CN112665989A - 一种压注式混凝土支护隧道的围岩压力检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种压注式混凝土支护隧道的围岩压力检测装置及方法,其中,检测装置包括压力传感器、中空钢管、堵浆阀,压力传感器与中空钢管前端连接,压力传感器的引线从中空钢管前端穿入其内腔,堵浆阀包括由上至下依次相连的第一阀体、第二阀体、第三阀体,第一阀体与中空钢管末端连接,第二阀体与钢模板上的装配孔契合匹配,第三阀体上设有若干连接孔,还包括若干与连接孔、紧固孔均相匹配的紧固件。本发明成功解决了压注混凝土支护隧道中围岩压力检测元件无法埋设的技术难题,可以精确实现压力传感器埋设位置和方向的固定,同时,本发明不影响压注混凝土支护隧道的开挖支护工序,可以与现场压注施工工序高效结合。
Description
技术领域
本发明涉及岩土隧道施工技术领域,尤其涉及一种压注式混凝土支护隧道的围岩压力检测装置及方法。
背景技术
为解决敞开式TBM对破碎带及软岩地层掘进时适应性较差、掘进速度慢、支护工作量大等工程难题,公开号为CN110486052A的发明专利中公开了一种压注式混凝土支护方法及实施其的支护机构,但上述专利仅从施工工序上论证了压注式混凝土工法的可实施性,而压注衬砌受力是否满足支护结构承载力要求仍需进一步验证。围岩压力大小和分布情况对支护结构承载力影响较大,而在破碎带及软岩地层中,由于围岩挤压作用的存在和岩体性质的复杂性,围岩压力的大小和分布情况尚无明确研究结论,现场围岩压力检测是支护结构承载力分析工作中极其重要的一环。
与传统隧道支护方法不同,压注混凝土工法的支护结构是现浇混凝土衬砌,且钢模板与围岩之间仅为混凝土衬砌。现场围岩压力检测时,检测元件布设过程中没有固定依附物,再加上压注混凝土衬砌浇筑过程中注浆压力的影响,检测元件的位置和方向难以固定,检测元件的埋设较为困难。因此,传统检测和埋设方法难以满足压注式混凝土支护隧道围岩压力的检测要求,将导致检测结果不理想甚至无法检测围岩压力的大小和分布情况,最终导致开展压注混凝土衬砌承载力分析论证时缺乏数据支撑。
发明内容
本发明的目的在于针对已有的技术现状,提供一种压注式混凝土支护隧道的围岩压力检测装置及方法,可以精确实现压力传感器埋设位置和方向的固定,同时也可以与现场压注施工工序高效结合。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种压注式混凝土支护隧道的围岩压力检测装置,包括压力传感器、中空钢管、堵浆阀,所述压力传感器与中空钢管前端连接,压力传感器的引线从中空钢管前端穿入其内腔,所述堵浆阀包括由上至下依次相连的第一阀体、第二阀体、第三阀体,第一阀体与中空钢管末端连接并使中空钢管末端端口封闭,第二阀体与钢模板上的装配孔契合匹配,第三阀体上设有若干连接孔,相连的第二阀体与第三阀体成倒置T型结构,还包括若干与第三阀体上所设连接孔、钢模板上所设紧固孔均相匹配的紧固件,当堵浆阀的第二阀体嵌入钢模板上的装配孔之中时,通过紧固件穿过连接孔后与钢模板上的紧固孔相连,将堵浆阀的第三阀体固定在钢模板上,使压力传感器被中空钢管抵紧在围岩上、钢模板上的装配孔封闭。
可选的是,还包括第一密封件,第一密封件为环形,堵浆阀的第三阀体固定在钢模板上时,第一密封件处于第三阀体与钢模板之间。
可选的是,所述第二阀体为圆台状,第二阀体的侧壁上嵌套设有第二密封件,第二阀体嵌入钢模板上的装配孔之中时,第二密封件处于第二阀体与装配孔之间。
可选的是,所述第一阀体与中空钢管末端的内壁上分别设有相匹配的外螺纹和内螺纹,两者通过螺纹连接使中空钢管末端封闭。
可选的是,所述压力传感器为圆盘状,且其下端面设有连接槽,连接槽内壁和中空钢管前端外壁上分别设有相匹配的内螺纹和外螺纹,压力传感器与中空钢管前端通过螺纹配合连接,使中空钢管前端端口封闭。
