CN204855102U - 一种可调节凹槽深宽的盾构隧道密封垫水密性试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可调节凹槽深宽的盾构隧道密封垫水密性试验装置，包括底座，还包括通过固定螺栓压紧的上盖板和下盖板，上盖板上设置有首尾相连的上部凹槽，下盖板上与上部凹槽对应设置有下部凹槽，上盖板上设置有与上盖板和下盖板之间的空间连通的恒压水泵和水压表，下盖板固定在底座上。其中槽宽调节部件和槽深调节部件可拆卸，并且具有多种尺寸。采用本实用新型装置，可以根据实验需求来调整凹槽的深度和宽度，从而很方便地对由不同截面的密封垫及不同尺寸的管片凹槽所组成的管片接缝防水设计方案的防水能力进行试验。

Description

一种可调节凹槽深宽的盾构隧道密封垫水密性试验装置

技术领域

本实用新型属于盾构隧道工程领域，更具体涉及一种可调节凹槽深宽的盾构隧道密封垫水密性试验装置，适用于水下盾构隧道的管片接缝防水密封垫的防水能力试验。

背景技术

盾构法隧道由预制衬砌管片拼装而成，其间存在大量的接缝，目前在实际工程中主要采用弹性橡胶密封垫作为防水材料。一般在管片迎水面侧开凹槽，在管片拼装时将密封垫挤入，使其受压从而达到防水的效果。近年来由于新建盾构隧道埋深逐渐加大，管片接缝的防水能力要求不断提高，急需研发防水能力较高的接缝防水方案。

密封垫的防水能力与其接触面的应力状态关系密切，然而橡胶材料的受压变形是一个超弹性、大变形、多接触的非线性力学问题，目前的设计计算水平无法仅仅通过计算准确预测接缝防水方案的防水能力。因此，需要采用水密性试验对所设计的接缝防水方案的防水能力进行研究。

橡胶密封垫的受压应力分布状态主要受到其截面大小、开孔形式、凹槽尺寸的影响。不同的凹槽尺寸如凹槽的宽度和深度的变化对密封垫的受压防水性能影响很大，因此，在设计中经常需要变换不同的密封垫的截面大小和不同尺寸的凹槽以选取最优化的接缝防水方案。

目前防水实验室中所设计的水密性检验装置的凹槽尺寸一般为固定的，如果要对不同截面大小密封垫进行不同尺寸凹槽的水密性试验测试，需要重新制作或更换整套试验装置。由此将产生材料、时间的浪费，操作上也很不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的是在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种可调节凹槽深宽的盾构隧道密封垫水密性试验装置，结构简单，使用方便，通过将形成密封垫凹槽的部件改为可更换式的，使得试验装置可以提供出不同深度和宽度的凹槽，结合不同截面尺寸的密封垫进行水密性比较试验，可以得出在一定压缩量条件下防水性能最优的密封垫截面形式以及管片的凹槽尺寸，特别适用于大直径高外水压盾构隧道管片接缝防水方案的设计和研究。

为了实现上述的目的，本实用新型采用如下技术措施：

一种可调节凹槽深宽的盾构隧道密封垫水密性试验装置，包括底座，还包括通过固定螺栓压紧的上盖板和下盖板，上盖板上设置有首尾相连的上部凹槽，下盖板上与上部凹槽对应设置有下部凹槽，上盖板上设置有与上盖板和下盖板之间的空间连通的恒压水泵和水压表，下盖板固定在底座上。

如上所述的上盖板包括外板和设置在外板底面的内框和内板，内板位于内框内，上盖板还包括与内板侧部连接的槽宽调节部，上盖板还包括通过槽宽调节部和内框压紧在外板的底面的槽深调节部，槽宽调节部的外侧、槽深调节部的底侧和内框的内侧构成上部凹槽的槽壁，上盖板还包括贯通外板和内板的恒压水泵连接孔和水压表连接孔，下盖板与上盖板上下对称除恒压水泵连接孔和水压表连接孔以外。

