CN112098015B - 隧道管片接缝防水试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种隧道管片接缝防水试验装置，包括工作台，工作台上设有气箱和检测箱、以及驱动气箱和检测箱相互靠近或远离的横向驱动机构；气箱和检测箱相互靠近的一侧均具有开口，隧道管片的外弧壁面和内弧壁面能够分别与气箱和检测箱的开口侧密封连接，以使气箱和检测箱密封；气箱与检测箱通过连通管连通，连通管上设有截止阀，向检测箱中注水时，检测箱中的气体能够通过连通管排至气箱中；检测箱上还设有降压装置，通过降压装置的调压能够使气箱内部气压与检测箱内部气压的差值大于接缝处水压。本发明中的隧道管片接缝承受的为外水压，与实际情况相同，使得防水试验结果更准确。

Description

隧道管片接缝防水试验装置

技术领域

本发明属于盾构隧道工程技术领域，具体涉及一种隧道管片接缝防水试验装置。

背景技术

盾构隧道衬砌以预制混凝土管片为主，地下工程的防水问题一直为广大技术人员所关注，而对于盾构隧道，由于长期受地下水的浸泡和腐蚀，防水性能至关重要。盾构隧道防水主要为衬砌管片结构自防水、螺栓孔防水、管片接缝处防水，其中管片接缝防水是防水设计重点。因此在隧道防水设计中应进行大量的管片接缝防水试验以测试管片接缝防水性能，为结构安全提供更多的保障。

在管片接缝防水试验中，主要验证接缝处弹性橡胶密封垫的防水性能。目前国内接缝防水试验为，在钢垫板预制密封槽处粘贴橡胶密封垫，由两块钢垫板的相互挤压压缩橡胶密封垫，通过钢垫板上的水孔输入内水压进行橡胶密封垫的防水性能测试。

但上述接缝防水试验存在以下几点不足：1)上述试验采用的是内水压，而实际隧道管片接缝多以承受外水压为主，造成防水试验结果与实际存在较大偏差；2)在管片接缝防水实际工作中，密封垫主要黏贴在混凝土密封槽内，上述将密封垫黏贴在钢制密封槽内，也会造成密封垫防水试验结果与实际存在较大偏差。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种隧道管片接缝防水试验装置，以解决现有防水试验采用内水压的方式，试验结果存在偏差的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：隧道管片接缝防水试验装置，包括横向设置的工作台，工作台上设有相对设置的气箱和检测箱、以及驱动气箱和检测箱相互靠近或相互远离的横向驱动机构；

气箱和检测箱相互靠近的一侧均具有开口，隧道管片的外弧壁面和内弧壁面能够分别与气箱和检测箱的开口侧密封连接，以使气箱和检测箱密封；

气箱与检测箱通过连通管连通，连通管上设有截止阀，向检测箱中注水时，检测箱中的气体能够通过连通管排至气箱中，气箱的内部气压为第一气压，检测箱的内部气压为第二气压，检测箱中水对接缝的水压为接缝水压；

检测箱上还设有降压装置，通过降压装置的调压能够使第一气压与第二气压的差值大于接缝水压；

检测箱上设有能够照射隧道管片接缝的照明灯，检测箱具有能够观察隧道管片接缝处的观察窗。

上述技术方案中，安装好试验的隧道管片后，气箱和检测箱均处于密封状态；通过向检测箱中加水，使得检测箱中的空气进入气箱中，以此增大气箱内部的气压，通过降压装置来减小检测箱内部的气压，使第一气压与第二气压的差值大于接缝水压；通过照明灯对接缝处进行照射，通过观察窗观察检测箱内部水中的隧道管片接缝处是否有气泡冒出，从而完成检测。本发明中的隧道管片接缝承受的为外水压，与实际情况相同，使得防水试验结果更准确。

在本发明的一种优选实施方式中，气箱上设有能够检测其内部气压的第一气压计，检测箱上设有能够检测其内部气压的第二气压计；

或者还包括用于检测气箱与检测箱内部气压差的空气压差传感器，空气压差传感器分别与气箱和检测箱的内部连通。

上述技术方案中，通过设置第一气压计和第二气压计、或者空气压差传感器，以核对第一气压与第二气压之差是否满足试验需求，进一步提高防水试验的准确性。

在本发明的一种优选实施方式中，降压装置包括设在检测箱内部的波纹筒，波纹筒内侧底部固定连接有拉杆，拉杆的上端穿过检测箱的顶部而位于检测箱外，向上拉动拉杆，波纹筒的容置空间能够变小。

