CN219657112U - 一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置，属于隧道盾构试验设备技术领域，包括模型箱、水循环组件、注浆组件，其中模型箱上设有容纳腔，容纳腔内盛装有试验的土体，模型箱包括固定板和与固定板滑动连接的活动板，固定板与活动板之间设有可调节的缝隙，可调节的缝隙用于模拟管片之间的张开接缝；水循环组件与模型箱连通，用于为模型箱内的土体模拟实际受到的水压；注浆组件与固定板连接、且与容纳腔连通。本实用新型解决现在技术所存在的治理接缝渗漏水的过程中由于实际各种特殊条件的限制，注浆参数不易选择到合理的参数，导致治理效果差的问题，结构简单，作用效果显著，适于广泛推广。

Description

一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置

技术领域

本实用新型涉及隧道盾构试验设备技术领域，特别涉及，一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置。

背景技术

盾构法是城市地铁开挖的主要施工方法之一，盾构过程中拼装的管片整体刚度大，能够有效抵抗外部的水土压力。盾构同步注浆是盾构施工过程中的一项主要施工工艺，所注浆液能够及时填充管片与围岩之间的空隙，注浆形成的圈体渗透性系数小，可避免或减少地下水渗入管片内部。实际施工过程中，往往存在同步注浆的浆液填充不均、管片拼装错台或管片接缝张开度较大等问题，为日后盾构隧道结构渗漏水病害埋下隐患。

盾构隧道管片接缝众多，其总长度约为隧道长度的20多倍，管片接缝间设有弹性密封垫、遇水膨胀橡胶等防水部件，然而由于施工期间对部件的挤压破坏，运营期间部件的列车振动破坏等因素，常造成管片接缝渗漏水病害。渗漏水病害影响列车运行安全，且渗漏水引起土体孔隙水压力降低，可诱发地层变形、地表沉降过大等风险。

目前，管片壁后注浆是治理接缝渗漏水的常见方法。但注浆治理效果参差不齐，针对不同的接缝渗漏水类型及不同的水文地质条件，若注浆材料的选用及注浆参数的选定不合理，便会造成“边注边漏”、“注完便漏”、“反复注浆”等治理顽疾，此外由于壁后注浆的隐蔽性特点，注浆治理效果无法直观评价。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于，提供一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置，以解决现在技术所存在的治理接缝渗漏水的过程中由于实际各种特殊条件的限制，注浆参数不易选择到合理的参数，导致治理效果差的问题。

本实用新型提供了一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置，包括：

模型箱，上设有容纳腔，所述容纳腔内盛装有试验用土体，所述模型箱包括固定板和与所述固定板滑动连接的活动板，所述固定板与所述活动板之间设有可调节的缝隙，所述可调节的缝隙用于模拟管片之间的张开接缝；

水循环组件，与所述模型箱连通，用于为所述模型箱内的土体模拟实际受到的水压；

注浆组件，与所述固定板连接、且与所述容纳腔连通，用于向所述模型箱内注浆。

优选地，所述模型箱还包括：

箱本体，与所述固定板连接，所述箱本体与所述固定板之间形成所述容纳腔；

推动组件，同时与所述活动板和所述固定板连接，用于推动所述活动板相对所述固定板移动；

导向杆，设置于所述固定板上、且与所述活动板运动方向平行设置；

滑块，与所述活动板连接、且与所述导向杆滑动连接，所述导向杆贯穿所述滑块设置，所述导向杆与所述滑块配合用于限制所述活动板的运动方向。

优选地，所述注浆组件包括：

储浆桶，用于混合并存储浆液；

注浆泵，一端与所述储浆桶连通，另一端通过注浆管与所述模型箱连通；

监测器，设置于所述注浆管上，用于监测所述注浆管内浆液的实时参数。

优选地，所述水循环组件包括：

供水箱，通过供水管路与所述模型箱的底部连接、且与所述容纳腔连通；

集水箱，通过集水管路与所述模型箱的顶部连接、且与所述容纳腔连通；

供水流量计，设置于所述供水管路上，用于监测所述供水箱输出液体的动水流速；

集水流量计，设置于所述集水管路上，用于监测所述集水箱收集液体的动水流速。

优选地，所述推动组件包括：

固定块，与所述固定板连接；

螺杆，与所述固定块转动连接、且与所述固定块卡合；

活动块，与所述活动板连接、且与所述螺杆螺纹连接，所述螺杆驱动所述活动块沿所述螺杆设置方向运动。

优选地，所述监测器包括：

压力计，设置于所述注浆管上，用于监测所述注浆管内浆液的压力；

注浆流量计，设置于所述注浆管上，用于监测所述注浆管内浆液的流量。

优选地，所述固定板上设有滑槽，所述活动板设置于所述滑槽内、且沿所述滑槽滑动；所述固定板上还设有用于对所述活动板进行限位的限位块，所述限位块设置于所述固定板远离所述容纳腔的一侧。

