CN215374299U - 一种海底隧道管片结构水土压力测试装置 - Google Patents

一种海底隧道管片结构水土压力测试装置 Download PDF

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汤浩杰
谭忠盛
贺维国
马苧
周振梁
刘鹏
毕经东
李明君
吴昊
杜宝义
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China Railway Liuyuan Group Co Ltd
CRTG Survey and Design Institute Co Ltd
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China Railway Liuyuan Group Co Ltd
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Abstract

本实用新型提供了一种海底隧道管片结构水土压力测试装置,包括受测的管片结构、土压力盒、渗压计;其中,所述管片结构是由若干块管片连接组成的环形结构;所述土压力盒通过楔形木块固定安装于每块所述管片上的管片预留凹槽中,所述土压力盒感应方向垂直于所述管片外弧面;所述渗压计通过管片吊装孔安装于每块所述管片的外侧形心处;所述土压力盒与所述渗压计设置的高度相同。本实用新型能够实时、准确地监测管片结构所受水土压力,明晰管片的工作状态,能有效的指导现场施工,保证施工安全;安装操作简单、方便快捷,对现场施工的干扰小,不影响隧道施工进度。

Description

一种海底隧道管片结构水土压力测试装置
技术领域
本实用新型属于隧道施工监测技术,特别涉及一种海底隧道管片结构水土压力测试装置。
背景技术
盾构法常用于水下隧道施工,海底隧道埋深大,水压高,施工难度极大,工程风险高,因此,对海底隧道盾构管片结构的水土压力进行现场测试和研究,掌握其实际外部荷载情况,可及时了解结构的安全状态,指导施工。另外,成功的监测方法和研究成果可为今后海底隧道的设计、施工提供参考。
目前分析海底隧道管片结构水土压力的方法主要有:1.经验法,根据规范要求或工程类比的方法计算水土压力,此方法虽然具有一定普适性,但对于某一工程很难达到安全可靠、经济合理的建设目标;2.理论分析及数值模拟方法,这两种方法可根据具体工程情况计算水土压力,但需要做出大量假设简化计算,因此,得到准确的计算结果很难;3.应变片法,在混凝土结构表面粘贴应变片监测管片内力,应变片具有分辨率高、误差小和价格低廉等优点,但是操作复杂繁琐,并且应变片易损坏;3.现场试验,现场试验仪器可使用应变片、光纤传感器和振弦式传感器等,应变片具有分辨率高、误差小和价格低廉等优点,但是操作复杂繁琐,并且稳定性及耐久性不佳,光纤传感器具有灵敏度高,数据传输损耗小,抗电磁干扰强的优点,但价格昂贵,经济效益低。
实用新型内容
为了解决上述技术问题,本实用新型提供了一种海底隧道管片结构水土压力测试装置,使用土压力盒和渗压计两种振弦式传感器,形成一套完整的管片结构水土压力监测体系,能够实时、准确地监测管片结构水土压力,明晰管片的工作状态,稳定性好、数据可靠,价格合理,经济效益高。
为了实现上述目的,本实用新型采用的技术方案如下:
第一方面,本实用新型提供了一种海底隧道管片结构水土压力测试装置,包括受测的管片结构、土压力盒、渗压计;其中,所述管片结构是由若干块管片连接组成的环形结构;所述土压力盒通过楔形木块固定安装于每块所述管片上的管片预留凹槽中,所述土压力盒感应方向垂直于所述管片外弧面;所述渗压计通过管片吊装孔安装于每块所述管片的外侧形心处;所述土压力盒与所述渗压计设置的高度相同。
可选的,所述土压力盒与所述渗压计沿隧道纵向间隔的距离为20cm。
可选的,所述土压力盒为振弦式土压力盒,用于监测所述管片结构受土压力;所述渗压计为振弦式渗压计,用于监测所述管片结构受水压力。
可选的,所述管片预留凹槽中所述土压力盒四周的空隙填充有水泥砂浆。
可选的,所述管片外侧保护层厚度为8cm,所述管片预留凹槽深度为5cm。
