CN218272288U - 一种模拟盾构同步双液注浆的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于模拟盾构同步双液注浆的试验装置技术领域，尤其是一种模拟盾构同步双液注浆的试验装置，其包括模型箱系统、管体系统、注浆系统、反力架系统和数据采集系统组成，所述模型箱系统包括第一注水箱、第二注水箱和透明土箱，第一注水箱和第二注水箱分别位于透明土箱的两侧，第一注水箱和第二注水箱与透明土箱之间设置有滤水网，第一注水箱和第二注水箱的顶部均设置有多个注水口。本实用新型通过设置不同富水砂土地层的水头高度来模拟不同地层工况；通过连接不同的注浆接头，可设置不同的注浆方式，进而得到浆液的最佳注浆方式；可评价双液同步注浆对地层沉降的影响及浆液在地层中的膨胀特征。

Description

一种模拟盾构同步双液注浆的试验装置

技术领域

本实用新型涉及模拟盾构同步双液注浆的试验装置技术领域，尤其涉及一种模拟盾构同步双液注浆的试验装置。

背景技术

对于地下工程盾构法施工过程，盾构机在地层掘进过程中，盾构机尾的拼装管片工作会同步进行，由于盾构机壳外径大于成型管片的外径，在盾尾脱离管片后，暴露于外的管片与地层存在一定宽度的环形间隙。环形间隙周边土体若长时间处于无支护状态，则会造成地层沉降等灾害，影响施工及地表建筑安全。故盾构推进过程中通常利用同步注浆填充此环形间隙，因此同步注浆施工对保证盾构安全施工及周边环境安全至关重要。

同步注浆施工中，注浆材料及注浆方式的差异使得同步注浆效果存在较大差异，同步注浆亦可能造成较大的路面隆起或工后沉降。为此设计一种模拟盾构同步注浆的试验装置，用于评价基于不同水头高度工况的砂土地层，所采用的注浆材料及配套注浆方式在同步注浆施工中的优劣性。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决注浆材料及注浆方式的差异使得同步注浆效果存在较大差异，同步注浆亦可能造成较大的路面隆起或工后沉降的缺点，而提出的一种模拟盾构同步双液注浆的试验装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种模拟盾构同步双液注浆的试验装置，包括模型箱系统、管体系统、注浆系统、反力架系统和数据采集系统组成。

优选的，所述模型箱系统包括第一注水箱、第二注水箱和透明土箱，第一注水箱和第二注水箱分别位于透明土箱的两侧，第一注水箱和第二注水箱与透明土箱之间设置有滤水网，第一注水箱和第二注水箱的顶部均设置有多个注水口；模型箱系统中透明土箱放置由溴化钙溶液及熔融石英砂配置而成的透明土，其中石英砂模拟地层中的砂土，溴化钙溶液模拟砂土层空隙间的地下水，第一注水箱及第二注水箱均放置与透明土箱中浓度相同的溴化钙溶液，用以保持透明土箱中地层水头高度的稳定，通过注水口注入或抽出溶液，可模拟地层不同水头高度工况，滤水网控制三个箱体的水头高度一致且防止熔融石英砂流入两个注水箱。

优选的，所述管体系统由前置管及后置管组成，前置管外径大于后置管，其中前置管模拟盾构机外壳，后置管模拟拼装成型的管片，部分前置管及后置管提前埋置于透明土中，管体两端伸于模型箱系统的外侧，随着管体系统的推进，地层中产生的环形间隙由注入的浆液填充，前置管的前端连接有电推杆，前置管的后端管壁内侧与后置管螺纹连接。

优选的，所述后置管由0号管节及若干装配管节拼装组成，便于注浆软管通过三通器接入注浆接头进行双液注浆试验，其中每一段管节用于模拟一环管片，0号管节设有8个注浆孔，每个注浆孔连接有注浆接头，即设置有个注浆接头，注浆接头上设置有止逆阀。

优选的，所述注浆系统包括双液注浆泵、注浆软管、三通器、A液储浆桶和B液储浆桶，装配管节与三通器连通，三通器与注浆软管相连通，注浆软管与双液注浆泵相连通，A液储浆桶和B液储浆桶均位于双液注浆泵的下方，双液注浆泵的注浆压力和注浆流量可调节。