上述技术方案中，通过设置波纹筒和拉杆，通过拉动拉杆以使波纹筒收折，以减小波纹筒内部的空间，进而使检测箱中波纹筒外的空间增大，以此减小检测箱中的气压，达到降压的目的。

在本发明的一种优选实施方式中，拉杆的上端固接有位于检测箱外的抬升板，截止阀设在检测箱上，截止阀手柄为具有斜面的斜块结构，转动截止阀手柄关闭截止阀的过程中，截止阀手柄上的斜面能够与抬升板的下端相互作用而使抬升板向上运动。

上述技术方案中，在关闭截止阀的过程中，截止阀手柄上的斜面与抬升板相互作用，以此向上拉动拉杆，实现对检测箱的泄压，操作简单；而且截止阀手柄还对波纹筒的收折状态起自锁作用。

在本发明的一种优选实施方式中，拉杆上套设有位于波纹筒内的复位弹簧。打开截止阀时，复位弹簧使波纹筒恢复初始状态，由此无需人工向下按压拉杆使波纹筒复位。

在本发明的另一种优选实施方式中，波纹筒的顶部开口，波纹筒顶部开口端与检测箱内侧顶部密封连接，检测箱顶部具有与波纹筒内部相通的透气孔。

在本发明的另一种优选实施方式中，气箱和检测箱两者之一与工作台固定连接，另一者由横向驱动机构驱动其在工作台上横向滑动。

在本发明的另一种优选实施方式中，气箱与工作台固定连接，检测箱与工作台横向滑动连接，横向驱动机构包括与工作台固定连接的竖向的支撑块，支撑块上螺纹连接有与检测箱转动连接的螺杆，螺杆上固接有把手。

上述技术方案中，通过设置螺杆和把手，在安装或拆卸隧道管片时，只需摇动把手，即可完成安装和拆卸，操作简单。

在本发明的另一种优选实施方式中，检测箱上还连接有下端伸入检测箱内侧底部的输水管，输水管连通有并联连接的供水管和抽水管，供水管和抽水管远离输水管的端口与水箱连通，供水管上设有供水泵，抽水管上设有抽水泵，供水管和抽水管上均设有止回阀。

由此通过供水泵向检测箱中加水，通过抽水泵将检测箱中的水抽出，相比人工加水和放出水，操作方便，降低人的劳动强度。

在本发明的另一种优选实施方式中，检测箱的底部具有储液槽，输水管的下端口伸入至储液槽中。由此在抽出检测箱中的水后，残留的水存在储液槽中，避免残留的水流至工作台上。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例的隧道管片接缝防水试验装置的剖视结构示意图，未加水的初始状态。

图2是图1状态对应的截止阀手柄与抬升板的示意图。

图3是本申请实施例的隧道管片接缝防水试验装置的剖视结构示意图，加水后的试验状态。

图4是图3状态对应的截止阀手柄与抬升板的示意图。

说明书附图中的附图标记包括：隧道管片A、接缝B、工作台10、凹槽11、滑槽12、气箱20、第一密封圈21、第一柔性伸缩件22、检测箱30、第二密封圈31、第二柔性伸缩件32、滑块33、储液槽34、透气孔35、支撑块41、螺杆42、轴承43、把手44、输水管51、供水管52、供水泵53、抽水管54、抽水泵55、止回阀56、连通管61、截止阀62、截止阀手柄621、斜面6211、降压装置70、波纹筒71、复位弹簧72、拉杆73、卡台731、抬升板74、倒角741、第一气压计81、第二气压计82、观察窗91、照明灯92。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明提供了一种隧道管片接缝防水试验装置，如图1所示，在本发明的一种优选实施方式中，其包括横向设置的工作台10，工作台10上设有相对设置的气箱20和检测箱30、以及驱动气箱20和检测箱30相互靠近或相互远离的横向驱动机构。气箱20和检测箱30相互靠近的一侧均具有开口，比如气箱20设在工作台10的左侧，气箱20的右侧具有开口，气箱20右侧开口的周圈固定连接有第一密封圈21，比如橡胶圈；检测箱30设在工作台10的右侧，检测箱30的左侧具有开口，检测箱30左侧开口的周圈固定连接有第二密封圈31。隧道管片A的外弧壁面通过第一密封圈21与气箱20开口侧密封连接，以使气箱20密封；隧道管片A的内弧壁面通过第二密封圈31与检测箱30开口侧密封连接，以使检测箱30密封。优选隧道管片A的两侧面分别与气箱20和检测箱30的内部贯通，隧道管片接缝B位于气箱20和检测箱30的开口处。

