CN112525802A - 一种用于测试变形缝内止水带抗渗性的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于测试变形缝内止水带抗渗性的装置，包括水箱（8）、密封圈（9）、流量计（10）、集水槽（11）、加压装置（12）、红外热像仪（13）、压力表、水盒（16）和试块（7）。所述加压装置将内部储水罐的水通过流量计及管道送至水箱对试块的变形缝及止水带背后施加定量水压，再通过红外热像仪观察止水带的抗渗性能；所述试块置于加压装置箱体的上方，所述红外热像仪安装在试块附近的三脚架（14）上；所述水箱法兰通过密封圈与试块上预埋件突出部分紧密结合；所述加压装置上方的集水槽将试块渗漏的水回收至水盒。本发明加压装置的设计，不仅可以在室内测出设计变形缝与止水带的抗渗性能，而且可以带入现场，进行现场测试。

Description

一种用于测试变形缝内止水带抗渗性的装置

技术领域

本发明涉及一种用于测试变形缝内止水带抗渗性的装置，属土木工程技术领域。

背景技术

近年来，随着岩土工程的不断发展，地下空间的优势也开始显现出来，我国投入建设了大量的公路隧道及铁路隧道。但同时，渗漏水问题也成为隧道工程中最常见的病害之一，变形缝则是渗漏水最常见的部位。变形缝的设置及止水带的选择是该部位抗渗性能的主要因素，因此我们要把握好这两个因素，并且在不同水压条件下做出合适的设计。

公开号CN110629800A公开了一种变形缝治理方法，方法根据现场勘测的结果确定变形缝渗漏类型、根据变形缝渗漏类型制定施工方案。收集变形缝的信息,获取变形缝的宽度和长度、渗水的位置和原因、渗水点数、渗水量、止水带损坏情况；根据渗水的位置和原因、渗水点数、渗水量及止水带损坏情况判断变形缝渗漏类型；根据确定的变形缝渗漏类型针对性地制定施工方案。

但这种方案是在发现渗水后的处理，出现问题再解决的成本远高于事前防范的成本。

发明内容

本发明的目的是，为了解决混凝土变形缝存在的渗漏水问题，提出一种用于测试变形缝内止水带抗渗性的装置。

本发明实现的技术方案如下，用于测试变形缝内止水带抗渗性的装置，包括水箱、密封圈、流量计、集水槽、加压装置、红外热像仪、压力表、水盒和试块；所述加压装置将内部储水罐的水通过流量计及管道送至水箱对试块的变形缝及止水带背后施加定量水压，再通过红外热像仪观察止水带的抗渗性能；所述试块置于加压装置箱体的上方，所述红外热像仪安装在试块附近；所述水箱法兰通过密封圈与试块上预埋件突出部分紧密结合；所述加压装置上方的集水槽将试块渗漏的水回收至水盒。

所述试块包括混凝土模具、预埋件、铁盘、止水带、钢板和钢筋；预埋件与铁盘通过多个螺栓连接放入混凝土模具；浇筑混凝土至一定高度时放入止水带，此高度为设计的止水带与混凝土表面的距离；后用螺栓将模拟变形缝的钢板与模具固定好，再继续浇筑混凝土，埋入钢筋；预埋件底部伸出模具面2-5cm，便于为后面连接水箱留出空间安装螺栓；待浇注完毕后，1至2天拆除模板、铁盘及钢板；预埋件、钢筋、止水带留在混凝土块中，此外混凝土两边还存在模拟变形缝的一定宽度的缝，随后养护而成。

所述加压装置内部有控制室、压力水泵、储水罐及水阀，控制室控制压力水泵对储水罐中的水加压，同时控制室对储水罐中的水压实时监测，通过监测反馈再对压力水泵进行控制和调节。

用于测试变形缝内止水带抗渗性的装置的模拟测试方法，步骤如下：

（1）用定制好的模具制作混凝土试块，在试块浇筑前套入预埋件，预埋件为厚3mm的钢材，预埋件与铁盘通过16个螺栓连接；浇筑至一定高度时放入止水带，此高度为设计的止水带与混凝土表面的距离；后用螺栓将模拟变形缝的钢板与模具固定好，再继续浇筑混凝土，埋入钢筋；待浇注完毕后，待1至2天时间拆除模板、铁盘及钢板；此时预埋件、钢筋、止水带留在混凝土块中，此外混凝土两边还存在模拟变形缝的一定宽度的缝，随后养护28天；