优选地，所述固定板上设有用于所述注浆管连接的注浆孔；所述注浆孔与所述注浆管之间设有止逆阀。

优选地，所述活动板与所述固定板之间设有用于防止渗漏的弹性密封垫，所述箱本体、所述固定板和所述活动板均为透明材质。

优选地，所述模型箱内还设有孔压计，所述孔压计埋在所述土体内，用于监测所述土体的孔隙水压力的变化。

由上述方案可知，本实用新型提供的一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置用于盾构隧道渗漏水治理模拟试验，可较真实模拟管片背后的水土作用，根据实际工况设置土体类型及地下水参数；可较真实模拟管片接缝渗漏水状态；可对渗漏水注浆材料的进行有效性评价；在特定地层工况下，可对注浆材料和注浆参数的选择形成有效指导。本实用新型结构简单，作用效果显著，适于广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本实用新型提供的一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置的模型箱的结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置的固定板的结构示意图；

图4为本实用新型提供的一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置的活动板的结构示意图；

图5为本实用新型提供的另一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置的固定板的结构示意图。

图1-5中：

1、模型箱；2、水循环组件；3、注浆组件；11、固定板；12、活动板；13、箱本体；14、推动组件；15、导向杆；16、滑块；17、限位块；21、供水箱；22、集水箱；23、供水流量计；24、集水流量计；25、供水管路；26、集水管路；31、储浆桶；32、注浆泵；33、监测器；34、注浆管；111、注浆孔；112、滑槽；141、固定块；142、螺杆；143、活动块；144、驱动组件；331、压力计；332、注浆流量计。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请一并参阅图1至图5，现对本实用新型提供的一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置的一种具体实施方式进行说明。该种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置包括模型箱1、水循环组件2、注浆组件3，其中模型箱1上设有容纳腔，容纳腔内盛装有试验所需模拟的土体及地下水，模型箱1包括固定板11和与固定板11滑动连接的活动板12，固定板11与活动板12之间设有可调节的缝隙，可调节的缝隙用于模拟管片之间的张开接缝；水循环组件2与模型箱1连通，用于为模型箱1内的土体模拟实际受到的水压；注浆组件3与固定板11连接、且与容纳腔连通，用于向模型箱1内注浆。

为方便说明，请参阅图2，以空间任一点为原点，以活动板12相对固定板11的设置方向为Z轴，以固定板11相对于箱本体13的设置方向为X轴，以与X轴、Z轴同时垂直的直线方向为Y轴，建立直角坐标系，其中，XY平面为水平面，水平面上指示的方向为水平方向，Z轴指示方向为竖直方向。

在本实施例中，固定板11和活动板12形成的竖向接缝采用粘贴防水胶条等措施做防水处理；该装置还包括与固定板11连接的引水槽，引水槽的一端设置于活动板12与固定板11横向接缝的下方，另一端与水循环组件2连接，用于将接缝处渗出的液体引导至水循环组件2的集水箱22内。

与现有技术相比，该种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置用于盾构隧道渗漏水治理模拟试验，可较真实模拟管片背后的水土作用，根据实际工况设置土体类型及地下水参数；可较真实模拟管片接缝渗漏水状态；可对渗漏水注浆材料的进行有效性评价；在特定地层工况下，可对注浆材料和注浆参数的选择形成有效指导。

作为本实用新型的另一种实施方式，该种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置的结构与上述实施例中的结构基本相同，其不同之处在于，模型箱1还包括箱本体13、推动组件14、导向杆15、滑块16，其中箱本体13与固定板11连接，箱本体13与固定板11之间形成容纳腔；推动组件14同时与活动板12和固定板11连接，用于推动活动板12相对固定板11移动；导向杆15设置于固定板11上、且与活动板12运动方向平行设置；滑块16与活动板12连接、且与导向杆15滑动连接，导向杆15贯穿滑块16设置，导向杆15与滑块16配合用于引导活动板12发生竖向位置的移动，并限制活动板12的运动方向。