气箱20的上部与检测箱30的上部通过连通管61连通，连通管61上设有截止阀62，向检测箱30中注水时，检测箱30中的气体能够通过连通管61排至气箱20中，气箱20的内部气压为第一气压，检测箱30的内部气压为第二气压，检测箱30中水对接缝B的水压为接缝水压。

检测箱30上还设有降压装置70，通过降压装置70的调压能够使第一气压与第二气压的差值大于接缝水压，在本实施方式中，降压装置70可以为泄压阀。

检测箱30上设有能够照射隧道管片接缝B的照明灯92，照明灯92固设在检测箱30内侧的顶部，检测箱30具有能够观察隧道管片A接缝B处的观察窗91，观察窗91设在检测箱30的右侧壁上，观察窗91为透明的钢化玻璃板。

在本实施方式中，气箱20和检测箱30两者之一与工作台10固定连接，另一者由横向驱动机构驱动其在工作台10上横向(图1中的左右方向)滑动，比如气箱20与工作台10固定连接，检测箱30与工作台10横向滑动连接，具体地，工作台10上具有横向设置的滑槽12，检测箱30的底部固定连接有与滑槽12配合的卡设在滑块33中并可在滑槽12中横向滑动的滑块33。横向驱动机构包括与工作台10固定连接的竖向的支撑块41，支撑块41位于检测箱30的右侧，支撑块41上螺纹连接有与检测箱30转动连接的螺杆42，螺杆42的右端固接有把手44；螺杆42外壁的中部设置螺纹，螺杆42的左端通过轴承43与检测箱30的右侧壁转动连接。在使用时，转动把手44带动螺杆42转动，螺杆42转动使检测箱30在工作台10上横向运动，从而实现隧道管片A的紧固和松开。

应当指出，横向驱动机构还可以为现有技术中的曲柄滑块机构、液压缸、电动伸缩轴等能够实现直线运动的机构。

在本实施方式中，试验所用隧道管片A样件与隧道中实际用的混凝土管片的材料和结构相同，根据情况，可采用1:1原尺寸或者尺寸缩小的样件，使得防水试验与管道管片接缝防水实际工作相同，使得防水试验结果更加准确。

如图1和图3所示，工作原理如下：初始时，检测箱30与气箱20相互远离，人们将隧道管片A置于气箱20与检测箱30之间，隧道管片A倚靠在气箱20的开口侧，然后转动把手44使检测箱30向左运动，使气箱20的第一密封圈21与隧道管片A的外弧壁面、检测箱30的第二密封圈31与隧道管片A的内弧壁面紧密贴合，实现气箱20和检测箱30密封。然后人们使截止阀62处于打开状态，再向检测箱30中加入水，直至水没过接缝B一定高度达到试验需求。水进入检测箱30中，使得检测箱30内部的气压增大，从而使检测箱30中的空气向气箱20中流动，增加气箱20内部的气压，当气箱20与检测箱30内部的气压相等后，关闭截止阀62，调节降压装置70来减小检测箱30内部的气压，使第一气压与第二气压的差值大于接缝水压。然后人们通过观察窗91观察检测箱30内部水中的接缝B处是否有气泡冒出，从而完成检测；试验结束后，人们先排出检测箱30中的水，然后通过反向转动把手44使检测箱30向右运动以松开隧道管片A，然后取下隧道管片A。

需要说明的是，在对检测箱30进行泄压之前，第二气压与接缝水压之和大于第一气压，因此在取下隧道管片A后，人们还可检查隧道管片接缝B位于外弧壁面一侧(图1中的左侧)的地方是否湿润，以确认隧道管片A接缝B的防水情况，增加试验的准确性。