一种可调节凹槽深宽的盾构隧道密封垫水密性试验装置，还包括中空的水泵连接螺栓和中空的水压表连接螺栓，水泵连接螺栓的螺纹端从内板往外板方向穿过恒压水泵连接孔并通过螺母紧固内板和外板，水压表连接螺栓的螺纹端从内板往外板方向穿过水压表连接孔并通过螺母紧固内板和外板，水泵连接螺栓的栓头与内板之间压紧有密封圈，水压表连接螺栓的栓头与内板之间压紧有密封圈。

如上所述的内框的内侧上部设置有用于压紧槽深调节部的第一边沿固定槽，所述的槽宽调节部包括槽宽调节条、设置在槽宽调节条侧部的连接柱和设置在槽宽调节条上部并用于压紧槽深调节部的第二边沿固定槽，内板的外侧设置有与连接柱适配的连接孔。

如上所述的槽深调节部包括槽深调节条，槽深调节条的顶部两侧分别设置有与第一边沿固定槽和第二边沿固定槽适配的边沿凸起。

本实用新型的优点是：采用本实用新型装置，可以根据实验需求来调整凹槽的深度和宽度，从而很方便地对由不同截面的密封垫及不同尺寸的管片凹槽所组成的管片接缝防水设计方案的防水能力进行试验。

附图说明

图1为本实用新型装置整体结构示意图。

图2为上盖板主视图。

图3为上盖板仰视图。

图4-1为内板的主视图。

图4-2为内板的仰视图。

图5-1为内框的俯视图。

图5-2为内框的剖视图。

图5-3为图5-2的A部的局部放大图。

图6-1为槽宽调节部的正视图。

图6-2为槽宽调节部的俯视图。

图6-3为槽宽调节部的侧视图。

图7-1为槽深调节部的正视图。

图7-2为槽深调节部的俯视图。

图7-3为槽深调节部的侧视图。

其中：1-恒压水泵，2-水压表，3-上盖板，4-下盖板，5-底座，6-固定螺栓，7-凹槽，8-外板，9-内板，9a-连接孔，10-内框，10a-第一边沿固定槽，10b-螺栓连接孔，11-槽宽调节部件，11a-第二边沿固定槽，11b-连接柱，11c-槽宽调节条，12-槽深调节部件，12a-槽深调节条，12b-边沿凸起，13-恒压水泵连接孔，14-水压表连接孔，15-上部凹槽，16-下部凹槽，17-水压表连接螺栓；18-水泵连接螺栓。

具体实施方式

下面结合实施案例对本实用新型作进一步详细描述，以便于同行技术人员的理解：

实施例1：

如图1所示，一种可调节凹槽深宽的盾构隧道密封垫水密性试验装置，包括底座5，通过固定螺栓6连接的上盖板3和下盖板4，上盖板3上设置有首尾相连的上部凹槽15，下盖板4上与上部凹槽15对应设置有下部凹槽16，上盖板3上设置有与上盖板3和下盖板4之间的空间连通的恒压水泵1和水压表2，下盖板4固定在底座5上。

优选的，上盖板3包括外板8和设置在外板8底面的内框10和内板9，内板9位于内框10内，上盖板3还包括与内板9侧部连接的槽宽调节部11，上盖板3还包括通过槽宽调节部11和内框10压紧在外板8的底面的槽深调节部12，槽宽调节部11的外侧、槽深调节部12的底侧和内框10的内侧构成上部凹槽15的槽壁，上盖板3还包括贯通外板8和内板9的恒压水泵连接孔13和水压表连接孔14，下盖板3与上盖板3上下对称除恒压水泵连接孔13和水压表连接孔14以外。

优选的，还包括中空的水泵连接螺栓18和中空的水压表连接螺栓17，水泵连接螺栓18的螺纹端从内板9往外板8方向穿过恒压水泵连接孔并通过螺母紧固内板9和外板8，水压表连接螺栓17的螺纹端从内板9往外板8方向穿过水压表连接孔并通过螺母紧固内板9和外板8，水泵连接螺栓18的栓头与内板9之间压紧有密封圈，水压表连接螺栓17的栓头与内板9之间压紧有密封圈。

