本發明專利技術提供一種隧道接縫防水性能試驗裝置及試驗方法，包括兩個試模，第一試模上設有第一水槽、第一內溝槽和第一外溝槽，第二試模上設有第二水槽、第二內溝槽和第二外溝槽，兩個內溝槽內的彈性密封墊相接觸，形成內圈密封墊；兩個外溝槽內的彈性密封墊相接觸，形成外圈密封墊；兩個水槽位于內圈密封墊以內，形成中心水腔；內圈、外圈密封墊之間形成框形空隙；第一試模上設有水壓表和孔隙水壓力計，第一試模或第二試模上設有注水通道；兩個試模均由橫向和豎向加載的千斤頂限位。本發明專利技術可精確測量內圈、外圈密封墊在管片接縫不同張開量、錯位量工況下的耐水壓力值，為接縫防水設計提供技術指導。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及隧道工程領域，特別是涉及一種模擬采用雙道彈性密封墊的盾構隧道管片接縫在通縫拼裝工況下的環縫/縱縫的防水性能的試驗裝置及試驗方法。
技術介紹
盾構隧道是由鋼筋混凝土管片拼裝構成的，存在大量接縫，滲漏水往往在此處發生。近三十多年來，在使用高精度管片的基礎上，采用彈性密封的原理、線狀密封方式、密封材料預制成型的盾構隧道襯砌接縫防水方法，已被工程實踐證明為合理可行。隨著國民經濟的快速發展，越來越多的水底盾構隧道工程陸續修建，具有埋深大、水壓高的特點。不同與一般地鐵隧道，水底盾構隧道往往為城市道路隧道或鐵路隧道，具有直徑大、管片厚的特點。實際工程施工過程中一般采用單道彈性密封墊作為接縫防水方案，但該方案不能滿足高水壓的防水要求，因此，對于承受高水壓的超大直徑盾構隧道，需要設置雙道防線進行防水。此外，輸水/污水隧道等具有特殊用途的市政水工隧道，既要防止外水侵入，又要避免內水外滲。因此，對于承受內水壓的盾構隧道，也需要設置雙道防線進行防水。對于盾構隧道，接縫防水采用在管片內外側設置溝槽，溝槽中埋置彈性密封墊。在管片拼裝過程中，通過拼裝機及千斤頂初步壓緊彈性密封墊，輔之以管片間的螺栓限制張開錯位，以及后期的水土圍壓約束作用，從而達到防水的效果。申請號為201010145789.1的中國專利技術專利說明書中公開了一種盾構隧道彈性密封墊“一字型”水密性檢驗裝置，該檢驗裝置在上下兩塊蓋板的表面各自開矩形槽，將彈性密封墊封閉成框型后采用膠粘接在溝槽內，用螺栓將密封墊壓緊，利用墊片模擬管片的不同張開量，同時在裝置側壁安裝限位板，以模擬管片的錯臺情況。該裝置有著下述明顯缺陷：(1)目前盾構隧道管片以預制鋼筋混凝土管片型式為主，該檢驗裝置在實際檢驗過程中采用鋼制蓋板，上面設有鋼溝槽，該裝置不能反映彈性密封墊橡膠材料和混凝土溝槽的真實接觸形態，因而試驗結果與工程實際存在較大出入；(2)大量工程案例表明，由于施工階段管片拼裝機的施工偏差，以及運營階段軟土地層的差異沉降等多重因素的疊加，縱縫及環縫極易出現15mm的錯位量，而限于蓋板的尺寸，無法開展接縫大錯位工況試驗；(3)采用螺栓壓緊模擬接縫張開量，墊片限位模擬接縫錯位量，需手工調整測量，試驗精度較低；(4)該專利技術專利定位于采用單道彈性密封墊防水的直徑6m左右的地鐵隧道，相應的蓋板尺寸較小，無法科學評價采用雙道彈性密封墊防水的直徑10m以上的大直徑越江隧道的防水能力。由于現有的盾構隧道接縫防水多針對小直徑、淺覆土、低水壓的地鐵隧道，其一般采用單道彈性密封墊的防水構造型式，雙道彈性密封墊作為接縫防水方案尚處于設計實驗階段，國內外尚無可評價其防水性能的試驗裝置，所以亟需研制一種試驗設置來定量分析雙道彈性密封墊的防水能力。
