CN209673308U - 水下隧道结构的耐压密封性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本申请的目的是提供一种水下隧道结构的耐压密封性能测试装置，该测试装置主要是由用于设置在待测的水下隧道结构的检测区域上方且设有排气阀的耐压储液箱、用于将耐压储液箱和水下隧道结构密封连接的密封机构、与耐压储液箱相连且用于向耐压储液箱内注入流体并获取耐压储液箱内的液压参数的加压装置等构成。其中，密封机构在将耐压储液箱和水下隧道结构密封连接后，使得检测区域与耐压储液箱内的腔体相连通，且与外部隔离。与现有技术相比，该测试装置能够降低检测成本，提升检测精度。

Description

水下隧道结构的耐压密封性能测试装置

技术领域

本实用新型涉及建筑领域，尤其涉及一种水下隧道结构的耐压密封性能测试装置。

背景技术

目前，随着城市化进程的进一步加快，地面交通基础设施日益拥堵，且由于地形限制，无法满足当代经济发展的紧迫需求，因此地下交通基础设施显得尤为重要。水下隧道，由于其不占用地表空间，且不影响水上通航，对水资源环境保护也十分有利，因此，近年来，跨江、跨河、跨湖、跨海通道中水下隧道工程建设日益增多，具备良好的发展前景。

水下隧道结构在建设的过程中，通常采用多段隧道管节连接在一起的方式进行建造，并且，在施工过程中，为了防止因地基不均匀沉降或其它外力作用引起隧道结构破坏，因此各管节之间通常会设置变形缝，以适应一定程度的结构变形。同时，需要对变形缝设置相应的密封防水结构，如采用在变形缝处设置止水胶囊、嵌入式止水带及外贴式防水卷材等，避免变形缝处出现渗水的现象。

在现有技术中，为了确保水下隧道工程施工及运营期的质量与安全，需对变形缝的密封防水性能进行测试。

近年，国内有些学者按照防水材料的施工工艺在实验室内制作设有变形缝的隧道模型，将模型放入试验水坑内浸水，观察变形缝处是否漏水，以验证防水材料及其施工工艺的密封防水性能。然而试验水坑深度一般只有几米，而实际工程中的跨江、跨海隧道往往在水面以下十几米、甚至几十米处。而水深越大，水压越高，变形缝的密封防水效果对防水材料及其施工工艺的要求就越高。因此，试验水坑隧道模型试验无法模拟验证高水压状态下隧道管节之间的变形缝密封防水性能，且造成检测精度存在不准的现象，并且建造深度较深的试验坑，其制造成本较高，从而使得检测成本较为高昂。

实用新型内容

针对上述现有技术的缺点或不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种水下隧道结构的耐压密封性能测试装置，能够降低检测成本，提升检测精度。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种水下隧道结构的耐压密封性能测试装置，包括:

耐压储液箱，用于设置在待测的水下隧道结构的检测区域上方，且设有排气阀；

密封机构，用于将所述耐压储液箱和所述水下隧道结构密封连接，并使得所述检测区域与所述耐压储液箱内的腔体相连通，且与外部隔离；

加压装置，与所述耐压储液箱相连，用于向所述耐压储液箱内注入流体，并获取所述耐压储液箱内的液压参数。

进一步作为优选地，所述耐压储液箱的一端具有与所述检测区域形状相匹配的开口，而另一端开设有与所述腔体相连通的注液口；所述注液口通过连通件和输送管与所述加压装置相连。以通过加压装置向耐压储液箱输送流体，实现对耐压储液箱内液压控制，从而能够精准控制检测区域所受到的液压大小，并使得检测区域能够被耐压储液箱内的流体均匀覆盖，从而确保检测区域的

进一步作为优选地，所述加压装置包括:与所述耐压储液箱和外部供液源相连的加压泵、用于控制所述加压泵运转的驱动件、与所述加压泵和所述输送管相连的液压表。以通过驱动件方便加压泵对耐压储液箱内流体的输送控制，方便了操作，简化了成本。