（2）混凝土试块达到规定强度后，将预埋件突出部分连接密封圈及水箱，水箱通过高压皮管连接流量计最后接入加压装置；

（3）加水压前，打开加压装置上的水阀，将加压装置内部储水罐灌满水，混凝土背后水箱装满水，水盒中放适量水；

（4）在试块正前方架设好红外热像仪，通过水平仪保证仪器水平放置，测量红外热像仪与试块的距离，随后打开红外热像仪录像功能开始录像；

（5）打开控制室开始增加水压，每次加压过后都恒压一段时间，每单位时间读一次流量计读数，记录渗流量，观察混凝土表面是否有水渗出，直至加至最大压力；

（6）整理以上测试数据，包括模拟的变形缝宽度、止水带类型、不同水压下的渗流量及红外热像仪数据；最终判断变形缝宽度、止水带类型、在不同水压时的抗渗性能。

用于测试变形缝内止水带抗渗性的装置现场测试变形缝内止水带抗渗性的模拟方法，步骤如下：

（1）在隧道变形缝施工阶段，在止水带后设置加水孔洞，并且下拉出管道，用来连接加压装置；

（2）待隧道衬砌达到规定强度后，将止水带后孔洞灌满水，同时加压装置中的储水罐灌满水；

（3）在现场试验止水带正前方架设好红外热像仪，通过水平仪保证仪器水平放置，测量红外热像仪与试块的距离，随后打开红外热像仪录像功能开始录像；

（4）打开控制室开始加水压，每次加压过后都恒压一段时间，每单位时间读一次流量计读数，记录渗流量，观察混凝土表面是否有水渗出，直至加至最大压力；

（5）整理以上数据，包括模拟的变形缝宽度、止水带类型、不同水压下的渗流量及红外热像仪数据；最终判断变形缝宽度、止水带类型、在不同水压时的抗渗性能，并判断现场止水带能承受多大水压。

本发明的有益效果是，本发明加压装置的设计，不仅可以在室内测出设计变形缝与止水带的抗渗性能，而且可以带入现场，进行现场测试。本发明可控制不同变形缝宽度和不同类型止水带，然后加上不同水压力，用红外热像仪观察抗渗性能，观察结果直观准确，且可控制变量多。

本发明可用于模拟不同变形缝宽度、不同类型止水带在不同水压值下的抗渗性能，为不同隧道条件下选择不同类型的止水带及变形缝宽度提供分析与参考；并且本发明装置不仅可用于室内试验，还能用于现场测试，两者之间只需简单改装即可，使用性强，加压过程简单，且实验数据可靠。

附图说明

图1是本发明的混凝土试块制作示意图；

图2是本发明室内模拟试验装置左视图；

图3是本发明室内模拟试验装置右视图；

图4是本发明现场测试实验示意图；

图中，1为混凝土模具；2为预埋件；3为铁盘；4为止水带；5为钢板；6为钢筋；7为试块；8为水箱；9为密封圈；10为流量计；11为集水槽；12为加压装置；13为红外热像仪；14为三脚架；15为压力表；16为水盒；17为现场变形缝处止水带；18现场二衬。

具体实施方式

如图1-4所示，本发明实施例提供一种应用于测试变形缝内止水带抗渗性的装置。

本实施例装置包括混凝土模具1，预埋件2，铁盘3，止水带4，钢板5，钢筋6，试块7，水箱法兰8，密封圈9，流量计10，集水槽11，加压装置12，红外热像仪13，三脚架14，压力表15，水盒16，现场变形缝处止水带17，现场二衬18。

如图1所示，试块7由混凝土模具1，预埋件2，铁盘3，止水带4，钢板5和钢筋6制作而成。用定制好的模具制作混凝土试块，在试块浇筑前套入预埋件，预埋件为厚3mm的钢材，预埋件与铁盘通过16个螺栓连接；浇筑至一定高度时放入止水带，此高度为设计的止水带与混凝土表面的距离；后用螺栓将模拟变形缝的钢板与模具固定好，再继续浇筑混凝土，埋入钢筋；待浇注完毕后，待1至2天时间拆除模板、铁盘及钢板；此时预埋件、钢筋、止水带留在混凝土块中，此外混凝土两边还存在模拟变形缝的一定宽度的缝，随后养护28天