技術實現思路
鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術要解決的第一個技術問題在于提供一種隧道接縫防水性能試驗裝置，該裝置可定量分析雙道彈性密封墊的防水能力。為實現上述目的，本專利技術提供一種隧道接縫防水性能試驗裝置，包括第一試模和第二試模，所述第一試模上由內到外依次設置第一水槽、第一內溝槽和第一外溝槽，所述第二試模上由內至外相應地依次設有第二水槽、第二內溝槽和第二外溝槽，所述第一內溝槽、第一外溝槽、第二內溝槽和第二外溝槽均呈封閉形狀，且內部分別嵌有彈性密封墊，第一內溝槽內的彈性密封墊和第二內溝槽內的彈性密封墊相接觸，形成內圈密封墊；第一外溝槽內的彈性密封墊和第二外溝槽內的彈性密封墊相接觸，形成外圈密封墊；第一水槽和第二水槽位于內圈密封墊以內，形成中心水腔；內圈密封墊和外圈密封墊之間形成框形空隙；所述第一試模上設有用于測量中心水腔壓力的水壓表和用于探測感應框形空隙中水壓存在時的孔隙水壓力計，所述第一試模或第二試模上設有與所述中心水腔連通的注水通道；所述第一試模的上方和左右兩側各設有千斤頂，第二試模的下方和左右兩側各設有千斤頂。進一步地，孔隙水壓力計包括表頭和壓力計傳感元件，所述壓力計傳感元件設置在所述框形空隙中。進一步地，所述第一試模上設有預留測孔，所述壓力計傳感元件通過預留測孔與表頭相連接。進一步地，所述預留測孔為四個且中心軸對稱設置，所述孔隙水壓力計有四個，分別位于所述預留測孔內。優選地，所述彈性密封墊的材質為遇水膨脹橡膠。優選地，所述第一試模和第二試模均由鋼筋混凝土制成。本專利技術要解決的第二個技術問題在于提供一種使用上述隧道接縫防水性能試驗裝置進行防水性能試驗的方法。該試驗方法包括以下步驟：S1，通過左右兩側的千斤頂同步加載，使第一試模和第二試模的接縫處產生的錯動量達到設定值；S2，通過第一試模上方的千斤頂和第二試模下方的千斤頂同步加載，使第一試模和第二試模接縫處的張開量達到設定值；S3，通過注水通道向中心水腔施加水壓，直至水流擊穿內圈密封墊，記錄此前水壓表的最大讀數P1，得到此狀態下內圈密封墊的耐壓值；S4，繼續通過注水通道向中心水腔施加水壓，直至擊穿外圈密封墊，此時四個孔隙水壓力計中的一個或多個感應到壓力的變化會產生讀數，記錄此前水壓表的最大讀數，得到此狀態下外圈密封墊的耐壓值。如上所述，本專利技術涉及的隧道接縫防水性能試驗裝置及試驗方法，具有以下有益效果：1)通過在框形空隙的四個方位設置用于探測感應水流的孔隙水壓力計，可準確判斷水流擊穿內道密封的發生時間；2)可精確驗證內圈密封墊和外圈密封墊在不同接縫張開量、錯位量工況下的抗水壓力值，使得采用雙道彈性密封墊作為防水方案的防水能力的評價體系更加精確。附圖說明圖1為本專利技術的結構示意圖。圖2為圖1的A-A剖面圖圖3為圖1的B-B剖面圖圖4為圖2的C-C剖面圖圖5為圖3的D-D剖面圖元件標號說明第一試模????????????????1第一水槽????????????????11第一內溝槽??????????????12第一外溝槽??????????????13預留測孔????????????????14第二試模????????????????2第二水槽????????????????21第二內溝槽??????????????22第二外溝槽??????????????23注水通道????????????????24內圈密封墊??????????????121外