进一步作为优选地，所述密封机构包括：设置在所述水下隧道结构上的预埋钢板；设置在所述耐压储液箱上的支架板；设置在所述支架板合所述预埋钢板之间且与所述支架板的形状相适配的密封圈；其中，所述预埋钢板和所述支架板相连后，将所述检测区域密封围合起来。以确保密封机构的密封效果和连接强度能够满足实验的设计需求，避免出现液压泄漏的现象，同时使得耐压储液箱内的流体在排除气体后，形成一个良好的液压密封环境，以借助外部大气压对耐压储液箱的作用，防止其出现从水下隧道结构上脱落的现象。

进一步作为优选地，所述水下隧道结构为至少两个隧道管节通过变形缝结构连接的隧道模型；所述检测区域至少有部分为变形缝结构的局部区域或整段区域。以较好的实现变形缝结构的密封防水性能的测试。

进一步作为优选地，所述水下隧道结构为至少两个隧道管节通过变形缝结构连接的隧道模型；所述检测区域至少有部分为变形缝结构的局部区域或整段区域。

进一步作为优选地，还包括：设置于所述隧道模型内并与外部控制装置通讯连接的摄像头，用于观察所述隧道模型内部的环境。通过隧道模型内设置的摄像头可以直观的观察隧道模型内部是否出现渗水的现象，并可通过观察渗水处的渗水面积是否超过规定的数值或24小时内无渗水现象发生等方式，验证其密封防水效果，并确定其密封等级。

进一步作为优选地，所述预埋钢板为平行于变形缝设置的预埋条形钢板，以及两根垂直于变形缝设置的预埋条形钢板，并围合成与所述支架板形状相适配的形状，各预埋条形钢板上开带有丝扣的螺栓孔，用于连接储水箱与隧道结构的螺栓。

进一步作为优选地，所述支架板与耐压储液箱一体化设置或可拆卸的设置。

进一步作为优选地，所述水下隧道结构为至少两个隧道管节通过变形缝结构连接的隧道模型；所述检测区域至少有部分为变形缝结构的局部区域或整段区域。

进一步作为优选地，水下隧道结构可以为盾构隧道、沉管隧道及明挖现浇隧道中的任意一种或其组合。

进一步作为优选地，所述耐压储液箱上还设有用于连接支架板的多个三角连接板，其中，各三角连接板围绕耐压储液箱的周向等距设置。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本申请通过密封机构对耐压储液箱和加压装置进行密封连接，使得耐压储液箱内可形成一个作用于检测区域且密封的液压环境，同时通过与耐压储液箱相连的加压装置向耐压储液箱内注入流体的方式，使得工作人员借助检测耐压储液箱对检测区域施加的液压即可模拟得到，水下隧道结构在相应的水下环境中受到的真实压力，因此，整个过程，无须将水下隧道结构放置于实验坑中测试，即可较好的测试并估算水下隧道结构在检测区域的密封防水性能，确定防水等级，尤其适用于模拟50m及以下任意水深的水压，从而降低了检测成本，提升了检测的精度，缩短了检测的时间。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1：本实用新型第一实施例中水下隧道结构的水下耐压密封性能测试装置的结构示意图；

图2：本实用新型第一实施例中水下耐压密封性能测试装置的俯视图；

图3：本实用新型第一实施例中水下耐压密封性能测试装置安装在隧道结构模型上的结构示意图；

图4：本实用新型第一实施例中水下耐压密封性能测试装置在测试时的工作原理图；

图5：图4中步骤S1的具体流程图；

图6：图5中步骤S1的具体流程图；

耐压储液箱1；腔体11；

密封机构2；预埋钢板21；密封圈22；支架板23；

加压装置3；加压泵31；加压手柄32；液压表33；

连通件4；输送管5；三角连接板6；螺孔7；隧道管节8；排气阀9；变形缝10。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