一种压注式混凝土支护隧道的围岩压力检测方法,采用上述压注式混凝土支护隧道的围岩压力检测装置,包括如下步骤:
S1、钢模板拼装前,在每一钢模板上沿其径向预设装配孔,并在装配孔四周预设紧固孔;
S2、待隧道挖开后,开始拼装钢模板,待钢模板拼装完成后,将检测装置中的压力传感器和中空钢管依次从装配孔置入,当堵浆阀的第二阀体嵌入钢模板上的装配孔之中时,通过紧固件穿过连接孔后与钢模板上的紧固孔相连,将堵浆阀的第三阀体固定在钢模板上,使压力传感器被中空钢管抵紧在围岩上、钢模板上的装配孔封闭;
S3、开始进行压注混凝土现场压注,待衬砌压注完成且凝固后,将堵浆阀上的紧固件全部卸下,再将堵浆阀卸下,随后拆除钢模板;
S4、将中空钢管内压力传感器的引线取出,与压力检测仪相连后,即可开展压注混凝土支护隧道围岩压力的检测工作。
步骤S2中,中空钢管将压力传感器抵紧在围岩上时,中空钢管的末端向下不超出钢模板的上表面。
本发明的有益效果为:
本发明的优点在于,其所提出的压注式混凝土支护隧道的围岩压力检测装置及方法,成功解决了压注混凝土支护隧道中围岩压力检测元件无法埋设的技术难题,可以精确实现压力传感器埋设位置和方向的固定,同时,本发明专利提出的检测方法不影响压注混凝土支护隧道的开挖支护工序,可以与现场压注施工工序高效结合。
相比较于现有技术,本发明专利可以实现压注混凝土支护隧道围岩压力的有效检测,较好的解决压注混凝土围岩压力检测结果不理想甚至无法检测的困境,为压注混凝土衬砌支护结构承载力的分析论证提供强有力的数据支撑。
附图说明
附图1为本发明检测装置的结构示意图(第二阀体为圆柱状);
附图2为本发明检测装置实施时的结构示意图(第二阀体为圆柱状);
附图3为本发明检测装置实施时对应钢模板的结构示意图(第二阀体为圆柱状);
附图4为本发明检测装置的结构示意图(第二阀体为圆台状);
附图5为本发明检测装置实施时的结构示意图(第二阀体为圆台状);
附图6为本发明检测装置实施时对应钢模板的结构示意图(第二阀体为圆台状);
附图7为本发明检测装置实施后隧道的结构示意图(堵浆阀、钢模板已拆除)。
标注说明:1、压力传感器,1-1、引线,2、中空钢管,3、堵浆阀,3-1、第一阀体,3-2、第二阀体,3-3、第三阀体,3-4、连接孔,4、紧固件,5、第一密封件,6、围岩,7、钢模板,8、装配孔,9、紧固孔,10、第二密封件,11、压注混凝土衬砌。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图3或6所示,为了安装该检测装置,在钢模板7拼装前,需要在每一钢模板7上沿其径向预设装配孔8,并在装配孔8四周预设紧固孔9,装配孔8贯穿钢模板7,紧固孔9未贯穿钢模板7。
请参阅图1或4所示,一种压注式混凝土支护隧道的围岩压力检测装置,包括压力传感器1、中空钢管2、堵浆阀3。所述压力传感器1与中空钢管2前端连接,压力传感器1的引线1-1从中空钢管2前端穿入其内腔,采用中空钢管2是为了保护和引出压力传感器1的引线1-1。
所述堵浆阀3包括由上至下依次相连的第一阀体3-1、第二阀体3-2、第三阀体3-3,第一阀体3-1与中空钢管2末端连接并使中空钢管2末端端口封闭,第二阀体3-2与钢模板7上的装配孔8契合匹配,预设装配孔8时,以第二阀体3-2的尺寸为依据,其分布位置根据检测需求而定,第三阀体3-3上设有若干连接孔3-4,相连的第二阀体3-2与第三阀体3-3呈倒置T型结构,还包括若干与第三阀体3-3上所设连接孔3-4、钢模板7上所设紧固孔9均相匹配的紧固件4,预设紧固孔9时,以连接孔3-4的分布位置和紧固件4的尺寸为依据。常用紧固件4为螺钉或螺栓。
为了施工现场更为快速的安装该检测装置,压力传感器1、中空钢管2、堵浆阀3应提前组装完毕,形成一个整体。
具体的,请参阅图2-3或5-6以及图7所示,采用上述检测装置对压注式混凝土支护隧道的围岩压力进行检测时,包括如下步骤:
