后示意图。

图7是本发明中的试验装置注水测试示意图。

图中标记：1-储浆箱，11-储浆箱出浆口，2-注浆泵，21-注浆泵进浆口，22-注浆泵出浆口，23-导浆管，3-水压泵，31-水压泵进水口，32-水压泵出水口，33-导水管，4-储水箱，41-储水箱出水口，5-螺杆，51-螺母，52-垫片，53-固定孔，6-下盖板，7-上盖板，71-注浆排气孔，72-注水排气孔，73-注浆排气阀，74-注水排气阀，75-注水腔体成型阀，8-水压表，81-注浆压力表，9-密封沟槽，91-密封垫，92-注浆注水槽。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例提供一种盾构隧道密封垫防水性能试验装置；

如图1-图7所示，本实施例中的盾构隧道密封垫防水性能试验装置，包括上盖板7、下盖板6以及用于连接上盖板和下盖板的连接组件，所述上盖板7和下盖板6上均设有注浆注水槽92和环状的密封沟槽9，且注浆注水槽位于密封沟槽的内侧，当上盖板与下盖板相对放置后，两个密封沟槽9之间形成用于容纳密封垫91的空间，两个注浆注水槽之间形成用于注浆和注水的空间，还包括与注浆注水槽连通的注浆系统和注水系统。

本实施例中，所述注浆系统包括储浆箱1、注浆泵2以及导浆管23，所述注浆泵2分别与储浆箱1、注浆注水槽92通过导浆管23相连通。所述储浆箱1用于储存试验浆液，在储浆箱1底部设有储浆箱出浆口11；所述注浆泵2用于试验加压注浆作业，在注浆泵2上设置有注浆泵进浆口21和注浆泵出浆口22；所述导浆管23作为浆液流动通道，一根导浆管连接在储浆箱出浆口11与注浆泵进浆口21之间；另一根导浆管连接在注浆泵出浆口22与上盖板上的注浆排气孔71之间。该注浆系统使浆液从储浆箱经过注浆泵加压后进入注浆注水槽内，浆液与密封垫发生接触并对密封垫产生侵蚀作用，使测试更加接近密封垫实际使用工况，该注浆系统结构简单，使用操作时管路连接方便。

本实施例中，所述注水系统包括储水箱4、水压泵3以及导水管33，所述水压泵3分别与储水箱4、注浆注水槽92通过导水管33相连通。所述储水箱4用于储存试验水，其底部设有储水箱出水口41；所述水压泵3用于为试验装置提供水压调节，其上设有水压泵进水口31和水压泵出水口32；所述导水管33作为试验水流动通道，一根导水管连接在储水箱出水口41与水压泵进水口31之间，另一根导水管连接在水压泵出水口32与上盖板上的注水排气孔72。该注水系统使水从储水箱经过水压泵加压后注入注浆注水槽内，以便测试在不同水压条件下，注浆浆液侵蚀作用对密封垫防水性能的影响，该注水系统结构简单，使用操作时管路连接方便。

本实施例中，所述注浆系统和注水系统中还对应设有注浆压力表81、水压表8。所述水压表8用于监测试验水压，该水压表安装在注水排气孔72处；所述注浆压力表81用于监测注浆压力，该注浆压力表安装在注浆排气孔71处。通过设置注浆压力表和水压表，以便监测试验过程中的注浆压力、试验水压力参数。

本实施例中，所述连接组件包括多个螺杆5、螺母51以及垫片52，所有的螺杆5沿上盖板7和下盖板6的边缘分布。所述螺杆5穿过上盖板7与下盖板6对应设置的固定孔53，通过螺母51、螺杆5实现上盖板与下盖板的连接固定；所述垫片52套装在螺杆5上，位于螺母51与上盖板7之间。通过增减垫片52的数量实现下盖板6与上盖板7之间距离的调节，模拟密封垫91不同张开量工况。通过对上盖板与下盖板水平错位的调节，模拟密封垫不同错位量工况，为了便于对上盖板与下盖板错位的调节，固定孔53可以采用腰型孔。

本实施例中，所述上盖板7和下盖板6呈正方形板状结构，且上盖板7上还设有与注浆注水槽92连通的注浆排气孔71和注水排气孔72。所述注浆排气孔71上安装有注浆排气阀73和注浆压力表81；所述注水排气孔72上安装有注水排气阀74和水压表8。

本实施例中，所述注水排气孔72内安装有注水腔体成型阀75，该注水腔体成型阀75下部为刚性圆柱体，上部设有密封阀门，用于在注浆时密封注水排气孔72，同时形成注水腔体。通过在注水排气孔内设置注水腔体成型阀，其可以在注浆时密封注水排气孔，待浆液凝固后取出注水腔体成型阀，即可形成注水腔体，有利于改善压力注水难度。

本实施例中，所述密封沟槽9为正方形环状结构，且密封沟槽9断面与密封垫91相适配，密封沟槽深度小于密封垫厚度值的一半，从而使密封垫在受到上盖板和下盖板传递来的压力时能够与密封沟槽更好地接触贴合。

本实施例中，所述注浆注水槽92为正方形凹槽，且凹槽中心与密封沟槽中心重合，从而使密封垫内侧受到的浆液侵蚀作用以及试验水压作用效果一致。

本实施例中通过设置上盖板和下盖板以及连接组件，并在上盖板和下盖板上均设置注浆注水槽和环状的密封沟槽，使用时可以通过改变上盖板和下盖板的间隙和错位，实现对密封沟槽内密封垫张开量与错位量的调整，同时通过注浆系统和注水系统向注浆注水槽内进行注浆注水，以便测试密封垫防水性能，该装置在进行防水性能试验时，考虑了挡水条失效时注浆浆液与密封垫发生接触并对密封垫产生侵蚀作用，从而模拟了密封垫在不同接触工况、不同水压条件下，注浆浆液侵蚀作用对密封垫防水性能的影响，该模拟测试更加接近密封垫实际使用工况，操作简便，实用性强。

