專利名稱：一種軟基動水地層盾構(gòu)隧道同步注漿效果評價(jià)模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種盾構(gòu)隧道施工中的同步注漿效果評價(jià)模擬裝置，該裝置尤其適用于在軟基動水地層中的進(jìn)行同步注漿過程模擬試驗(yàn)。
背景技術(shù)：
城市地下隧道常采用盾構(gòu)法施工。同步注漿能夠減小盾構(gòu)隧道施工造成的圍巖變形和地表沉降，保護(hù)周邊環(huán)境安全，防止飽水條件下的管片上浮，提高管片的穩(wěn)定性，并對隧道起到防水作用。往往盾構(gòu)施工途徑地層軟弱不均，高壓富含水，傳統(tǒng)膨潤土同步注漿材料易受透水地層地下水沖刷后造成的嚴(yán)重分層、離析，進(jìn)而導(dǎo)致管片拱頂虛填，拱底富集，加劇管片上浮、地層沉降，嚴(yán)重威脅隧道及地表構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)安全。因此，開發(fā)新型同步注 漿技術(shù)及裝備對保證高壓動水條件下注漿的質(zhì)量，確保管片襯砌的早期穩(wěn)定性和間隙的密封性，提高隧道工程的長期、有效防水能力，延長其使用壽命，保護(hù)周邊環(huán)境，加強(qiáng)隧道施工過程中的安全性具有重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種軟基動水地層盾構(gòu)隧道同步注漿效果評價(jià)模擬裝置，模擬了軟基動水地層現(xiàn)場同步注漿施工過程，為現(xiàn)場施工的選材、工藝優(yōu)化提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)平臺。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種軟基動水地層盾構(gòu)隧道同步注漿效果評價(jià)模擬裝置，其特征在于它包括箱體、頂進(jìn)制動系統(tǒng)、壓力注漿系統(tǒng)、動水系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)，所述的箱體為上端開口的容器，箱體的一側(cè)面開有一大的通孔，箱體的另一側(cè)面開有一小的通孔，頂進(jìn)制動系統(tǒng)從大的通孔穿入并嵌入箱體內(nèi)，且在通孔的接口間用密封圈密封；箱體外壁設(shè)有進(jìn)水孔和出水孔，出水孔設(shè)置有PH測量儀，箱體內(nèi)部充填軟基地層砂土，箱體的頂部鋪設(shè)薄膜；所述的壓力注漿系統(tǒng)的注漿管的一端部無縫插入頂進(jìn)制動系統(tǒng)內(nèi)，所述的動水系統(tǒng)與箱體外壁的進(jìn)水孔相連；計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)檢測箱體內(nèi)軟基地層砂土位移、壓力注漿系統(tǒng)的壓力和動水系統(tǒng)的壓力。所述的頂進(jìn)制動系統(tǒng)由圓柱體固件、套筒、動力機(jī)構(gòu)組成，圓柱體固件的一端部插入套筒內(nèi)，且相互間可自如地軸向滑動；圓柱體固件的另一端插入箱體上小的通孔內(nèi)并與箱體固定，套筒穿過箱體上大的通孔并能沿大的通孔軸向滑動；動力機(jī)構(gòu)驅(qū)動套筒軸向移動，套筒筒壁內(nèi)設(shè)有預(yù)留孔洞。所述動力機(jī)構(gòu)包括電動機(jī)、纜繩、定滑輪，電動機(jī)配置有變頻箱，電動機(jī)輸出軸卷繞纜繩的末端，纜繩的頭端繞經(jīng)定滑輪后與所述套筒連接。所述壓力注漿系統(tǒng)由注漿管、壓力泵、儲漿罐組成；注漿管無縫插入頂進(jìn)制動系統(tǒng)中外部套筒筒壁內(nèi)預(yù)留的孔洞中，注漿管與儲漿罐之間連接用于注漿的壓力泵。所述注漿管由四條分注漿管和一條總注漿管組成，分注漿管由五通接頭與總注漿管接通，分注漿管的一端部插入頂進(jìn)制動系統(tǒng)內(nèi)，總注漿管連接壓力泵。[0009]所述動水系統(tǒng)包括水箱和水泵，水泵一端由管道連接水箱，水泵的另一端連接出水管，出水管末端與箱體外壁的進(jìn)水孔相連接。所述計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、至少二個(gè)位移傳感器、數(shù)據(jù)采集分析器、壓力儀組成；位移傳感器、數(shù)據(jù)采集分析器和計(jì)算機(jī)依次電連接，位移傳感器等距設(shè)置在箱體內(nèi)軟基地層砂土表面，位移傳感器采集信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集分析器后輸入計(jì)算機(jī)；壓力泵、水泵均配備有壓力儀，計(jì)算機(jī)通過壓力儀監(jiān)測壓力注漿系統(tǒng)的壓力泵的壓力和動水系統(tǒng)的水泵的壓力。