CN204080780U - 用于隧道土压力计埋设装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于隧道土压力计埋设装置，包括固定于拱架上的用于放置土压力计的底座，土压力计引出的电缆通过线缆密封装置穿过防水板；底座包括底靴，底靴侧面上设有引线槽，底靴底面通过底座卡槽契合在钢拱架上；线缆密封装置包括两个相互契合法兰盘，两个法兰盘分为电缆入口法兰盘和电缆出口法兰盘，电缆入口法兰盘上设有一环形橡胶衬垫，电缆出口法兰盘上设有环形不锈钢铁环，环形橡胶衬垫及环形不锈钢铁环契合在防水板的洞口中，两个法兰盘经穿过螺栓孔的螺栓紧固在防水板上；电缆入口法兰盘通过一紧缩螺栓帽与橡胶套管相连，橡胶套管外部套有一橡胶保护套，橡胶保护套的外部套有一不锈钢卡箍。

Description

用于隧道土压力计埋设装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于隧道土压力计埋设装置。

背景技术

铁路或公路隧道工程施工中，场地狭窄，环境边界条件复杂多样。隧道的初衬直接影响整个工程的安全质量、工期和造价，特别是隧道原状土破坏造成周边围岩应力变化、围岩稳定性下降，直接关系隧道施工的安全。围岩土压力变化时工程项目风险评估和控制的组成部分。因而在隧道中安置土压力计是非常有必要的，尤其在围岩等级变化的时候。

土压力计由背板、感应板、信号传输电缆、振弦及激振电磁线圈等组成，是了解被测结构物内部土压力变化量、并可同步测量埋设点温度的有效监测设备。

土压力计适用于长期测量土石坝、土堤、边坡、路基等结构物内部土体的压应力。

当被测结构物内土应力发生变化时，土压力计感应板同步感受应力的变化，感应板将会产生变形，变形传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物的压应力值。同时可同步测出埋设点的温度值。

在深埋隧道工程规划建设过程中，洞室围岩稳定性是岩土工程和地质工程工作者必须予以高度重视的问题。洞室围岩一般是指地下洞室周围，由于地下局部开挖而引起变化及应力重新分布的一定范围内的岩土体，由于地质条件的差异，容易发生岩爆和软岩大变形等重大工程地质问题，直接关系到地下洞室施工的安全、进度和质量。岩爆，也称冲击地压，它是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。岩爆是地下工程的一大地质灾害，由于它的破坏性很大，常常给施工安全、岩体及建筑物的稳定性带来很多问题，甚至会造成重大工程事故。而了解隧道建设过程中深埋隧道岩体的应力、位移的变化规律对于分析洞室围岩稳定性和预防岩爆的发生无疑具有重要意义。

目前，针对深埋隧道建设中隧道岩体应力应变监测有四种；第一种是理论上的分析，这种理论分析只能从初勘资料的报告中进行分析，虽然能够大致反映出整体的围岩压力，误差较大；第二种如专利“深埋隧道围岩稳定性监测模拟试验装置(201220314192)”所述，通过提供一种深埋隧道围岩稳定性监测模拟试验装置，对围岩压力进行相似计算，这种方法只能对隧道内某一段围岩进行模拟试验，不具备整体性和代表性，在围岩变化处，不能很好对围岩应力变化进行监测，并且投资成本大，数据缺少精确度；三是对隧道的原位测试，主要采用触探试验和标准贯入试验，这种测量方法存在工程量大，周期较长，费用较高，测点布置间距较大，不够精细，所获得岩土参数时效性不够强，不能对开挖面影响范围内的岩土参数进行实时测试，了解开挖面影响区域内的岩土工程特性；四是如专利“用于软弱土质围岩隧道内的原位测试方法(201210271041)”所述，提出了一种用于隧道内的原位测试方法，主要是使用扁铲侧胀仪，在隧道进行开挖形成上台阶后，布设测孔进行测试，由于隧道内下台阶开挖、仰拱浇灌、二衬施工的跟进，这种测试方法的周期短，数据不够精确，且影响隧道的正常施工。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于隧道土压力计埋设装置，能达到快速、简便、准确地测试隧道掌子面前方一定范围内土体的物理力学参数。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