铁盘3上焊有竖向板，钢板5伸出两片板与混凝土模具1连接，可保证两块用来模拟变形缝的钢板位置固定，在混凝土硬化之前将钢板抽出，抽出后的空隙即模拟的变形缝；预埋件底部伸出模具面2-5cm，便于为后面连接水箱留出空间安装螺栓。

红外热像仪13对实验过程中的混凝土块进行录像，观察止水带的抗渗性能。预埋件2与水箱8法兰连接，中间夹一层橡胶密封圈9防止渗水，充分利用混凝土与钢板的粘结力和混凝土的抗压性能，以此抵挡水压带来的反力。使用电磁流量计10观察渗流量，压力表15时刻观察水箱内的水压，保证实验准确。水压加至试块7背后，试块7渗出的水滴落至集水槽11中，集水槽11中的水又流向水盒16里，加压装置12用水盒16里的水给试块加水压，本试验中的水被循环利用，试验过程无需多次加水。加压装置底端设置滑轮，使得装置可便携移动，不仅可用于室内试验，也可用于现场试验。现场施工时在变形缝处止水带17后预留加水孔洞，并且下接输水管道，现场试验时可将加压装置移至现场，使用高压皮管连接加压装置和现场管道，进行现场试验。

如图2和图3所示，本实施例室内测试变形缝内止水带抗渗性的装置的试验过程及实验方法包括以下步骤：

（1）用定制好的模具制作混凝土块，在试块浇筑前套入预埋件，预埋件为厚3mm的钢材，预埋件与铁盘通过16个螺栓连接，浇筑至一定高度时放入止水带，此高度为设计的止水带与混凝土表面的距离，而后用螺栓将模拟变形缝的钢板与模具固定好，再继续浇筑混凝土，埋入钢筋，待浇注完毕后，待1至2天时间拆除模板、铁盘及钢板，此时预埋件、钢筋、止水带留在混凝土块中，此外混凝土两边还存在模拟变形缝的一定宽度的缝，随后养护28天；

（2）养护完毕，待混凝土达到规定强度后，将预埋件突出部分连接密封圈及水箱，水箱通过高压皮管连接流量计最后接入加压装置；

（3）加水压前，打开加压装置上的水阀，将加压装置内部储水罐灌满水，混凝土背后水箱装满水，水盒中放适量水；

（4）在试块正前方架设好红外热像仪，通过水平仪保证仪器水平放置，测量红外热像仪与试块的距离，随后打开红外热像仪录像功能开始录像；

（5）打开控制室开始加水压，每次加压过后都恒压一段时间，每单位时间读一次流量计读数，记录渗流量，观察混凝土表面是否有水渗出，直至加至最大压力；

（6）整理以上数据，包括模拟的变形缝宽度、止水带类型、不同水压下的渗流量及红外热像仪数据，最终判断变形缝宽度、止水带类型、在不同水压时的抗渗性能。

如图4所示，现场测试变形缝内止水带抗渗性的装置的试验过程及实验方法主要包括以下步骤：

（1）在隧道变形缝施工阶段，在止水带后设置加水孔洞，并且下拉出管道，用来连接加压装置；

（2）待隧道衬砌达到规定强度后，将止水带后孔洞灌满水，同时加压装置中的储水罐灌满水；

（3）在现场试验止水带正前方架设好红外热像仪，通过水平仪保证仪器水平放置，测量红外热像仪与试块的距离，随后打开红外热像仪录像功能开始录像；

（4）打开控制室开始加水压，每次加压过后都恒压一段时间，每单位时间读一次流量计读数，记录渗流量，观察混凝土表面是否有水渗出，直至加至最大压力；

（5）整理以上数据，包括模拟的变形缝宽度、止水带类型、不同水压下的渗流量及红外热像仪数据，最终判断变形缝宽度、止水带类型、在不同水压时的抗渗性能，并判断现场止水带能承受多大水压。

总之，本发明实施过程简单，操作方便，且试验结果准确，可控多种变量，可设置不同变形缝宽度、不同种类止水带在不同水压下的抗渗性，并且使用红外热像仪对实验试块进行录像，录制结果可视且准确，本装置还可带入现场检测变形缝处止水带设计在规定水压下是否能安全抗渗，可为隧道变形缝止水带设计提供参考，试验场地也无限制，水循环的设计让使用者无需频繁向水盒内加水，本设计实验成本低且参考性强。