在本实施方式中，气箱20的体积小于检测箱30的体积，比如为检测箱30体积的1/3，安装上隧道管片A后，气箱20和检测箱30中均有标准大气压的空气，约0.1Mpa(表压)；加水完毕后，气箱20与检测箱30中的气压达到新的平衡，比如均为0.2Mpa；关闭截止阀62后，通过降压装置70对检测箱30进行泄压，比如泄压至0.15Mpa，则第一气压与第二气压的差值为0.05Mpa。比如检测箱30的内高为1m，则水完全加满时，水施加给检测箱30箱底的水压约为0.01Mpa，则水施加给隧道管片接缝B的接缝水压小于0.01Mpa，由此可得出，第一气压与第二气压的差值(0.05Mpa)比接缝水压(小于0.01Mpa)至少大0.04Mpa，满足试验需求。

需要说明的是，实际中可根据试验需求，设计不同尺寸的气箱20、不同尺寸的检测箱30、或者改变降压装置70对检测箱30的泄压大小，来改变第一气压与第二气压的差值，达到防水试验需求。

具体实施时，如图1所示，人们可在气箱20的顶部设置能够检测其内部气压的第一气压计81，比如压力表或压力传感器，在检测箱30的顶部设置能够检测其内部气压的第二气压计82。由此人们可通过第一气压计81和第二气压计82直接读取气箱20和检测箱30内部的气压，核对第一气压与第二气压之差是否满足试验需求。应当指出，也可设置用于检测气箱20与检测箱30内部气压差的空气压差传感器，空气压差传感器分别与气箱20和检测箱30的内部连通，通过空气压差传感器直接读取第一气压与第二气压的差值。

如图1所示，在另一种优选实施方式中，检测箱30上还连接有下端伸入检测箱30内侧底部的输水管51，优选检测箱30的底部具有储液槽34，输水管51的下端口伸入至储液槽34中，输水管51的上端口位于检测箱30外，输水管51的上端口连通有并联连接的供水管52和抽水管54，供水管52和抽水管54远离输水管51的端口与水箱(图中未示出)连通，供水管52上设有供水泵53，抽水管54上设有抽水泵55，供水管52和抽水管54上均设有止回阀56。

试验前，通过供水泵53将水箱中的水泵至检测箱30中，试验后，通过抽水泵55将检测箱30中的水抽出至水箱中，水箱中的水可循环利用。

如图1和图3所示，在另一种优选实施方式中，降压装置70包括设在检测箱30内部的波纹筒71，波纹筒71内侧底部固定连接有竖向设置的拉杆73，拉杆73的上端穿过检测箱30的顶部而位于检测箱30外，向上拉动拉杆73，波纹筒71的容置空间能够变小。加水后，关闭截止阀62，然后向上拉动拉杆73，拉杆73使波纹筒71向上收折起来，使波纹筒71内部的空间变小，使检测箱30中波纹筒71外的空间增大，以此减小检测箱30中的气压，减小第二气压；试验结束后，向下推拉杆73，拉杆73使波纹筒71向下拉伸，使波纹筒71内部的空间增大而恢复初始状态。

如图1至图4所示，在另一种优选实施方式中，拉杆73的上端固接有位于检测箱30外的抬升板74，截止阀62设在检测箱30上，截止阀手柄621为具有斜面6211的斜块结构，转动截止阀手柄621关闭截止阀62的过程中，截止阀手柄621上的斜面6211能够与抬升板74的下端相互作用而使抬升板74向上运动。由此在关闭截止阀62的同时，实现对检测箱30的泄压，而且截止阀手柄621还对波纹筒71的收折状态起自锁作用；试验结束后，反向转动截止阀手柄621以打开截止阀62，再向下推抬升板74使波纹筒71恢复初始状态。

在本实施方式中，截止阀62的打开和关闭可以为手动控制或自动控制，自动控制时截止阀62为电动球阀。

如图2所示，在另一种优选实施方式中，抬升板74的下端具有与斜面6211配合的倒角741，设置倒角741以减小截止阀手柄621与抬升板74作用时的应力集中。

如图1和图3所示，在另一种优选实施方式中，拉杆73上套设有位于波纹筒71内的复位弹簧72。试验后，打开截止阀62时，复位弹簧72使波纹筒71恢复初始状态。

如图1所示，在另一种优选实施方式中，波纹筒71的顶部开口，波纹筒71具有侧壁和底部，波纹筒的侧壁由现有技术中的波纹管制成，波纹筒71的顶部开口与检测箱30内侧顶部密封连接，检测箱30顶部具有与波纹筒71内部相通的透气孔35。