本實(shí)用新型的有益效果是充分考慮了盾構(gòu)施工、注漿材料與土體的相互作用，能夠模擬真實(shí)的軟基動水地層盾構(gòu)施工過程，對于同步注漿起到的控制地面沉降的作用檢測較為直觀，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了漿液特性、注漿壓力、注漿量、推進(jìn)方式、推進(jìn)速度、動水壓力及軟基砂土壓實(shí)度的自由選擇與控制，為研究開發(fā)新型注漿材料提供了一種直觀、快速的實(shí)驗(yàn)評價(jià)方法；另外，該裝置具有較高的使用價(jià)值，其結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，并能夠?qū)崿F(xiàn)表層沉降、注漿壓力、注漿量等參數(shù)的自動監(jiān)測，對軟基動水地層同步注漿效果評價(jià)起到極其重要的參考價(jià)值。
圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中標(biāo)記說明1_箱體、2-套筒、3-圓柱體固件、4-注漿管、5-五通接頭、6_儲漿罐、7-注漿壓力泵、8-定滑輪、9-電動機(jī)、10-變頻箱、11-水箱、12-水泵、13-數(shù)據(jù)采集分析器、14-計(jì)算機(jī)、15-薄膜；16、17、18、19、20、21均為位移傳感器、22-軟基地層砂土、23- !1測量儀、24-出水孔。
具體實(shí)施方式
為更好地理解本實(shí)用新型，下面將結(jié)合實(shí)施例與附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明，參見圖I:按本實(shí)用新型實(shí)施的軟基動水地層盾構(gòu)隧道同步注漿效果評價(jià)模擬裝置，包括箱體I、頂進(jìn)制動系統(tǒng)、壓力注漿系統(tǒng)、動水系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)，所述的箱體I為上端開口的容器，箱體I的一側(cè)面開有一大的通孔，箱體I的另一側(cè)面開有一小的通孔(箱體I是由無頂面的正方體容器組成，容器左右兩側(cè)面中心對稱部分開有不同直徑的通孔，連接頂進(jìn)制動系統(tǒng)的一側(cè)的直徑大于另一側(cè)，本實(shí)施例選擇大徑通孔孔洞的半徑為260_，小徑通孔孔洞的半徑為130_)，頂進(jìn)制動系統(tǒng)從大的通孔穿入并嵌入箱體I內(nèi)，與兩個(gè)孔洞的接口間由密封圈密封。箱體I外壁設(shè)有進(jìn)水孔和出水孔24，出水孔連接PH測量儀23，箱體I內(nèi)部充填軟基地層砂土 22，頂部鋪設(shè)薄膜15。所述的頂進(jìn)制動系統(tǒng)由圓柱體固件3、套筒2、動力機(jī)構(gòu)組成，圓柱體固件的一端部插入套筒2內(nèi)，圓柱體固件3的另一端插入箱體I上小的通孔內(nèi)并與箱體I固定，套筒2穿過箱體I上大的通孔并能沿大的通孔軸向滑動；圓柱體固件3與套筒2緊密結(jié)合，但兩者之間留有間隙，以便能在軸向方向相對滑動，動力機(jī)構(gòu)與套筒2連接，在實(shí)施過程中對套筒2實(shí)施拖動，本實(shí)施例中動力機(jī)構(gòu)為一個(gè)配備有變頻箱10的電動機(jī)9及定滑輪8、纜繩的機(jī)構(gòu)，電動機(jī)9配備變頻箱10以便對電動機(jī)9的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，電動機(jī)9輸出軸卷繞纜繩的末端，纜繩的頭端繞經(jīng)定滑輪后與所述套筒2連接。套筒2筒壁內(nèi)設(shè)有相互平行且等距的四條預(yù)留孔洞。所述的壓力注漿系統(tǒng)由四條分注漿管4、一條總注漿管、壓力泵7、儲漿罐6組成。四根分注漿管的一端部分別插入頂進(jìn)制動系統(tǒng)中外部套筒2筒壁內(nèi)設(shè)置的四個(gè)孔洞中，接縫由密封膠密封。總注漿管與分注漿管由五通接頭5連接。儲漿罐6與總注漿管之間連接壓力泵7。水泥漿在壓力泵7的泵送下，經(jīng)過注漿管4進(jìn)入圓柱體固件3與箱體I內(nèi)部軟基地層砂土 22的空腔內(nèi)，空腔是隨著套筒2的拖動形成的。所述動水系統(tǒng)由水箱11和水泵12組成。水泵12 —端連接水箱11，另一端連接出水管，出水管末端直接與箱體I外部設(shè)置的進(jìn)水孔相連接。在水泵12的壓力下，水箱11中的水從箱體I進(jìn)水孔流進(jìn)，經(jīng)軟基地層砂土 22沖刷后從出水孔24流出，出水孔24處設(shè)置有PH值測量儀23箱體，進(jìn)行出水的水質(zhì)PH值監(jiān)測，觀測透水對注入的漿液的沖刷程度。