可选的,所述管片吊装孔内设有圆形钻孔,所述圆形钻孔深度超出所述管片外表面10cm,所述圆形钻孔底部设有一个装砂布袋,所述渗压计设置于所述圆形钻孔中,所述渗压计四周空隙填充有细砂,水泥砂浆封堵所述管片吊装孔。
可选的,所述管片结构是由六块所述管片连接组成的左右对称的环形结构,所述管片包括一块封顶块、两个连接块和三个标准块,所述封顶块位于所述管片结构拱顶处。
可选的,所述土压力盒、渗压计的传输电缆从所述管片吊装孔引出,所述传输电缆成束放置于保护箱内。
第二方面,本实用新型还提供了一种海底隧道管片结构水土压力测试装置的测试方法,所述方法包括如下步骤:
步骤S1,选定监测断面;
步骤S2,确定监测点;
步骤S3,管片浇筑、养护完成后运输到施工现场;
步骤S4,对各土压力盒、渗压计进行编号,读取并记录各土压力盒、渗压计的标定系数及初始频率;
步骤S5,管片结构拼装前安装土压力盒;
步骤S6,管片结构拼装完成后安装渗压计;
步骤S7,根据要求的监测频率,进行长期监测土压力盒、渗压计。
进一步地,土压力盒、渗压计的监测断面布设在地质条件变化明显处及不良地质处,所述监测断面间距根据围岩情况选取,且大于5m,渗压计水压力测点布设在每块管片外侧形心处,土压力盒土压力测点与水压力测点高度相同,沿隧道纵向距离为20cm。
进一步地,管片的浇筑采用特殊模具,管片外侧保护层厚度为8cm,管片土压力测点处形成深5cm且直径略大于土压力盒的管片预留凹槽,管片左右对称拼接,将封顶块放于拱顶处。
进一步地,土压力盒安装时,先将土压力盒放进管片预留的凹槽内,使用楔形木块将其固定,并用水泥砂浆填充四周空隙,安装后土压力盒感应方向垂直于管片外弧面。
进一步地,渗压计通过管片吊装孔(注浆孔)安装,在管片吊装孔(注浆孔)内钻出直径略大于渗压计的圆形钻孔,其深度超出管片外表面10cm,圆形钻孔底部先放入一个装砂布袋,再放入渗压计,并使用细砂填充四周空隙,最后用水泥砂浆封堵管片吊装孔(注浆孔)。
进一步地,土压力盒的传输电缆使用防水袋包裹,并放入管片吊装孔(注浆孔)内,待管片结构拼装完成后引出,渗压计的传输电缆从注浆孔引出,将所有电缆成束放于保护箱内。
进一步地,仪器安装前、仪器安装完成、管片浇筑完成、管片养护过程中及管片拼装完成后均要检查土压力盒、渗压计工作状态是否正常,当发现不正常时,分析原因,并提出补救措施。
本实用新型具有如下有益效果:
本实用新型所提供的一种海底隧道管片结构水土压力测试装置,使用土压力盒和渗压计两种振弦式传感器,形成一套完整的管片结构水土压力监测体系;本实用新型能够实时、准确地监测管片结构所受水土压力,明晰管片的工作状态,能有效的指导现场施工,保证施工安全;采用振弦式传感器,此类仪器具有结构简单、稳定性好、数据可靠等优点;仪器安装操作简单、方便快捷,对现场施工的干扰小,不影响隧道施工进度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型实施例的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型海底隧道管片结构水土压力测试装置中土压力盒及渗压计布置图;
图2为沿图1中A-A’的土压力盒及渗压计埋设结构剖面图。
附图标记说明:
1.管片结构;2.土压力盒;3.渗压计;4.管片预留凹槽;5.楔形木块;6.管片吊装孔;7.圆形钻孔;8.装砂布袋;9.细砂;10.水泥砂浆;11.传输电缆。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案,下面结合附图和具体实施例对本实用新型作详细说明。
本实施例提供了一种海底隧道管片结构水土压力测试装置,如图1和图2所示,包括受测的管片结构1、土压力盒2、渗压计3;其中,所述管片结构1是由若干块管片连接组成的环形结构;所述土压力盒2通过楔形木块5固定安装于每块所述管片上的管片预留凹槽4中,所述土压力盒2感应方向垂直于所述管片外弧面;所述渗压计3通过管片吊装孔6(注浆孔)安装于每块所述管片的外侧形心处;所述土压力盒2与所述渗压计3设置的高度相同,所述土压力盒2与所述渗压计3沿隧道纵向间隔的距离为20cm。