S1、钢模板7拼装前,在每一钢模板7上沿其径向预设装配孔8,并在装配孔8四周预设紧固孔9,预设装配孔8时,以第二阀体3-2的尺寸为依据,还须保证压力传感器1和中空钢管2均可从装配孔8中置入钢模板7与围岩6之间的空间,预设紧固孔9时,以连接孔3-4的分布位置和紧固件4的尺寸为依据;
S2、待隧道挖开后,开始拼装钢模板7,待钢模板7拼装完成后,将检测装置中的压力传感器1和中空钢管2依次从装配孔8置入,当堵浆阀3的第二阀体3-2嵌入钢模板7上的装配孔8之中时,通过紧固件4穿过连接孔3-4后与钢模板7上的紧固孔9相连,将堵浆阀3的第三阀体3-3固定在钢模板7上,使压力传感器1被中空钢管2抵紧在围岩6上、钢模板7上的装配孔8封闭;
S3、开始进行压注混凝土现场压注,待衬砌压注完成且凝固后,将堵浆阀3上的紧固件4全部卸下,再将堵浆阀3卸下,随后拆除钢模板7;
S4、将中空钢管2内压力传感器1的引线1-1取出,与压力检测仪相连后,即可开展压注混凝土支护隧道围岩压力的检测工作。
步骤S2中,中空钢管2将压力传感器1抵紧在围岩6上时,中空钢管2的末端向下不超出钢模板7的上表面,也就是说,中空钢管2仅处于压注混凝土衬砌11范围内,不超出此范围,避免钢模板7在拆除过程中与中空钢管2发生碰撞,利于进行钢模板7拆除工序。当中空钢管2不符合上述情形时,可以更换中空钢管2或根据需求切割调整中空钢管2的长度。
请参阅图4-5所示,作为其中一个实施方式,所述第二阀体3-2为圆台状,根据本发明,装配孔8也为圆台状,第二阀体3-2的侧壁上嵌套设有第二密封件10,堵浆阀3的第二阀体3-2嵌入钢模板7上的装配孔8之中时,第二密封件10处于第二阀体3-2与装配孔8之间,使装配孔8完全密封。第二密封件10为橡胶材质,通过形变实现其密封作用,组装检测装置时,第二密封件10可以采用定位结构或粘接等方式初步限定其在第二阀体3-2上的位置。
以上实施方式中,第三阀体3-3的形状大小不需要限定,保证相连的第二阀体3-2与第三阀体3-3呈倒置T型结构即可。
上述实施方式中,进一步的,还包括第一密封件5,第一密封件5为圆环形且其内径不小于第二阀体3-2的最大直径,堵浆阀3的第三阀体3-3与钢模板7相连时,第一密封件5处于第三阀体3-3与钢模板7之间,进一步巩固装配孔8的密封性。第一密封件5为橡胶材质,通过形变实现其密封作用,组装检测装置时,第一密封件5可以采用定位结构或粘接等方式初步限定其在第三阀体3-3上的位置。通过第二密封件10对第二阀体3-2与装配孔8之间的间隙进行完全密封,同时通过第一密封件5对第三阀体3-3与钢模板7下表面之间的间隙进行完全密封,形成双重密封,可以最大程度防止压注过程中浆液从装配孔8外泄。
请参阅图1-2所示,作为其中一个实施方式,所设第二阀体3-2为圆柱状,根据本发明,装配孔8也为圆柱状,还包括第一密封件5,第一密封件5为圆环形且其内径不小于第二阀体3-2的直径,堵浆阀3的第三阀体3-3与钢模板7相连时,第一密封件5处于第三阀体3-3与钢模板7之间,使装配孔8完全密封。第一密封件5为橡胶材质,通过形变实现其密封作用,组装检测装置时,第一密封件5可以采用定位结构或粘接等方式初步限定其在第三阀体3-3上的位置。相比于第二阀体3-2为圆台状的实施方式,第二阀体3-2为圆柱状时,第二阀体3-2以及装配孔8的更易加工。
当然,第二阀体3-2也可以为长方体等形状。
以上两实施方式中,第三阀体3-3的形状大小需要限定,保证堵浆阀3的第三阀体3-3与钢模板7相连时,第三阀体3-3的轮廓将装配孔8全覆盖。
请参阅图1或4所示,作为其中一个实施方式,所述第一阀体3-1与中空钢管2末端的内壁上分别设有相匹配的外螺纹和内螺纹,两者通过螺纹连接使中空钢管2末端封闭。当然,第一阀体3-1与中空钢管2也可以采用与上述连接结构相反的方式进行连接,即第一阀体3-1具有内螺纹,中空钢管2具有外螺纹。