实施例1

如图1至图2所示，本实用新型的第一实施例提供了一种水下隧道结构的耐压密封性能测试装置，其主要是由用于设置在待测的水下隧道结构的检测区域上方且设有排气阀9的耐压储液箱1、用于将耐压储液箱1和水下隧道结构密封连接的密封机构2、与耐压储液箱1相连且用于向耐压储液箱1内注入流体并获取耐压储液箱1内的液压参数的加压装置3等构成。

其中，密封机构2在将耐压储液箱1和水下隧道结构密封连接后，使得检测区域与耐压储液箱1内的腔体相连通，且与外部隔离。

并且，加压装置3用于向耐压储液箱1内注入流体，并获取耐压储液箱1 内的液压参数。

加压装置3，与耐压储液箱1相连，用于向耐压储液箱1内注入流体，并获取耐压储液箱1内的液压参数。

通过上述内容可知，由于本申请通过密封机构2对耐压储液箱1和加压装置3进行密封连接，使得耐压储液箱1内可形成一个作用于检测区域且密封的液压环境，同时通过与耐压储液箱1相连的加压装置3向耐压储液箱1内注入流体的方式，使得工作人员借助检测耐压储液箱1对检测区域施加的液压即可模拟得到，水下隧道结构在相应的水下环境中受到的真实压力，因此，整个过程，无须将水下隧道结构放置于实验坑中测试，即可较好的测试并估算水下隧道结构在检测区域的密封防水性能，确定防水等级，尤其适用于模拟50m及以下任意水深的水压，从而降低了检测成本，提升了检测的精度，缩短了检测的时间。

在此，需要说明的是，本实施例中的水下隧道结构可以为盾构隧道、沉管隧道及明挖现浇隧道中的任意一种或其组合，并应用于湖底、江底、海底等环境中，并且，该水下隧道结构可以为按设计要求制作的隧道，也可以根据设定的比例制作的隧道模型，本实施例对于具体的水下隧道的类型和应用环境以及是否为隧道模型不作具体的限定，而本实施例对于具体的水下隧道的类型和应用环境不作具体的限定。

进一步作为优选地，上述耐压储液箱1的一端具有与检测区域形状相匹配的开口，而另一端开设有与腔体11相连通的注液口；注液口通过连通件4和输送管5与加压装置3相连。以通过加压装置3向耐压储液箱1输送流体，实现对耐压储液箱1内液压控制，从而能够精准控制检测区域所受到的液压大小，并使得检测区域能够被耐压储液箱1内的流体均匀覆盖，从而确保检测区域的受力情况最大限度地接近水下环境的受力情况。

进一步作为优选地，加压装置3包括:与耐压储液箱1和外部供液源相连的加压泵31、用于控制加压泵31运转的驱动件、与加压泵31和输送管5相连的液压表33。以通过驱动件方便加压泵31对耐压储液箱1内流体的输送控制，方便了操作，降低了成本。其中，驱动件可以为与加压泵31电性连接的控制器，以实现自动控制，也可以为驱动连接的加压手柄32，以实现手动控制，而本实施例仅以加压手柄32为例作说明。

在此，值得一提的是，本实施例中的流体不仅可以为水，也可以为根据水下复杂环境模拟的其他流体，如泥沙混合的流体、石油等混合流体。此外，值得一说的是，本实施例中的流体也采用可换算压力的流体来替代水，以起到缩小耐压储液箱1的体积以及耐压储液箱1的制造难度等作用。

进一步作为优选地，密封机构2包括：设置在水下隧道结构上的预埋钢板21；设置在耐压储液箱1上的支架板23；设置在支架板23和预埋钢板21之间且与支架板23的形状相适配的密封圈22；其中，预埋钢板21和支架板23相连后，将检测区域密封围合起来。以确保密封机构2的密封效果和连接强度能够满足实验的设计需求，避免出现液压泄漏的现象，同时使得耐压储液箱1内的流体在排除气体后，形成一个良好的液压密封环境，以借助外部大气压对耐压储液箱1的作用，防止其出现从水下隧道结构上脱落的现象。