土压力盒2和渗压计3监测断面布设在地质条件变化明显处及不良地质处,所述监测断面间距大于5m,所述渗压计3水压力测点布设在每块管片外侧形心处,与所述土压力盒2土压力测点的沿隧道纵向距离为20cm。所述土压力盒2为振弦式土压力盒,用于监测所述管片结构1所受土压力;所述渗压计3为振弦式渗压计,用于监测所述管片结构1所受水压力。
所述土压力盒2通过楔形木块5固定安装于所述管片预留凹槽4中,所述管片预留凹槽4中土压力盒2四周的空隙填充有水泥砂浆10。
管片的浇筑采用特殊模具,管片外侧保护层厚度为8cm,所述管片预留凹槽4深度为5cm且直径略大于土压力盒2。
所述管片吊装孔6(注浆孔)内设有圆形钻孔7,所述圆形钻孔7深度超出所述管片外表面10cm,所述圆形钻孔7底部设有一个装砂布袋8,所述渗压计3设置于所述圆形钻孔7中,所述渗压计3四周空隙填充有细砂9,水泥砂浆10封堵所述管片吊装孔6(注浆孔)。
土压力盒2的传输电缆11使用防水袋包裹,并放入管片吊装孔6(注浆孔)内,待管片结构1拼装完成后引出,渗压计3的传输电缆11从注浆孔引出,将所有传输电缆11成束放于保护箱内。
本实施例还提供了一种海底隧道管片结构水土压力测试装置的测试方法,所述方法包括如下步骤:
步骤S1,选定监测断面。
步骤S2,确定监测点。
步骤S3,管片浇筑、养护完成后运输到施工现场。
步骤S4,对各土压力盒2、渗压计3进行编号,读取并记录各土压力盒2、渗压计3的标定系数及初始频率。
步骤S5,管片结构1拼装前安装土压力盒2。
步骤S6,管片结构1拼装完成后安装渗压计3。
步骤S7,根据要求的监测频率,进行长期监测土压力盒2、渗压计3。
进一步地,土压力盒2、渗压计3的监测断面布设在地质条件变化明显处及不良地质处,所述监测断面间距根据围岩情况选取,且大于5m,渗压计3水压力测点布设在每块管片外侧形心处,土压力盒2土压力测点与渗压计3水压力测点高度相同,沿隧道纵向距离为20cm。
进一步地,管片的浇筑采用特殊模具,管片外侧保护层厚度为8cm,管片的土压力测点处设有深5cm且直径略大于土压力盒2的管片预留凹槽4,管片左右对称拼接,将封顶块放于拱顶处。
进一步地,土压力盒2为振弦式土压力盒,土压力盒2安装时,先将土压力盒2放进管片预留凹槽4内,使用楔形木块5将其固定,并用水泥砂浆10填充四周空隙,安装后土压力盒2感应方向垂直于管片外弧面。
进一步地,渗压计通过管片吊装孔6(注浆孔)安装,在管片吊装孔6(注浆孔)内钻出直径略大于渗压计的圆形钻孔7,其深度超出管片外表面10cm,圆形钻孔7底部先放入一个装砂布袋8,再放入渗压计3,并使用细砂9填充四周空隙,最后用水泥砂浆10封堵管片吊装孔6(注浆孔)。
进一步地,土压力盒2的传输电缆11使用防水袋包裹,并放入管片吊装孔6(注浆孔)内,待管片结构1拼装完成后引出,渗压计3的传输电缆11从注浆孔引出,将所有传输电缆11成束放于保护箱内。
进一步地,仪器安装前、仪器安装完成、管片浇筑完成、管片养护过程中及管片拼装完成后均要检查土压力盒2、渗压计3工作状态是否正常,当发现不正常时,分析原因,并提出补救措施。
由以上技术方案可以看出,本实施例提供的海底隧道管片结构水土压力测试装置,能够实时、准确地监测管片结构所受水土压力,明晰管片的工作状态,能有效的指导现场施工,保证施工安全;采用振弦式传感器,此类仪器具有结构简单、稳定性好、数据可靠等优点;仪器安装操作简单、方便快捷,对现场施工的干扰小,不影响隧道施工进度。
以上通过实施例对本实用新型实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本实用新型实施例的示例性实施例,不能被认为用于限定本实用新型实施例的实施范围。本实用新型实施例的保护范围由权利要求书限定。凡利用本实用新型实施例所述的技术方案,或本领域的技术人员在本实用新型实施例技术方案的启发下,在本实用新型实施例的实质和保护范围内,设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的,或者对申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本实用新型实施例的专利涵盖保护范围之内。