实施例2

本实施例提供一种盾构隧道密封垫防水性能试验装置的使用方法；

如图1-图7所示，本实施例中的盾构隧道密封垫防水性能试验装置的使用方法，包括以下步骤：

a、将密封垫91置于上盖板7和下盖板6上的密封沟槽9内，并连接相关试验管路；

b、调整上盖板7和下盖板6的间隙和水平错位，以设定密封垫张开量与错位量，具体通过增减垫片改变上盖板与下盖板的间距，通过调整上盖板与下盖板上固定孔的错位尺寸，完成后通过连接组件对上盖板和下盖板进行固定，并通过游标卡尺测量密封垫错位量、张开量参数；

c、通过注浆系统对注浆注水槽进行注浆作业，注浆前先在注水排气孔72安装注水腔体成型阀75，检查装置密封性完整后，通过注浆排气孔71开始缓慢注浆，同时打开注浆排气阀73上的排气口，待气体排尽即注浆注水槽充满浆液，关闭注浆排气阀73上的排气口，开始增压注浆，当注浆压力表81参数达到设定注浆压力后，稳定压力5min，关闭注浆排气阀73的注浆口，结束注浆，并进行养护作业，养护时间结合浆液凝固稳定时间确定；

d、待浆液凝固后进行注水作业，注水前先拆卸注水腔体成型阀75，注浆注水槽92内形成柱体注水腔，在注水排气孔72上连接注水排气阀74、水压表8以及导水管33；

e、检查装置密封性，开始进行防水性能测试，通过注水排气孔72开始缓慢注水，同时打开注水排气阀74上的排气口，待气体排尽即注水腔充满水，关闭注水排气阀74上的排气口，开始逐级增压注水测试防水性能，当观察到密封垫91外侧出现泄漏后，记录试验水压力、试验注浆压力、密封垫张开量和错位量数据，完成一次测试试验。

本方法通过将密封垫置于上盖板和下盖板上密封沟槽内，同时通过调整上盖板和下盖板的间隙和错位，以设定密封垫张开量与错位量，并通过注浆系统对注浆注水槽进行注浆作业，待浆液凝固后进行逐级增压注水作业，以便测试密封垫防水性能，该试验装置考虑了浆液对密封垫产生的侵蚀作用，模拟了密封垫在不同接触工况、不同水压条件下，注浆浆液侵蚀作用对密封垫防水性能的影响，该模拟测试更加接近密封垫实际使用工况。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原理之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种盾构隧道密封垫防水性能试验装置，其特征在于，包括上盖板、下盖板以及用于连接上盖板和下盖板的连接组件，所述上盖板和下盖板上均设有注浆注水槽和环状的密封沟槽，且注浆注水槽位于密封沟槽的内侧，当上盖板与下盖板相对放置后，两个密封沟槽之间形成用于容纳密封垫的空间，两个注浆注水槽之间形成用于注浆和注水的空间，还包括与注浆注水槽连通的注浆系统和注水系统。

2.根据权利要求1所述的盾构隧道密封垫防水性能试验装置，其特征在于，所述注浆系统包括储浆箱、注浆泵以及导浆管，所述注浆泵分别与储浆箱、注浆注水槽通过导浆管相连通。

3.根据权利要求2所述的盾构隧道密封垫防水性能试验装置，其特征在于，所述注水系统包括储水箱、水压泵以及导水管，所述水压泵分别与储水箱、注浆注水槽通过导水管相连通。

4.根据权利要求3所述的盾构隧道密封垫防水性能试验装置，其特征在于，所述注浆系统和注水系统中还对应设有注浆压力表、水压表。

5.根据权利要求4所述的盾构隧道密封垫防水性能试验装置，其特征在于，所述连接组件包括多个螺杆、螺母以及垫片，所有的螺杆沿上盖板和下盖板的边缘分布。

6.根据权利要求1-5之一所述的盾构隧道密封垫防水性能试验装置，其特征在于，所述上盖板和下盖板呈正方形板状结构，且上盖板上还设有与注浆注水槽连通的注浆排气孔和注水排气孔。

7.根据权利要求6所述的盾构隧道密封垫防水性能试验装置，其特征在于，所述注水排气孔内安装有用于注浆时密封注水排气孔，同时形成注水腔体的注水腔体成型阀。

8.根据权利要求1-5之一所述的盾构隧道密封垫防水性能试验装置，其特征在于，所述密封沟槽为正方形环状结构，且密封沟槽断面与密封垫相适配。

9.根据权利要求1-5之一所述的盾构隧道密封垫防水性能试验装置，其特征在于，所述注浆注水槽为正方形凹槽，且凹槽中心与密封沟槽中心重合。

10.一种如权利要求1-9任一所述的盾构隧道密封垫防水性能试验装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、将密封垫置于上盖板和下盖板上密封沟槽内，并连接试验管路；

b、调整上盖板和下盖板的间隙和错位，以设定密封垫张开量与错位量，完成后通过连接组件对上盖板和下盖板进行固定；

c、通过注浆系统对注浆注水槽进行注浆作业；

d、待浆液凝固后进行注水作业；

e、观察装置密封性，并开始逐级增压注水测试防水性能。