在此，值得一提的是，本实施例中的支架板23可以与耐压储液箱1一体化设置，也可以为可拆卸的设置在耐压储液箱1上，而本实施例仅以一体化成型设置为例作说明。并且，本实施例中采用的密封圈22优选为高压缩量的硅胶发泡垫圈。

另外，为了提升支架板23和耐压储液箱1之间的连接强度，耐压储液箱1 上还设有用于连接支架板23的多个三角连接板6，其中，各三角连接板6围绕耐压储液箱1的周向等距设置，以提升其固定牢度，并使各个方向上的受力较为均匀。并且，本实施例以12个三角连接板为例作说明。

进一步作为优选地，水下隧道结构为至少两个隧道管节通过变形缝结构10 连接的隧道模型；检测区域至少有部分为变形缝结构10的局部区域或整段区域。以较好的实现变形缝结构10的密封防水性能的测试。其中，图1中仅标示出了变形缝结构10中的变形缝，以作简要说明。并且，该变形缝结构10一般由止水胶囊、嵌入式止水带及外贴式防水卷材中的一种或几种的组合与填充材料等共同组成，以为防止地基不均匀沉降或其它外力引起水下隧道结构的破坏。

在此，值得一提的是，本实施例中检测区域优选为变形缝结构的局部区域，以方便水下耐压密封性能测试装置的安装，降低水下耐压密封性能测试装置的制造成本，并仅以此为例作说明。显然，对于本领域人员可知，本实施例中检测区域为变形缝结构的整段区域时，相应的耐压储液箱1的开口形状也与变形缝结构的整段区域相匹配。此外，本实施例中检测区域也不限于变形缝结构的区域，也可以为水下隧道结构上的其他区域，而本实施例对此不作具体的限定和说明。

进一步作为优选地，水下隧道结构内设有与外部控制装置通讯连接的摄像头，用于观察水下隧道结构内部的环境。通过水下隧道结构内设置的摄像头可以直观的观察水下隧道结构内部是否出现渗水的现象，并可通过观察渗水处的渗水面积是否超过规定的数值或24小时内无渗水现象发生等方式，验证其密封防水效果，并确定其密封等级。

在此，值得一提的是，对于本实施例中水下隧道结构内部是否出现渗水的现象的观察，也可不采用摄像头，通过人工观察也可实现。

为了简要说明本申请中上述水下耐压密封性能测试装置的工程原理，如图 4所示，其过程如下所示：

步骤S1:按设定的比例制作水下隧道结构；

步骤S2:将耐压储液箱设置在待测的水下隧道结构的检测区域上方；

步骤S3:通过密封机构将耐压储液箱和水下隧道结构密封连接，并使得检测区域与耐压储液箱内的腔体相连通，且与外部隔离；

步骤S4:将加压装置与耐压储液箱相连；

步骤S5:通过加压装置向耐压储液箱内注入流体，并获取耐压储液箱内的液压参数。

通过上述内容可知，由于本申请通过密封机构2对耐压储液箱1和加压装置3进行密封连接，使得耐压储液箱内可形成一个作用于检测区域且密封的液压环境，同时通过与耐压储液箱1相连的加压装置3向耐压储液箱1内注入流体的方式，使得工作人员借助检测耐压储液箱1对检测区域施加的水压即可模拟得到水下隧道结构在相应的水下环境中受到的真实水压，因此，整个过程无须将水下隧道结构放置于模拟真实水下环境深度的实验坑中进行测试，即可较好的测试和估算水下隧道结构在检测区域的密封防水性能，确定防水等级，从而降低了检测成本，提升了检测的精度，缩短了检测的时间。

具体地，如图5所示，在步骤S1之前还包括以下子步骤：

步骤S11：将密封机构2中的预埋钢板21设置在水下隧道结构的检测区域的周围后，浇筑成型处理；

步骤S12：在水下隧道结构浇筑成型后，将与预埋钢板21的形状相适配的密封圈22放置于预埋钢板21上方。

由此可知，通过上述结构和步骤可提升密封机构2的连接牢度，同时方便了预埋钢板21的设置。

在此，值得一提的是，本实施例中的预埋钢板21的设置，也可以是在水下隧道结构浇筑成型后，通过在水下隧道结构上开槽或放置于水下隧道结构的表面，再通过浇筑的方式进行固定。因此，本实施例对此不作具体的限定和说明。