計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)14、多個(gè)位移傳感器16、17、18、19、20、21及數(shù)據(jù)采集分 析器13連接組成。位移傳感器15、16、17、18、19、20、21等距設(shè)置在箱體砂土表面薄膜15之上。位移傳感器與數(shù)據(jù)采集分析器13和計(jì)算機(jī)14依次電連接，數(shù)據(jù)采集分析器13對位移傳感器采集信號經(jīng)過信號處理后輸送至計(jì)算機(jī)14，用于檢測箱體I內(nèi)軟基地層砂土位移。壓力泵7、水泵12均配備有壓力儀，計(jì)算機(jī)14通過壓力儀監(jiān)測壓力注漿系統(tǒng)的壓力泵7的壓力和動水系統(tǒng)的水泵12的壓力。實(shí)驗(yàn)時(shí)箱體I根據(jù)壓實(shí)度要求填入砂土前，首先將頂進(jìn)制動系統(tǒng)、壓力注漿系統(tǒng)、動水系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)等分別安裝好，填入砂土 22，鋪好薄膜15，其次將多個(gè)位移傳感器等距布置在薄膜15之上。準(zhǔn)備完畢后，將水箱11、儲漿罐6分別注滿水和注漿材料。打開水箱11閥門、五通接頭開關(guān)和水泵12，通過水泵12和注漿壓力泵7調(diào)節(jié)所需水壓及注漿壓力大小。在注漿和注水的同時(shí)打開頂進(jìn)制動系統(tǒng)的電動機(jī)9開關(guān)，邊拖動套筒2，邊往套筒2拖動形成的空腔內(nèi)注漿，做到兩者同步。注漿過程中對上層砂土進(jìn)行位移監(jiān)測、對箱體出水孔24水質(zhì)進(jìn)行PH值監(jiān)測。注漿結(jié)束后，通過壓力泵7的壓力變記錄注漿壓力，通過儲漿罐上的刻度記錄注漿量，通過電動機(jī)9的變頻箱的標(biāo)示記錄電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，并換算出注漿的頂進(jìn)速度，通過位移傳感器測出各試點(diǎn)位移量，以及通過PH測量儀23測試出循環(huán)水質(zhì)PH值。待所有實(shí)驗(yàn)完成后，漿液經(jīng)過3 7天固化，取下位移傳感器，并清除箱體內(nèi)所有砂土，檢查注漿后的漿液分布，密實(shí)程度，進(jìn)一步直觀評價(jià)漿液的注漿效果。在室內(nèi)模擬軟基動水地層中盾構(gòu)隧道同步注漿試驗(yàn)，通過記錄上述參數(shù)，主要用以研究在動水壓力下的注漿材料特性、注漿壓力、注漿量、推進(jìn)速度、推進(jìn)方式等對地層沉降的變化規(guī)律。為現(xiàn)場施工的選材、工藝優(yōu)化提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)平臺。以上所揭露的僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本實(shí)用新型之權(quán)利范圍，因此依本實(shí)用新型申請專利范圍所作的等效變化，仍屬本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種軟基動水地層盾構(gòu)隧道同步注漿效果評價(jià)模擬裝置，其特征在于它包括箱體(I)、頂進(jìn)制動系統(tǒng)、壓力注漿系統(tǒng)、動水系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)，所述的箱體(I)為上端開口的容器，箱體(I)的一側(cè)面開有一大的通孔，箱體(I)的另一側(cè)面開有一小的通孔，頂進(jìn)制動系統(tǒng)從大的通孔穿入并嵌入箱體(I)內(nèi)，且在通孔的接口間用密封圈密封；箱體(I)外壁設(shè)有進(jìn)水孔和出水孔(24)，出水孔(24)設(shè)置有PH值測量儀(23)，箱體(I)內(nèi)部充填軟基地層砂土(22)，箱體(I)的頂部鋪設(shè)薄膜(15);所述的壓力注漿系統(tǒng)的注漿管(4)的一端部無縫插入頂進(jìn)制動系統(tǒng)內(nèi)，所述的動水系統(tǒng)與箱體(I)外壁的進(jìn)水孔相連；計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)檢測箱體(I)內(nèi)軟基地層砂土位移、壓力注漿系統(tǒng)的壓力和動水系統(tǒng)的壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軟基動水地層盾構(gòu)隧道同步注漿效果評價(jià)模擬裝置，其特征在于所述的頂進(jìn)制動系統(tǒng)由圓柱體固件(3)、套筒(2)、動力機(jī)構(gòu)組成，圓柱體固件的一端部插入套筒(2)內(nèi)，且相互間可自如地軸向滑動；圓柱體固件(3)的另一端插入箱體(I)上小的通孔內(nèi)并與箱體(I)固定，套筒(2)穿過箱體(I)上大的通孔并能沿大的通孔軸向滑動，動力機(jī)構(gòu)驅(qū)動套筒(2)軸向移動，套筒(2)筒壁內(nèi)設(shè)有預(yù)留孔洞。