在本实施例中，模型箱1内还设有孔压计，孔压计埋在土体内，用于监测接缝渗漏水过程中和注浆治理过程中土体的孔隙水压力的变化。活动板12与固定板11之间设有用于防止渗漏的弹性密封垫，使得未注浆时两者之间的缝隙不允许漏水，箱本体13、固定板11和活动板12均为透明材质，示例性的可以为亚克力透明板。箱本体13与固定板11之间防水牢固连接。在此，只要能够实现上述模型箱1和孔压计相关性能作用的均在本申请文件保护的范围之内。

作为本实用新型的另一种实施方式，该种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置的结构与上述实施例中的结构基本相同，其不同之处在于，注浆组件3包括储浆桶31、注浆泵32、监测器33，其中储浆桶31用于混合并存储浆液；注浆泵32的一端与储浆桶31连通，另一端通过注浆管34与模型箱1连通；监测器33设置于注浆管34上，用于监测注浆管34内浆液的实时参数。

在本实施例中，监测器33包括压力计331、注浆流量计332，其中压力计331设置于注浆管34上，用于监测注浆过程中注浆管34内浆液的压力；注浆流量计332设置于注浆管34上，用于监测注浆管34内浆液的流量。固定板11上设有用于注浆管34连接的注浆孔111，活动板12上也设有注浆孔111，注浆孔111可根据实际需要在不同位置打设；注浆孔111与注浆管34之间设有止逆阀，止逆阀用于防止注浆堵漏作业开始前水土从注浆孔111外流。

作为本实用新型的另一种实施方式，该种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置的结构与上述实施例中的结构基本相同，其不同之处在于，水循环组件2包括供水箱21、集水箱22、供水流量计23、集水流量计24，其中供水箱21通过供水管路25与模型箱1的底部连接、且与容纳腔连通，用于供给模型箱1中的地下水；集水箱22通过集水管路26与模型箱1的顶部连接、且与容纳腔连通，用于及时排除模型箱1顶部的积水；供水流量计23设置于供水管路25上，用于监测供水箱21输出液体的动水流速；集水流量计24设置于集水管路26上，用于监测集水箱22收集液体的动水流速。

在本实施例中，供水箱21抬升有一定高度即供水箱21高于模型箱1设置，用于模拟土体中一定高度的水头压力。通过设置供水箱21和集水箱22，可在模型箱1土体内部形成流动水，用于模拟土体中流动的地下水。

作为本实用新型的另一种实施方式，该种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置的结构与上述实施例中的结构基本相同，其不同之处在于，推动组件14包括固定块141、螺杆142、活动块143，其中固定块141与固定板11固定连接；螺杆142与固定块141转动连接、且与固定块141卡合；活动块143与活动板12固定连接、且与螺杆142螺纹连接，螺杆142驱动活动块143沿螺杆142设置方向运动。拧动螺杆142，螺杆142相对固定块141会发生竖直方向的位移，螺杆142带动活动块143上下运动，进而带动活动板12向上或向下位移。

在本实施例中，固定板11上设有滑槽112，活动板12设置于滑槽112内、且沿滑槽112滑动；固定板11上还设有用于对活动板12进行限位的限位块17，限位块17设置于固定板11远离容纳腔的一侧、且设置于固定板11与活动板12竖向接缝的位置，防止安装后的活动板12在背后的水土压力下发生倾倒；滑块16设置于活动板12与固定板11横向接缝的位置。

试验过程：模型箱1的活动板12与固定板11紧密安装贴合，而后在模型箱1中分层填筑所需模拟的土体，填筑完成后打开水循环组件2，在模型箱1地层中形成有压流动水工况。拧动螺杆142向上顶动活动块143，活动块143带动活动板12产生一定宽度的缝隙，用于模拟管片之间的张开接缝，缝隙形成的渗漏水即为模拟管片接缝渗漏水工况。两个螺杆142向上顶动形成的缝隙宽度不必一致。注浆管34连接注浆孔111，开始注浆治理接缝渗漏水，注浆过程可通过透明的模型箱1直观体现，若接缝渗漏水不再持续则表示注浆治理达到效果。