并且，作为优选的一种方式，本实施例中的预埋钢板21为平行于变形缝设置的预埋条形钢板，且各预埋条形钢板上开带有丝扣的螺栓孔，用于连接储水箱与隧道结构的螺栓。

详细地，在步骤S3中还包括以下子步骤：

将密封机构2中的支架板23放置于密封圈22上方后，沿检测区域的周向开设有螺孔7，并采用螺栓将支架板23、密封圈22和预埋钢板21密封串联在一起后，形成上述密封连接。

由上可知，可以确保密封机构2的密封效果和连接强度能够满足实验的设计需求，避免出现液压泄漏的现象，同时使得耐压储液箱1内的流体在排除气体后，形成一个良好的液压密封环境，以借助外部大气压对耐压储液箱1的作用，防止其出现从水下隧道结构上脱落的现象。

并且，上述螺孔7沿耐压储液箱1的周向等距设置，以使得受力较为均匀，不易出现密封泄漏的现象。

如图6所示，在步骤S5中还包括以下子步骤：

S51:打开耐压储液箱的排气阀后，将加压装置内的流体逐步输送至耐压储液箱内；

S52:在耐压储液箱内的气体排出后，关闭排气阀，然后获取耐压储液箱内的液压参数；

S53:当液压参数达到预设的参数时，停止加压装置对耐压储液箱的流体输送；

S54:根据检测区域的渗水状况和液压参数，确定检测区域的水下耐压密封性能。

实施例2

本申请还提供了一个实施例，在本实施例中，提供了一种水下隧道结构的耐压密封性能的测试方法，通过上述实施例中的水下耐压密封性能测试装置进行测试，参照上述实施例图4所示，其包括以下步骤：

步骤S1:按设定的比例制作水下隧道结构；

步骤S2:将耐压储液箱1设置在待测的水下隧道结构的检测区域上方；

步骤S3:通过密封机构2将耐压储液箱1和水下隧道结构密封连接，并使得检测区域与耐压储液箱1内的腔体相连通，且与外部隔离；

步骤S4:将加压装置3与耐压储液箱1相连；

步骤S5:通过加压装置3向耐压储液箱1内注入流体，并获取耐压储液箱 1内的液压参数。

通过上述内容可知，由于本申请通过密封机构2对耐压储液箱1和加压装置3进行密封连接，使得耐压储液箱1内可形成一个作用于检测区域且密封的液压环境，同时通过与耐压储液箱1相连的加压装置3向耐压储液箱1内注入流体的方式，使得工作人员借助检测耐压储液箱1对检测区域施加的液压即可模拟得到，水下隧道结构在相应的水下环境中受到的真实压力，因此，整个过程，无须将水下隧道结构放置于实验坑中测试，即可较好的测试并估算水下隧道结构在检测区域的密封防水性能，确定防水等级，尤其适用于模拟50m及以下任意水深的水压，从而降低了检测成本，提升了检测的精度，缩短了检测的时间。

具体地，在步骤S1之前还包括以下步骤：将密封机构2中的预埋钢板21 设置在水下隧道结构的检测区域的周围后，浇筑成型处理；在水下隧道结构浇筑成型后，将与预埋钢板21的形状相适配的密封圈22放置于预埋钢板21上方。以提升密封机构2的连接牢度。

在此值得一提的是，本实施例中的预埋钢板21的设置，也可以是在水下隧道结构浇筑成型后，通过在水下隧道结构上开槽或放置于水下隧道结构的表面，再通过浇筑的方式进行固定。因此，本实施例对此不作具体的限定和说明。