Claims (8)

1.一种海底隧道管片结构水土压力测试装置,其特征在于,包括受测的管片结构(1)、土压力盒(2)、渗压计(3);其中,所述管片结构(1)是由若干块管片连接组成的环形结构;
所述土压力盒(2)通过楔形木块(5)固定安装于每块所述管片上的管片预留凹槽(4)中,所述土压力盒(2)感应方向垂直于所述管片外弧面;所述渗压计(3)通过管片吊装孔(6)安装于每块所述管片的外侧形心处;所述土压力盒(2)与所述渗压计(3)设置的高度相同。
2.根据权利要求1所述的海底隧道管片结构水土压力测试装置,其特征在于,所述土压力盒(2)与所述渗压计(3)沿隧道纵向间隔的距离为20cm。
3.根据权利要求1所述的海底隧道管片结构水土压力测试装置,其特征在于,所述土压力盒(2)为振弦式土压力盒,用于监测所述管片结构(1)受土压力;所述渗压计(3)为振弦式渗压计,用于监测所述管片结构(1)受水压力。
4.根据权利要求1所述的海底隧道管片结构水土压力测试装置,其特征在于,所述管片预留凹槽(4)中所述土压力盒(2)四周的空隙填充有水泥砂浆(10)。
5.根据权利要求1所述的海底隧道管片结构水土压力测试装置,其特征在于,所述管片外侧保护层厚度为8cm,所述管片预留凹槽(4)深度为5cm。
6.根据权利要求1所述的海底隧道管片结构水土压力测试装置,其特征在于,所述管片吊装孔(6)内设有圆形钻孔(7),所述圆形钻孔(7)深度超出所述管片外表面10cm,所述圆形钻孔(7)底部设有一个装砂布袋(8),所述渗压计(3)设置于所述圆形钻孔(7)中,所述渗压计(3)四周空隙填充有细砂(9),水泥砂浆(10)封堵所述管片吊装孔(6)。
7.根据权利要求1所述的海底隧道管片结构水土压力测试装置,其特征在于,所述管片结构(1)是由六块所述管片连接组成的左右对称的环形结构,所述管片包括一块封顶块、两个连接块和三个标准块,所述封顶块位于所述管片结构(1)拱顶处。
8.根据权利要求1所述的海底隧道管片结构水土压力测试装置,其特征在于,所述土压力盒(3)、渗压计(4)的传输电缆(11)从所述管片吊装孔(6)引出,所述传输电缆(11)成束放置于保护箱内。
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