作为本实用新型的另一种实施方式，该种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置的结构与上述实施例中的结构基本相同，其不同之处在于，推动组件14在固定板11上对称设有两组，推动组件14还包括驱动组件144，驱动组件144包括主动轮、从动轮和电机，螺杆142远离活动板12的一端贯穿固定块141与从动轮连接，从动轮与螺杆142一一对应；主动轮同时与两个从动轮连接，主动轮通过支撑架与固定板11转动连接，主动轮和从动轮均可以为可通过链条连接的链轮也可以为相互可以啮合的齿轮；电机与主动轮连接、且设置于固定板11上。电机驱动主动轮转动，带动两个从动轮同步运动，进而驱动两个螺杆142同时转动，实现活动板12的升降运动。需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置，其特征在于，包括：

模型箱(1)，上设有容纳腔，所述容纳腔内盛装有试验用土体，所述模型箱(1)包括固定板(11)和与所述固定板(11)滑动连接的活动板(12)，所述固定板(11)与所述活动板(12)之间设有可调节的缝隙，所述可调节的缝隙用于模拟管片之间的张开接缝；

水循环组件(2)，与所述模型箱(1)连通，用于为所述模型箱(1)内的土体模拟实际受到的水压；

注浆组件(3)，与所述固定板(11)连接、且与所述容纳腔连通，用于向所述模型箱(1)内注浆。

2.根据权利要求1所述的一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置，其特征在于，所述模型箱(1)还包括：

箱本体(13)，与所述固定板(11)连接，所述箱本体(13)与所述固定板(11)之间形成所述容纳腔；

推动组件(14)，同时与所述活动板(12)和所述固定板(11)连接，用于推动所述活动板(12)相对所述固定板(11)移动；

导向杆(15)，设置于所述固定板(11)上、且与所述活动板(12)运动方向平行设置；

滑块(16)，与所述活动板(12)连接、且与所述导向杆(15)滑动连接，所述导向杆(15)贯穿所述滑块(16)设置，所述导向杆(15)与所述滑块(16)配合用于限制所述活动板(12)的运动方向。

3.根据权利要求1所述的一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置，其特征在于，所述注浆组件(3)包括：

储浆桶(31)，用于混合并存储浆液；

注浆泵(32)，一端与所述储浆桶(31)连通，另一端通过注浆管(34)与所述模型箱(1)连通；

监测器(33)，设置于所述注浆管(34)上，用于监测所述注浆管(34)内浆液的实时参数。

4.根据权利要求1所述的一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置，其特征在于，所述水循环组件(2)包括：

供水箱(21)，通过供水管路(25)与所述模型箱(1)的底部连接、且与所述容纳腔连通；

集水箱(22)，通过集水管路(26)与所述模型箱(1)的顶部连接、且与所述容纳腔连通；

供水流量计(23)，设置于所述供水管路(25)上，用于监测所述供水箱(21)输出液体的动水流速；

集水流量计(24)，设置于所述集水管路(26)上，用于监测所述集水箱(22)收集液体的动水流速。

5.根据权利要求2所述的一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置，其特征在于，所述推动组件(14)包括：

固定块(141)，与所述固定板(11)连接；

螺杆(142)，与所述固定块(141)转动连接、且与所述固定块(141)卡合；

活动块(143)，与所述活动板(12)连接、且与所述螺杆(142)螺纹连接，所述螺杆(142)驱动所述活动块(143)沿所述螺杆(142)设置方向运动。

6.根据权利要求3所述的一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置，其特征在于，所述监测器(33)包括：

压力计(331)，设置于所述注浆管(34)上，用于监测所述注浆管(34)内浆液的压力；

注浆流量计(332)，设置于所述注浆管(34)上，用于监测所述注浆管(34)内浆液的流量。

7.根据权利要求1所述的一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置，其特征在于，所述固定板(11)上设有滑槽(112)，所述活动板(12)设置于所述滑槽(112)内、且沿所述滑槽(112)滑动；所述固定板(11)上还设有用于对所述活动板(12)进行限位的限位块(17)，所述限位块(17)设置于所述固定板(11)远离所述容纳腔的一侧。

8.根据权利要求3所述的一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置，其特征在于，所述固定板(11)上设有用于所述注浆管(34)连接的注浆孔(111)；所述注浆孔(111)与所述注浆管(34)之间设有止逆阀。

9.根据权利要求2所述的一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置，其特征在于，所述活动板(12)与所述固定板(11)之间设有用于防止渗漏的弹性密封垫，所述箱本体(13)、所述固定板(11)和所述活动板(12)均为透明材质。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种模拟盾构管片接缝渗漏水及注浆治理的试验装置，其特征在于，所述模型箱(1)内还设有孔压计，所述孔压计埋在所述土体内，用于监测所述土体的孔隙水压力的变化。