如图1所示，在另一种优选实施方式中，气箱20右端的开口侧周圈设有与隧道管片A的外弧壁面紧密贴合的第一柔性伸缩件22，检测箱30左端的开口侧周圈设有与隧道管片A的内弧壁面紧密贴合的第二柔性伸缩件32，第一柔性伸缩件22和第一柔性伸缩件22均可采用硅橡胶密封材料制成。设置第一柔性伸缩件22和第一柔性伸缩件22，便于根据隧道管片A的弧度进行伸缩调节，使得气箱20和检测箱30的开口侧能够很好的与隧道管片A的壁面贴合，适用性更广。

如图1所示，在另一种优选实施方式中，工作台10上还设有凹槽11，试验前，隧道管片A的下端插入凹槽11中，凹槽11底部对隧道管片A进行支撑。

在本说明书的描述中，参考术语“优选的实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.隧道管片接缝防水试验装置，其特征在于，包括横向设置的工作台，工作台上设有相对设置的气箱和检测箱、以及驱动气箱和检测箱相互靠近或相互远离的横向驱动机构；

所述气箱和检测箱相互靠近的一侧均具有开口，所述隧道管片的外弧壁面和内弧壁面能够分别与气箱和检测箱的开口侧密封连接，以使所述气箱和检测箱密封；

所述气箱与检测箱通过连通管连通，连通管上设有截止阀，向检测箱中注水时，检测箱中的气体能够通过连通管排至气箱中，所述气箱的内部气压为第一气压，所述检测箱的内部气压为第二气压，检测箱中水对接缝的水压为接缝水压；

所述检测箱上还设有降压装置，通过所述降压装置的调压能够使所述第一气压与第二气压的差值大于所述接缝水压，所述降压装置包括设在所述检测箱内部的波纹筒，所述波纹筒内侧底部固定连接有拉杆，拉杆的上端穿过所述检测箱的顶部而位于检测箱外，向上拉动所述拉杆，所述波纹筒的容置空间能够变小；

所述检测箱上设有能够照射隧道管片接缝的照明灯，所述检测箱具有能够观察隧道管片接缝处的观察窗。

2.如权利要求1所述的隧道管片接缝防水试验装置，其特征在于，所述气箱上设有能够检测其内部气压的第一气压计，所述检测箱上设有能够检测其内部气压的第二气压计；

或者还包括用于检测气箱与检测箱内部气压差的空气压差传感器，空气压差传感器分别与气箱和检测箱的内部连通。

3.如权利要求1所述的隧道管片接缝防水试验装置，其特征在于，所述拉杆的上端固接有位于检测箱外的抬升板，所述截止阀设在检测箱上，截止阀手柄为具有斜面的斜块结构，转动截止阀手柄关闭截止阀的过程中，所述截止阀手柄上的斜面能够与所述抬升板的下端相互作用而使所述抬升板向上运动。

4.如权利要求3所述的隧道管片接缝防水试验装置，其特征在于，所述拉杆上套设有位于波纹筒内的复位弹簧。

5.如权利要求4所述的隧道管片接缝防水试验装置，其特征在于，所述波纹筒的顶部开口，波纹筒顶部开口端与检测箱内侧顶部密封连接，所述检测箱顶部具有与所述波纹筒内部相通的透气孔。

6.如权利要求1-5中任一项所述的隧道管片接缝防水试验装置，其特征在于，所述气箱和检测箱两者之一与工作台固定连接，另一者由所述横向驱动机构驱动其在工作台上横向滑动。

7.如权利要求6所述的隧道管片接缝防水试验装置，其特征在于，所述气箱与工作台固定连接，所述检测箱与工作台横向滑动连接，所述横向驱动机构包括与工作台固定连接的竖向的支撑块，支撑块上螺纹连接有与所述检测箱转动连接的螺杆，螺杆上固接有把手。

8.如权利要求1-5中任一项所述的隧道管片接缝防水试验装置，其特征在于，所述检测箱上还连接有下端伸入检测箱内侧底部的输水管，输水管连通有并联连接的供水管和抽水管，供水管和抽水管远离输水管的端口与水箱连通，供水管上设有供水泵，抽水管上设有抽水泵，供水管和抽水管上均设有止回阀。

9.如权利要求8所述的隧道管片接缝防水试验装置，其特征在于，所述检测箱的底部具有储液槽，所述输水管的下端口伸入至储液槽中。

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