Claims (5)

1.一种用于测试变形缝内止水带抗渗性的装置，其特征在于，所述装置包括水箱、密封圈、流量计、集水槽、加压装置、红外热像仪、压力表、水盒和试块；所述加压装置将内部储水罐的水通过流量计及管道送至水箱对试块的变形缝及止水带背后施加定量水压，再通过红外热像仪观察止水带的抗渗性能；所述试块置于加压装置箱体的上方，所述红外热像仪安装在试块附近；所述水箱法兰通过密封圈与试块上预埋件突出部分紧密结合；所述加压装置上方的集水槽将试块渗漏的水回收至水盒。

2.根据权利要求1所述的一种用于测试变形缝内止水带抗渗性的装置，其特征在于，所述试块包括混凝土模具、预埋件、铁盘、止水带、钢板和钢筋；预埋件与铁盘通过多个螺栓连接放入混凝土模具；浇筑混凝土至一定高度时放入止水带，此高度为设计的止水带与混凝土表面的距离；后用螺栓将模拟变形缝的钢板与模具固定好，再继续浇筑混凝土，埋入钢筋；预埋件底部伸出模具面2-5cm；待浇注完毕后，1至2天拆除模板、铁盘及钢板；预埋件、钢筋、止水带留在混凝土块中，此外混凝土两边还存在模拟变形缝的一定宽度的缝，随后养护而成。

3.根据权利要求1所述的一种用于测试变形缝内止水带抗渗性的装置，其特征在于，所述加压装置内部有控制室、压力水泵、储水罐及水阀，控制室控制压力水泵对储水罐中的水加压，同时控制室对储水罐中的水压实时监测，通过监测反馈再对压力水泵进行控制和调节。

4.采用如权利要求1~3所述用于测试变形缝内止水带抗渗性的装置的模拟测试方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

（1）用定制好的模具制作混凝土试块，在试块浇筑前套入预埋件，预埋件为厚3mm的钢材，预埋件与铁盘通过16个螺栓连接；浇筑至一定高度时放入止水带，此高度为设计的止水带与混凝土表面的距离；后用螺栓将模拟变形缝的钢板与模具固定好，再继续浇筑混凝土，埋入钢筋；待浇注完毕后，待1至2天时间拆除模板、铁盘及钢板；此时预埋件、钢筋、止水带留在混凝土块中，此外混凝土两边还存在模拟变形缝的一定宽度的缝，随后养护28天；

（2）混凝土试块达到规定强度后，将预埋件突出部分连接密封圈及水箱，水箱通过高压皮管连接流量计最后接入加压装置；

（3）加水压前，打开加压装置上的水阀，将加压装置内部储水罐灌满水，混凝土背后水箱装满水，水盒中放适量水；

（4）在试块正前方架设好红外热像仪，通过水平仪保证仪器水平放置，测量红外热像仪与试块的距离，随后打开红外热像仪录像功能开始录像；

（5）打开控制室开始增加水压，每次加压过后都恒压一段时间，每单位时间读一次流量计读数，记录渗流量，观察混凝土表面是否有水渗出，直至加至最大压力；

（6）整理以上测试数据，包括模拟的变形缝宽度、止水带类型、不同水压下的渗流量及红外热像仪数据；最终判断变形缝宽度、止水带类型、在不同水压时的抗渗性能。

5.采用如权利要求1~3所述用于测试变形缝内止水带抗渗性的装置现场测试变形缝内止水带抗渗性的模拟方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

（1）在隧道变形缝施工阶段，在止水带后设置加水孔洞，并且下拉出管道，用来连接加压装置；

（2）待隧道衬砌达到规定强度后，将止水带后孔洞灌满水，同时加压装置中的储水罐灌满水；

（3）在现场试验止水带正前方架设好红外热像仪，通过水平仪保证仪器水平放置，测量红外热像仪与试块的距离，随后打开红外热像仪录像功能开始录像；

（4）打开控制室开始加水压，每次加压过后都恒压一段时间，每单位时间读一次流量计读数，记录渗流量，观察混凝土表面是否有水渗出，直至加至最大压力；

（5）整理以上数据，包括模拟的变形缝宽度、止水带类型、不同水压下的渗流量及红外热像仪数据；最终判断变形缝宽度、止水带类型、在不同水压时的抗渗性能，并判断现场止水带能承受多大水压。

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