优选的，所述反力架系统包括反力架，电推杆固定在反力架上。

优选的，所述数据采集系统由位移传感器、渗压计和土压力盒构成，位移传感器设置的透明土箱的顶部，且布设于土层表面位置，监测同步注浆过程中的地表沉降；渗压计和土压力盒布置于前置管的周围，渗压计监测土层中的孔隙水压力，土压力盒监测注浆压力或浆液膨胀力对管片内力的影响。数据采集系统能够在同步注浆试验中进行相关数据监测。

本实用新型中，所述一种模拟盾构同步双液注浆的试验装置的有益效果：

本实用新型通过设置不同富水砂土地层的水头高度来模拟不同地层工况；通过连接不同的注浆接头，可设置不同的注浆方式，进而得到浆液的最佳注浆方式；可评价双液同步注浆对地层沉降的影响及浆液在地层中的膨胀特征；可直观评价浆液的扩散状态及填充效果；管节系统便于拆卸、注浆管路便于清洗。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种模拟盾构同步双液注浆的试验装置的结构示意图；

图2为本实用新型提出的0号管节结构示意图；

图3为本实用新型提出的装配管节结构示意图；

图4为本实用新型提出的后置管和装配管节、0号管节的结构示意图。

图中：1、第一注水箱；2、第二注水箱；3、透明土箱；4、前置管；5、土压力盒；6、渗压计；7、电推杆；8、反力架；9、滤水网；10、注水口；11、位移传感器；12、O号管节；122、止逆阀；123、注浆接头；13、后置管；14、装配管节；15、三通器；16、注浆软管；17、双液注浆泵；18、A液储浆桶；19、B液储浆桶。

具体实施方式

下面将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-4，一种模拟盾构同步双液注浆的试验装置，包括模型箱系统、管体系统、注浆系统、反力架系统和数据采集系统组成。

参照图1，本实施例中，模型箱系统包括第一注水箱1、第二注水箱2和透明土箱3，第一注水箱1和第二注水箱2分别位于透明土箱3的两侧，第一注水箱1和第二注水箱2与透明土箱3之间设置有滤水网9，第一注水箱1和第二注水箱2的顶部均设置有多个注水口10；模型箱系统中透明土箱3放置由溴化钙溶液及熔融石英砂配置而成的透明土，其中石英砂模拟地层中的砂土，溴化钙溶液模拟砂土层空隙间的地下水，第一注水箱1及第二注水箱2均放置与透明土箱3中浓度相同的溴化钙溶液，用以保持透明土箱3中地层水头高度的稳定，通过注水口10注入或抽出溶液，可模拟地层不同水头高度工况，滤水网9控制三个箱体的水头高度一致且防止熔融石英砂流入两个注水箱。

参照图1，本实施例中，管体系统由前置管4及后置管13组成，前置管4外径大于后置管13，其中前置管4模拟盾构机外壳，后置管13模拟拼装成型的管片，部分前置管4及后置管13提前埋置于透明土中，管体两端伸于模型箱系统的外侧，随着管体系统的推进，地层中产生的环形间隙由注入的浆液填充，前置管4的前端连接有电推杆7，前置管4的后端管壁内侧与后置管13螺纹连接。

参照图2-4，本实施例中，后置管13由0号管节12及若干装配管节14拼装组成，便于注浆软管16通过三通器15接入注浆接头123进行双液注浆试验，其中每一段管节用于模拟一环管片，0号管节12设有8个注浆孔，每个注浆孔连接有注浆接头123，即设置有8个注浆接头123，注浆接头123上设置有止逆阀122，用于防止浆液倒流至注浆软管16内，0号管节12一端外壁及另一端内壁均设有螺纹，便于插入前置管4且连接装配管节14，装配管节14较小外径端外壁及较大外径段内侧均设有螺纹，便于管节之间的牢固防水拼装。进行同步注浆试验时，根据连接0号管节12中不同的注浆接头123，模拟实际同步注浆施工过程中不同的注浆方式对浆液扩散、填充效果及控制地表沉降的影响，最终得出基于特定浆液的最佳注浆方式。