圈密封墊??????????????131水壓表??????????????????3孔隙水壓力計????????????4壓力計傳感元本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種隧道接縫防水性能試驗裝置，其特征在于，包括第一試模(1)和第二試模(2)，所述第一試模(1)上由內到外依次設置第一水槽(11)、第一內溝槽(12)和第一外溝槽(13)，所述第二試模(2)上由內至外相應地依次設有第二水槽(21)、第二內溝槽(22)和第二外溝槽(23)，所述第一內溝槽(12)、第一外溝槽(13)、第二內溝槽(22)和第二外溝槽(23)均呈封閉形狀，且內部分別嵌有彈性密封墊，所述第一內溝槽(12)內的彈性密封墊和所述第二內溝槽(22)內的彈性密封墊相接觸，形成內圈密封墊(121)；所述第一外溝槽(13)內的彈性密封墊和所述第二外溝槽(23)內的彈性密封墊相接觸，形成外圈密封墊(131)；所述第一水槽(11)和所述第二水槽(21)位于所述內圈密封墊(121)以內，形成中心水腔(5)；所述內圈密封墊(121)和所述外圈密封墊(131)之間形成框形空隙(6)；所述第一試模(1)上設有用于測量中心水腔壓力的水壓表(3)和用于測量所述框形空隙(6)壓力的孔隙水壓力計(4)，所述第一試模(1)或第二試模(2)上設有與所述中心水腔(5)連通的注水通道(24)；所述第一試模(1)的上方和左右兩側各設有千斤頂(7)，第二試模(2)的下方和左右兩側各設有千斤頂(7)。...
【技術特征摘要】
1.一種隧道接縫防水性能試驗裝置，其特征在于，包括第一試模(1)和第二試模(2)，所
述第一試模(1)上由內到外依次設置第一水槽(11)、第一內溝槽(12)和第一外溝槽(13)，
所述第二試模(2)上由內至外相應地依次設有第二水槽(21)、第二內溝槽(22)和第二
外溝槽(23)，所述第一內溝槽(12)、第一外溝槽(13)、第二內溝槽(22)和第二外溝
槽(23)均呈封閉形狀，且內部分別嵌有彈性密封墊，所述第一內溝槽(12)內的彈性密
封墊和所述第二內溝槽(22)內的彈性密封墊相接觸，形成內圈密封墊(121)；所述第一
外溝槽(13)內的彈性密封墊和所述第二外溝槽(23)內的彈性密封墊相接觸，形成外圈
密封墊(131)；所述第一水槽(11)和所述第二水槽(21)位于所述內圈密封墊(121)
以內，形成中心水腔(5)；所述內圈密封墊(121)和所述外圈密封墊(131)之間形成框
形空隙(6)；所述第一試模(1)上設有用于測量中心水腔壓力的水壓表(3)和用于測量
所述框形空隙(6)壓力的孔隙水壓力計(4)，所述第一試模(1)或第二試模(2)上設
有與所述中心水腔(5)連通的注水通道(24)；所述第一試模(1)的上方和左右兩側各
設有千斤頂(7)，第二試模(2)的下方和左右兩側各設有千斤頂(7)。
2.根據權利要求1所述的隧道接縫防水性能試驗裝置，其特征在于：所述孔隙水壓力計(4)
包括表頭(42)和壓力計傳感元件(41)，所述壓力計傳感元件(41)設置在所述框形空
隙(6)中。
【專利技術屬性】
技術研發人員：丁文其，龔琛杰，朱合華，閆治國，唐濤，周舟，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：上海;31
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