请参阅图1或4所示,作为其中一个实施方式,所述压力传感器1为圆盘状,且其下端面设有连接槽,即非常规样式,需要进行定制,连接槽内壁和中空钢管2前端外壁上分别设有相匹配的内螺纹和外螺纹,压力传感器1与中空钢管2前端通过螺纹配合连接,使中空钢管2前端端口封闭。
本发明的优点在于,其所提出的压注式混凝土支护隧道的围岩压力检测装置及方法,成功解决了压注混凝土支护隧道中围岩压力检测元件无法埋设的技术难题,可以精确实现压力传感器1埋设位置和方向的固定,同时本发明专利提出的检测方法不影响压注混凝土支护隧道的开挖支护工序,可以与现场压注施工工序高效结合。
相比较于现有技术,本发明专利可以实现压注混凝土支护隧道围岩压力的有效检测,较好的解决压注混凝土围岩压力检测结果不理想甚至无法检测的困境,为压注混凝土衬砌11支护结构承载力的分析论证提供强有力的数据支撑。
当然,以上仅为本发明较佳实施方式,并非以此限定本发明的使用范围,故,凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种压注式混凝土支护隧道的围岩压力检测装置,其特征在于:包括压力传感器、中空钢管、堵浆阀,所述压力传感器与中空钢管前端连接,压力传感器的引线从中空钢管前端穿入其内腔,所述堵浆阀包括由上至下依次相连的第一阀体、第二阀体、第三阀体,第一阀体与中空钢管末端连接并使中空钢管末端端口封闭,第二阀体与钢模板上的装配孔契合匹配,第三阀体上设有若干连接孔,相连的第二阀体与第三阀体呈倒置T型结构,还包括若干与第三阀体上所设连接孔、钢模板上所设紧固孔均相匹配的紧固件,当堵浆阀的第二阀体嵌入钢模板上的装配孔之中时,通过紧固件穿过连接孔后与钢模板上的紧固孔相连,将堵浆阀的第三阀体固定在钢模板上,使压力传感器被中空钢管抵紧在围岩上、钢模板上的装配孔封闭。
2.根据权利要求1所述的一种压注式混凝土支护隧道的围岩压力检测装置,其特征在于:还包括第一密封件,第一密封件为环形,堵浆阀的第三阀体固定在钢模板上时,第一密封件处于第三阀体与钢模板之间。
3.根据权利要求1或2所述的一种压注式混凝土支护隧道的围岩压力检测装置,其特征在于:所述第二阀体为圆台状,第二阀体的侧壁上嵌套设有第二密封件,第二阀体嵌入钢模板上的装配孔之中时,第二密封件处于第二阀体与装配孔之间。
4.根据权利要求1所述的一种压注式混凝土支护隧道的围岩压力检测装置,其特征在于:所述第一阀体与中空钢管末端的内壁上分别设有相匹配的外螺纹和内螺纹,两者通过螺纹连接使中空钢管末端封闭。
5.根据权利要求1所述的一种压注式混凝土支护隧道的围岩压力检测装置,其特征在于:所述压力传感器为圆盘状,且其下端面设有连接槽,连接槽内壁和中空钢管前端外壁上分别设有相匹配的内螺纹和外螺纹,压力传感器与中空钢管前端通过螺纹配合连接,使中空钢管前端端口封闭。
6.一种压注式混凝土支护隧道的围岩压力检测方法,其特征在于:采用权利要求1至5任意一项所述的压注式混凝土支护隧道的围岩压力检测装置,包括如下步骤:
S1、钢模板拼装前,在每一钢模板上沿其径向预设装配孔,并在装配孔四周预设紧固孔;
S2、待隧道挖开后,开始拼装钢模板,待钢模板拼装完成后,将检测装置中的压力传感器和中空钢管依次从装配孔置入,当堵浆阀的第二阀体嵌入钢模板上的装配孔之中时,通过紧固件穿过连接孔后与钢模板上的紧固孔相连,将堵浆阀的第三阀体固定在钢模板上,使压力传感器被中空钢管抵紧在围岩上、钢模板上的装配孔封闭;
S3、开始进行压注混凝土现场压注,待衬砌压注完成且凝固后,将堵浆阀上的紧固件全部卸下,再将堵浆阀卸下,随后拆除钢模板;
S4、将中空钢管内压力传感器的引线取出,与压力检测仪相连后,即可开展压注混凝土支护隧道围岩压力的检测工作。
7.根据权利要求6所述的一种压注式混凝土支护隧道的围岩压力检测方法,其特征在于:中空钢管将压力传感器抵紧在围岩上时,中空钢管的末端向下不超出钢模板的上表面。
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