参照图1，本实施例中，注浆系统包括双液注浆泵17、注浆软管16、三通器15、A液储浆桶18和B液储浆桶19，装配管节14与三通器15连通，三通器15与注浆软管16相连通，注浆软管16与双液注浆泵17相连通，A液储浆桶18和B液储浆桶19均位于双液注浆泵17的下方。双液注浆泵17的注浆压力和注浆流量可调节。

参照图1，本实施例中，反力架系统包括反力架8，电推杆7固定在反力架8上，反力架8固定于地面，反力架8为推拉管体系统提供反力支撑，通过调节电推杆7缩进速度实现模拟盾构机的推进速度、升降。

参照图1，本实施例中，数据采集系统由位移传感器11、渗压计6和土压力盒5构成，位移传感器11设置的透明土箱3的顶部，且布设于土层表面位置，监测同步注浆过程中的地表沉降；渗压计6和土压力盒5布置于前置管4的周围，渗压计6监测土层中的孔隙水压力，土压力盒5监测注浆压力或浆液膨胀力对管片内力的影响。数据采集系统能够在同步注浆试验中进行相关数据监测。

本实施例中，包括以下步骤：

第一，向透明土箱3中分层铺洒透明土，并将管节系统、数据采集系统用传感器埋置于透明土中。视富水地层水头高度需要，必要时利用注水口注入配置透明土用的溶液。根据注浆方式的不同，将注浆软管16与不同位置、不同数量的注浆接头123连接；

第二，根据相似比确定本试验管节系统推进速度，并计算出单位时间内产生的孔隙量，结合浆液注入率，最终计算出注浆流量；

第三，根据管节系统推进速度设置电推杆7缩进速度，开启电推杆7，由电推杆7带动管节系统向前推进。同时开启双液注浆泵17，浆液通过注浆软管16注入至管节孔隙；

第四，数据采集与分析，对采集的位移沉降值、应力值及孔隙水压力值进行分析，由此评价在特定工况及施工工艺条件下，双液浆对地层沉降的控制效果，双液浆在地层中的膨胀特征等；

第五，浆液扩散状态及填充效果分析。利用极坐标系绘图等方式，将浆液的扩散状态直观呈现，分析评价浆液扩散状态及填充效果，本申请中的所有结构均可以根据实际使用情况进行材质和长度的选择，附图均为示意结构图，具体实际尺寸可以做出适当调整。

以上所述，仅为本实施例较佳的具体实施方式，但本实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实施例揭露的技术范围内，根据本实施例的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实施例的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种模拟盾构同步双液注浆的试验装置，其特征在于，包括模型箱系统、管体系统、注浆系统、反力架系统和数据采集系统组成，所述模型箱系统包括第一注水箱(1)、第二注水箱(2)和透明土箱(3)，第一注水箱(1)和第二注水箱(2)分别位于透明土箱(3)的两侧，第一注水箱(1)和第二注水箱(2)与透明土箱(3)之间设置有滤水网(9)，第一注水箱(1)和第二注水箱(2)的顶部均设置有多个注水口(10)，所述管体系统由前置管(4)及后置管(13)组成，前置管(4)外径大于后置管(13)，前置管(4)的前端连接有电推杆(7)，前置管(4)的后端管壁内侧与后置管(13)螺纹连接，所述注浆系统包括双液注浆泵(17)、注浆软管(16)、三通器(15)、A液储浆桶(18)和B液储浆桶(19)，装配管节(14)与三通器(15)连通，三通器(15)与注浆软管(16)相连通，注浆软管(16)与双液注浆泵(17)相连通，A液储浆桶(18)和B液储浆桶(19)均位于双液注浆泵(17)的下方，所述数据采集系统由位移传感器(11)、渗压计(6)和土压力盒(5)构成，位移传感器(11)设置的透明土箱(3)的顶部，渗压计(6)和土压力盒(5)布置于前置管(4)的周围。

2.根据权利要求1所述的一种模拟盾构同步双液注浆的试验装置，其特征在于，所述后置管(13)由0号管节(12)及若干装配管节(14)拼装组成，0号管节(12)设有8个注浆孔，每个注浆孔连接有注浆接头(123)，即设置有8个注浆接头(123)，注浆接头(123)上设置有止逆阀(122)。

3.根据权利要求1所述的一种模拟盾构同步双液注浆的试验装置，其特征在于，所述反力架系统包括反力架(8)，电推杆(7)固定在反力架(8)上。

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