用于隧道土压力计埋设装置，包括固定于拱架上的用于放置土压力计的底座，土压力计引出的电缆通过线缆密封装置穿过防水板；

所述底座包括由和土压力计适配的有底圆筒组成的底靴，底靴侧面上设有与土压力计的电缆相对应的引线槽，底靴底面通过底座卡槽契合在钢拱架上；

所述线缆密封装置包括两个相互契合的且位于防水板两侧的法兰盘，两个法兰盘分为电缆入口法兰盘和电缆出口法兰盘，电缆入口法兰盘上设有一环形橡胶衬垫，电缆出口法兰盘上设有与环形橡胶衬垫契合的环形不锈钢铁环，环形橡胶衬垫及环形不锈钢铁环契合在防水板的洞口中，两个所述法兰盘上均设置六个相互对称的螺栓孔；两个所述法兰盘经穿过螺栓孔的螺栓紧固在防水板上；

所述电缆入口法兰盘通过一紧缩螺栓帽与供电缆穿过的橡胶套管相连，橡胶套管外部套有一橡胶保护套，橡胶保护套的外部套有一不锈钢卡箍。

所述底座卡槽为两块相同的且对称固定在底靴上的角钢。

所述线缆密封装置通过两个相互契合的法兰盘将电缆穿过并固定在防水板上。

所述钢拱架为竖直放置的工字梁。

所述电缆引到钢拱架的腹板位置，并通过扎丝固定。

利用用于隧道土压力计埋设装置的埋设方法，包括以下步骤：

①将底座的卡槽固定在钢拱架朝向围岩的一侧，将有引线槽的一侧朝下，并通过焊机将两卡槽与钢拱架焊接在一起，进行固定；

②将土压力计的电缆从压力计底靴上的引线槽穿入，在土压力计与土压力计底靴之间用金属粘结胶水粘接；

③将土压力计上的电缆引到钢拱架的腹板位置，通过扎丝固定；

④将电缆引到设定位置后，对钢拱架及围岩进行初衬喷浆，将电缆固定在初衬外表面；

⑤在设定位置将防水板开洞，将线缆密封装置固定在防水板上，并将电缆从线缆密封装置内拉出，收缩不锈钢卡箍；

⑥将电缆从二衬台车底部或预埋件处拉出，进行二衬施工。

在初衬与二衬施工前，要对引出的电缆线进行保护。

在隧道施工建设过程中，为解决好防水问题，确保隧道工程质量，从更本上消除隧道病害和增加隧道寿命的重要环节，需选择好防水材料和正确的施工方法。规范隧道防水施工要求是：紧贴初期支护面铺设土工布，然后再土工布外侧挂设防水板，防水板再外侧就是二次衬砌。为避免初衬渗水进入到二衬中，影响二衬的稳定性及隧道的安全通行，为防止水泥浆渗入土工布，先铺土工布，后铺防水板。在压力计的数据采集中，通常需要对长时间的压力变化值进行采集。但为保证施工的安全，二次衬砌距离掌子面的距离有一定要求：1、Ⅱ级围岩地段二衬距离掌子面不宜大于200m；2、Ⅲ级围岩地段二衬距离掌子面不宜大于120m；Ⅳ及以上围岩地段二衬距离掌子面不宜大于90m或设计规定。故而为对围岩应力进行长期而准确的采集，如何将压力计电缆伸出二衬是必须解决的问题。

目前在隧道中压力计电缆线可通过以下方式伸出：1、目前常用的方法是在防水板上开个洞，埋置适当的pvc管或木制盒子，在其中用防水沙装满，再将电缆从中间穿入，缺点是防水沙在与pvc管或木制盒子以及防水板与pvc管或木制盒子的接缝处，其防水效果较差，随着时间的延长，接缝处的橡胶会出现渗水现象；2、将压力计电缆引到仰拱的最下端，通过排水管道引到隧道中间的排水沟中，再将电缆引出，缺点是一般压力计自带电缆长度最大为15m，若要将电缆引出则需要将电缆线延长增加，由于排水管中通常有水，电缆接缝处易造成短路，数据将无法采集，同时，由于在采集时需要在隧道中间，易影响隧道内的施工车辆通行，使危险性增加。

本实用新型的有益效果是：通过使用此种埋设装置及埋设方法，可以保证压力计在钢拱架上稳固牢靠，不宜脱落；将压力计电缆从钢拱架腹板处引出，可以保证在隧道的初衬喷浆过程中，电缆不会由于喷浆而断裂；使用线缆密封装置，可以在保证防水的前提下，将压力计电缆从隧道中伸出。通过使用此种埋设装置及埋设方法，可以对压力计数据进行长期有效的采集，进而更真实准确的了解围岩应力变化，为安全、快速的施工提供了保障。