优选的，所述的内框10的内侧上部设置有用于压紧槽深调节部12的第一边沿固定槽10a，所述的槽宽调节部11包括槽宽调节条11c、设置在槽宽调节条11c侧部的连接柱11b和设置在槽宽调节条11c上部并用于压紧槽深调节部12的第二边沿固定槽11a，内板9的外侧设置有与连接柱11b适配的连接孔。

优选的，所述的槽深调节部12包括槽深调节条12a，槽深调节条12a的顶部两侧分别设置有与第一边沿固定槽10a和第二边沿固定槽11a适配的边沿凸起12b。

上下盖板之间的上部凹槽15和下部凹槽16形成方框状的凹槽7，进行水密性实验时将预制好的密封垫放入凹槽7中。可通过游标卡尺等工具结合固定螺栓6的拧紧量控制上下盖板之间的距离以满足不同张开量的试验要求。

如图2、图3所示为上述上盖板3的具体设计，上盖板3包括外板8、内板9、内框10、槽宽调节部11、槽深调节部12。其中内板9、内框10通过螺栓与外板8紧密连接。在一组试验中，上盖板3/下盖板上的槽宽调节部11共有相同尺寸的4个，通过内板9四边的连接孔9a与内板9相连接，槽宽调节部11与内框10一起形成隼槽将槽深调节部12固定在外板8的底部。在一组试验中，上盖板3/下盖板上的槽深调节部件12同样有4个相同尺寸的。下盖板4的设计除了没有上盖板3中与恒压水泵及水压表连接的两个螺栓孔（即恒压水泵连接孔13和水压表连接孔14）以外，其余均相同。

如图4-1和图4-2所示，内板9四周每边布置两个连接孔9a，与槽深调节部12咬合。上盖板3上设置有贯穿的内板9和外板8的两个螺栓孔（即恒压水泵连接孔13和水压表连接孔），以便与外板固定和连接恒压水泵1与水压表2。

如图5-1和图5-3所示，内框10通过固定螺栓6与外板8相固定。其主要特征见图5-3，开了一个一定宽度、一定厚度的第一边沿固定槽10a，该第一边沿固定槽10a与槽深调节部件12相对应，用来固定槽深调节部件12。

如图6-1和图6-2所示，中间突出两个连接柱11b可与内板9的连接孔9a相咬合得以固定。通过改变d的大小，与其它部件拼装可以构成不同的凹槽的宽度。进行试验装置制作时，可选取常用的凹槽宽度如40mm、45mm、50mm，制作相应的槽宽调节部。如果水密性试验有新的要求需要调节槽宽，仅需要重新制作槽宽调节部11即可。

如图7-1~图7-3所示。在同一组试验中，槽深调节部12共有尺寸相同的四个，可拼成一个框形。其主要特征在于图7-3中的槽深调节条12a凸出固定边沿12b的部分，该部分的宽度D需要与凹槽宽度相对应，通过改变其凸出部分的厚度h，可调节凹槽的深度。与槽宽调节部11相同的，在进行试验装置制作时，可根据常用的凹槽宽度和深度制作几组槽深调节部12，必要时进行更换。如果水密性试验有新的要求，仅需要重新制作槽深调节部12即可。

具体实施步骤：

进行水密性试验时，

第一步，根据测试样品密封橡胶垫的宽度及要求的压缩量确定上部凹槽15及下部凹槽16的尺寸；然后根据所确定的凹槽尺寸选取上盖板3和下盖板4合适的槽宽调节部11与槽深调节部12。

第二步，通过水压表连接螺栓17和水泵连接螺栓18将上盖板3的外板8和内板9固定，需要注意的是，水压表连接螺栓17和水泵连接螺栓18的栓头上需要套橡胶圈/密封圈并拧紧以保证内部空间的密封性。将恒压水泵1和水压表2分别与水压表连接螺栓17和水泵连接螺栓18连接，其中，下盖板3通过螺栓与底座5相连。