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軟基動水地層盾構(gòu)隧道同步注漿效果評價(jià)模擬裝置，其特征在于所述動力機(jī)構(gòu)包括電動機(jī)(9)、纜繩、定滑輪(8),電動機(jī)(9)配置有變頻箱(10),電動機(jī)(9)輸出軸卷繞纜繩的末端，纜繩的頭端繞經(jīng)定滑輪(8)后與所述套筒(2)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種軟基動水地層盾構(gòu)隧道同步注漿效果評價(jià)模擬裝置，其特征在于所述壓力注漿系統(tǒng)由注漿管(4)、壓力泵(7)、儲漿罐(6)組成；注漿管(4)無縫插入頂進(jìn)制動系統(tǒng)中套筒(2)筒壁內(nèi)預(yù)留的孔洞中，注漿管(4)與儲漿罐(6)之間連接用于注漿的壓力泵(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種軟基動水地層盾構(gòu)隧道同步注漿效果評價(jià)模擬裝置，其特征在于所述注漿管(4)由四條分注漿管和一條總注漿管組成，分注漿管由五通接頭(5)與總注漿管接通，分注漿管的一端部插入頂進(jìn)制動系統(tǒng)內(nèi)，總注漿管連接壓力泵(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種軟基動水地層盾構(gòu)隧道同步注漿效果評價(jià)模擬裝置，其特征在于所述動水系統(tǒng)包括水箱(11)和水泵(12)，水泵(12)—端由管道連接水箱(11)，水泵(12)的另一端連接出水管，出水管末端與箱體(I)外壁的進(jìn)水孔相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種軟基動水地層盾構(gòu)隧道同步注漿效果評價(jià)模擬裝置，其特征在于所述計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)(14)、至少二個(gè)位移傳感器、數(shù)據(jù)采集分析器(13)、壓力儀組成；位移傳感器、數(shù)據(jù)采集分析器(13)和計(jì)算機(jī)(14)依次電連接，位移傳感器等距設(shè)置在箱體(I)內(nèi)軟基地層砂土表面，位移傳感器采集信號經(jīng)過數(shù)據(jù)采集分析器(13)處理后輸入計(jì)算機(jī)(14);壓力泵(7)、水泵(12)均配備有壓力儀，計(jì)算機(jī)(14)通過壓力儀監(jiān)測壓力注漿系統(tǒng)的壓力泵(7)的壓力和動水系統(tǒng)的水泵(12)的壓力。
專利摘要本實(shí)用新型涉及了工程施工實(shí)驗(yàn)裝置，尤其涉及一種軟基動水地層盾構(gòu)隧道同步注漿效果評價(jià)模擬裝置，裝置的頂進(jìn)制動系統(tǒng)穿過通孔嵌入箱體內(nèi)，箱體外壁設(shè)有進(jìn)水孔和出水孔，出水孔設(shè)置有PH值測量儀，箱體內(nèi)部充填軟基地層砂土，頂部鋪設(shè)薄膜；壓力注漿系統(tǒng)的注漿管無縫插入頂進(jìn)制動系統(tǒng)內(nèi)，動水系統(tǒng)與箱體外壁的進(jìn)水孔相連供水；計(jì)算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)檢測箱體砂土位移和注漿系統(tǒng)壓力和動水系統(tǒng)壓力。該裝置可以在室內(nèi)模擬軟基動水地層中盾構(gòu)隧道同步注漿試驗(yàn)，主要用以研究在動水壓力下的注漿材料特性、注漿壓力、注漿量、推進(jìn)速度、推進(jìn)方式等對地層沉降的變化規(guī)律。為研究開發(fā)新型注漿材料提供了一種直觀、快速的實(shí)驗(yàn)方法。
文檔編號E21D11/10GK202578708SQ201220092538
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者田焜, 劉啟軍, 陳有武, 周勝銀, 肖江蓉, 趙心強(qiáng), 劉啟南, 郭小敏, 姚鵬, 李儒光, 李喜超 申請人:湖北省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院, 襄樊市九陽防水材料有限公司