附图说明

图1为本实用新型装置的底座安装正视图；

图2为本实用新型装置的底座安装仰视图；

图3为本实用新型装置的底座安装侧视图；

图4为本实用新型装置的线缆密封装置正视图；

图5为本实用新型线缆密封装置入口处法罗盘正视图；

图6为本实用新型装置的线缆密封装置剖视图；

图7为本实用新型线缆密封装置出口处法罗盘剖视图；

图8为本实用新型线缆密封装置出口处法罗盘正视图；

其中1.土压力计，2.底靴，3.钢拱架，4.电缆，5.引线槽，6.底座卡槽，7.翼缘，8.橡胶圆套，9.橡胶保护套，10.螺栓帽，11.不锈钢卡箍，12.环形橡胶衬垫，13.螺栓孔，14.入口处法兰盘，15.出口处法兰盘，16.环形不锈钢铁环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

一、土压力计装置的埋设

土压力计埋设装置底座包括底靴2、引线槽5、底座卡槽6，将土压力计1放入底靴2中，土压力计电缆4通过引线槽5引出，在钢拱架3的围岩方向，引线槽5方向朝下，将底座卡槽6卡入钢拱架3的翼缘7，用焊机将底座卡槽6焊接在钢拱架3的翼缘7上。

二、土压力计电缆的引线方法

土压力计1的电缆4，从引线槽5引出后，将其引到钢拱架3腹板位置，通过扎丝固定，将其引到设定位置后，通过线缆密封装置将其引出防水板，对钢拱架及围岩进行初衬喷浆，将电缆固定在初衬外表面；在设定位置将防水板开洞，将线缆密封装置固定在防水板上，并将电缆从线缆密封装置内拉出，收缩不锈钢卡箍。

将电缆从二衬台车底部或预埋件处拉出，进行二衬施工。

在初衬与二衬施工前，要对引出的电缆线进行保护。

三、线缆密封装置的安装

在防水板适当的位置，开一个合适的洞，法兰盘分别置于防水板洞口的两侧，将防水板洞口置于入口处法兰盘14的环形橡胶衬垫12和出口处法兰盘15的不锈钢圆环16之内，在法兰盘上预留的螺栓孔13加载螺栓，将六个相互对称的螺栓拧紧，可以把防水板紧密的的固定在两个法兰盘中间，通过两个法兰盘的紧密挤压，在环形橡胶衬垫12和不锈钢圆环16对防水板的作用下，把防水板和与法兰盘紧密的固定在一起，同时用橡胶胶水涂抹在法兰盘与防水板之间，保证装置的保密性、防水性及永固性。

将橡胶圆套8套在在线缆入口处法兰盘14上，将螺栓帽10向法兰盘方向拧动，让橡胶圆套[8]固定在入口处法兰盘14上。

将橡胶保护套9套在橡胶圆套8上，将不锈钢卡箍11套在橡胶保护套9外面，把土压力计1的电缆4穿过橡胶圆套8和法兰盘，同时将橡胶保护套9外面的不锈钢卡箍11缩紧卡死，保证电缆4与橡胶圆套8的紧密固定，同时在橡胶圆套8边缘用橡胶胶水封死。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种用于隧道土压力计埋设装置，其特征是，包括固定于拱架上的用于放置土压力计的底座，土压力计引出的电缆通过线缆密封装置穿过防水板；

所述底座包括由和土压力计适配的有底圆筒组成的底靴，底靴侧面上设有与土压力计的电缆相对应的引线槽，底靴底面通过底座卡槽契合在钢拱架上；

所述线缆密封装置包括两个相互契合的且位于防水板两侧的法兰盘，两个法兰盘分为电缆入口法兰盘和电缆出口法兰盘，电缆入口法兰盘上设有一环形橡胶衬垫，电缆出口法兰盘上设有与环形橡胶衬垫契合的环形不锈钢铁环，环形橡胶衬垫及环形不锈钢铁环契合在防水板的洞口中，两个所述法兰盘上均设置六个相互对称的螺栓孔；两个所述法兰盘经穿过螺栓孔的螺栓紧固在防水板上；

所述电缆入口法兰盘通过一紧缩螺栓帽与供电缆穿过的橡胶套管相连，橡胶套管外部套有一橡胶保护套，橡胶保护套的外部套有一不锈钢卡箍。

2.如权利要求1所述的用于隧道土压力计埋设装置，其特征是，所述底座卡槽为两块相同的且对称固定在底靴上的角钢。

3.如权利要求1所述的用于隧道土压力计埋设装置，其特征是，所述线缆密封装置通过两个相互契合的法兰盘将电缆穿过并固定在防水板上。

4.如权利要求1所述的用于隧道土压力计埋设装置，其特征是，所述钢拱架为竖直放置的工字梁。

5.如权利要求1所述的用于隧道土压力计埋设装置，其特征是，所述电缆引到钢拱架的腹板位置，并通过扎丝固定。