详细地，参照上述实施例图5所示，在步骤S3中还包括以下子步骤：

将密封机构2中的支架板23放置于密封圈22上方后，沿检测区域的周向开设有螺孔7，并采用螺栓将支架板23、密封圈22和预埋钢板21密封串联在一起后，形成上述密封连接。

由上可知，可以确保密封机构2的密封效果和连接强度能够满足实验的设计需求，避免出现液压泄漏的现象，同时使得耐压储液箱1内的流体在排除气体后，形成一个良好的液压密封环境，以借助外部大气压对耐压储液箱1的作用，防止其出现从水下隧道结构上脱落的现象。

参照上述实施例图6所示，在步骤S5中还包括以下子步骤：

S51:打开耐压储液箱1的排气阀99后，将加压装置3内的流体逐步输送至耐压储液箱1内；

S52:在耐压储液箱1内的气体排出后，关闭排气阀99，然后获取耐压储液箱1内的液压参数；

S53:当液压参数达到预设的参数时，停止加压装置3对耐压储液箱1的流体输送；

S54:根据检测区域的渗水状况和液压参数，确定检测区域的水下耐压密封性能。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限定，仅仅参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围。

Claims (10)

1.一种水下隧道结构的耐压密封性能测试装置，其特征在于，包括:

耐压储液箱，用于设置在待测的水下隧道结构的检测区域上方，且设有排气阀；

密封机构，用于将所述耐压储液箱和所述水下隧道结构密封连接，并使得所述检测区域与所述耐压储液箱内的腔体相连通，且与外部隔离；

加压装置，与所述耐压储液箱相连，用于向所述耐压储液箱内注入流体，并获取所述耐压储液箱内的液压参数。

2.根据权利要求1所述的水下隧道结构的耐压密封性能测试装置，其特征在于，所述耐压储液箱的一端具有与所述检测区域形状相匹配的开口，而另一端开设有与所述腔体相连通的注液口；所述注液口通过连通件和输送管与所述加压装置相连。

3.根据权利要求2所述的水下隧道结构的耐压密封性能测试装置，其特征在于，所述加压装置包括:与所述耐压储液箱和外部供液源相连的加压泵、用于控制所述加压泵运转的驱动件、与所述加压泵和所述输送管相连的液压表。

4.根据权利要求1所述的水下隧道结构的耐压密封性能测试装置，其特征在于，所述密封机构包括：设置在所述水下隧道结构上的预埋钢板；设置在所述耐压储液箱上的支架板；设置在所述支架板合所述预埋钢板之间且与所述支架板的形状相适配的密封圈；其中，所述预埋钢板和所述支架板相连后，将所述检测区域密封围合起来。

5.根据权利要求4所述的水下隧道结构的耐压密封性能测试装置，其特征在于，所述预埋钢板为平行于变形缝设置的预埋条形钢板，以及两根垂直于变形缝设置的预埋条形钢板，并围合成与所述支架板形状相适配的形状，且各预埋条形钢板上开带有丝扣的螺栓孔，用于连接储水箱与隧道结构的螺栓。

6.根据权利要求1所述的水下隧道结构的耐压密封性能测试装置，其特征在于，所述水下隧道结构为至少两个隧道管节通过变形缝结构连接的隧道模型；所述检测区域至少有部分为变形缝结构的局部区域或整段区域。

7.根据权利要求6所述的水下隧道结构的耐压密封性能测试装置，其特征在于，还包括：设置于所述隧道模型内并与外部控制装置通讯连接的摄像头，用于观察所述隧道模型内部的环境。

8.根据权利要求1所述的水下隧道结构的耐压密封性能测试装置，其特征在于，水下隧道结构可以为盾构隧道、沉管隧道及明挖现浇隧道中的任意一种或其组合。

9.根据权利要求1所述的水下隧道结构的耐压密封性能测试装置，其特征在于，所述耐压储液箱上还设有用于连接支架板的多个三角连接板。

10.根据权利要求9所述的水下隧道结构的耐压密封性能测试装置，其特征在于，各三角连接板围绕耐压储液箱的周向等距设置。