第三步，对于上下盖板3/4，分别将选定的槽宽调节部11通过连接孔9a插到内板9中。

第四步，对于上下盖板3/4，将槽深调节部12通过边沿凸起12b插入到第二边沿固定槽11a中进行固定。

第五步，对于上下盖板3/4，将内框10置于外板8上，使得内框10的第一边沿固定槽10a压在槽深调节部12的边沿凸起12b上面，形成上部凹槽/下部凹槽。

第六步，将制作好的待检测方框形橡胶密封垫置于上部凹槽和下部凹槽之间的空腔中。

第七步，根据试验对于密封垫错位量的要求调节好上下两盖板3的相对水平位置。通过固定螺栓6穿过螺栓连接孔10b，并通过对螺母的调节固定外板与内框，调节上下盖板之间的距离。用游标卡尺分别从四个边测量上下盖板之间的距离，同时调节螺母直到上下盖板之间的距离达到实验要求。

第八步，通过上盖板的连接螺栓连接恒压水泵，将内部空间充满水，同时连接水压表，各部分接口拧紧密封。

第九步，控制恒压水泵，逐级增加水压，每一级水压暂停15～20分钟，观察密封垫之间是否有水滴溢出。观察到有水滴溢出时，记录下此时水压表的水压，即可得到该密封垫样品相应于某一上下盖板之间距离的极限耐水压力。调节不同的上下盖板之间的距离，重复进行实验，即可得到某一密封垫样品的耐水压能力曲线，指导隧道的设计及橡胶密封垫的研发。

Claims (5)

1.一种可调节凹槽深宽的盾构隧道密封垫水密性试验装置，包括底座（5），其特征在于，还包括通过固定螺栓（6）压紧的上盖板（3）和下盖板（4），上盖板（3）上设置有首尾相连的上部凹槽（15），下盖板（4）上与上部凹槽（15）对应设置有下部凹槽（16），上盖板（3）上设置有与上盖板（3）和下盖板（4）之间的空间连通的恒压水泵（1）和水压表（2），下盖板（4）固定在底座（5）上。

2.根据权利要求1所述的一种可调节凹槽深宽的盾构隧道密封垫水密性试验装置，其特征在于，所述的上盖板（3）包括外板（8）和设置在外板（8）底面的内框（10）和内板（9），内板（9）位于内框（10）内，上盖板（3）还包括与内板（9）侧部连接的槽宽调节部（11），上盖板（3）还包括通过槽宽调节部（11）和内框（10）压紧在外板（8）的底面的槽深调节部（12），槽宽调节部（11）的外侧、槽深调节部（12）的底侧和内框（10）的内侧构成上部凹槽（15）的槽壁，上盖板（3）还包括贯通外板（8）和内板（9）的恒压水泵连接孔（13）和水压表连接孔（14），下盖板（3）与上盖板（3）上下对称除恒压水泵连接孔（13）和水压表连接孔（14）以外。

3.根据权利要求2所述的一种可调节凹槽深宽的盾构隧道密封垫水密性试验装置，其特征在于，还包括中空的水泵连接螺栓（18）和中空的水压表连接螺栓（17），水泵连接螺栓（18）的螺纹端从内板（9）往外板（8）方向穿过恒压水泵连接孔并通过螺母紧固内板（9）和外板（8），水压表连接螺栓（17）的螺纹端从内板（9）往外板（8）方向穿过水压表连接孔并通过螺母紧固内板（9）和外板（8），水泵连接螺栓（18）的栓头与内板（9）之间压紧有密封圈，水压表连接螺栓（17）的栓头与内板（9）之间压紧有密封圈。

4.根据权利要求3所述的一种可调节凹槽深宽的盾构隧道密封垫水密性试验装置，其特征在于，所述的内框（10）的内侧上部设置有用于压紧槽深调节部（12）的第一边沿固定槽（10a），所述的槽宽调节部（11）包括槽宽调节条（11c）、设置在槽宽调节条（11c）侧部的连接柱（11b）和设置在槽宽调节条（11c）上部并用于压紧槽深调节部（12）的第二边沿固定槽（11a），内板（9）的外侧设置有与连接柱（11b）适配的连接孔。

5.根据权利要求4所述的一种可调节凹槽深宽的盾构隧道密封垫水密性试验装置，其特征在于，所述的槽深调节部（12）包括槽深调节条（12a），槽深调节条（12a）的顶部两侧分别设置有与第一边沿固定槽（10a）和第二边沿固定槽（11a）适配的边沿凸起（12b）。