[发明专利]一种围岩中盾构管片的上浮力试验装置和试验方法

说明书

本发明属于盾构试验技术领域，公开了一种围岩中盾构管片的上浮力试验装置和试验方法，上浮力试验装置包括透明外筒、钢内筒、注浆管、土压力盒和弹簧测力计，钢内筒设于透明外筒内且二者之间形成环形的建筑空隙；注浆管可移动地设于建筑空隙内，土压力盒嵌入安装在钢内筒的外侧壁上，弹簧测力计连接于钢内筒的内侧壁和压力传感器。本发明设置透明外筒模拟盾构开挖面，设置钢内筒模拟盾构管片，在二者形成的建筑空隙内注入浆液，可以直观的观察到浆液在建筑空隙内的流动情况，得到浆液时变性对盾构管片上浮的影响范围，从而解决了对于盾构管片的上浮力试验只能检测单点压力以及上浮力检测不准确的问题。

技术领域

本发明涉及盾构试验技术领域，尤其涉及一种围岩中盾构管片的上浮力试验装置和试验方法。

背景技术

随着城市交通的迅速发展，地下空间的开发利用也日益增长。盾构法因其施工便利、噪声小、施工速度快的特点被广泛使用在地铁隧道工程建设中。工程实践中，盾构掘进过程会对周边土体产生扰动以及造成地表沉降隆起等问题，其主要原因是当盾尾脱出拼装好的盾构管片后，在施工断面和盾构管片外壁之间产生建筑空隙，若不及时填满该建筑空隙，产生的地层损失势必导致地层变形和隧道结构位移，进而对邻近建构筑物的安全产生危害。

同步注浆技术目前是填充该建筑空隙最好的方法，但是由于浆液凝固需要一定的时间，当浆液浮力大于盾构管片自重并且凝结时间较长时，盾构管片发生上浮，则会导致盾构管片螺栓发生剪切破坏以及盾构管片发生错台等工程危害。故控制同步注浆技术是控制管片破坏的关键程序。

目前测量盾构管片上浮力的方法中，很少测量多环盾构管片的整体受力影响，未能考虑浆液的时变性对盾构管片上浮力的影响，使用土压力盒检测的方法进行盾构管片上浮力测量，只能监测一个点的压力，这样的压力差相对浮力比较不够准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种围岩中盾构管片的上浮力试验装置和试验方法，以解决对于盾构管片的上浮力试验只能检测单点压力和检测不准确的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明首先提供一种围岩中盾构管片的上浮力试验装置，包括：

透明外筒，所述透明外筒的内侧壁设有固定护盾；

钢内筒，设于所述透明外筒内且所述钢内筒止抵在所述固定护盾上以限位，所述透明外筒和所述钢内筒之间形成环形的建筑空隙；

注浆管，所述注浆管可移动地设于所述建筑空隙内以向所述建筑空隙内注入浆液；

土压力盒，设有多个，多个所述土压力盒间隔设置且嵌入安装在所述钢内筒的外侧壁上，多个所述土压力盒的压力数据接入数据采集仪；

弹簧测力计，所述弹簧测力计的一端连接于所述钢内筒的内侧壁且与多个所述土压力盒的位置对应设置，所述弹簧测力计的另一端连接压力传感器，所述压力传感器连接所述数据采集仪。

可选地，所述围岩中盾构管片的上浮力试验装置还包括模型箱，所述模型箱的正面沿轴向间隔设置多个黑胶带作为标记以进行分环注浆；所述模型箱的一端设置法兰盘护盾，另一端为完全开口状态，所述透明外筒能够止抵在所述法兰盘护盾上并悬置于所述模型箱内。

可选地，多个所述土压力盒设有多组，多组所述土压力盒沿所述钢内筒的长轴方向间隔设置，每组多个所述土压力盒沿所述钢内筒的外侧壁的周向间隔设置。

可选地，所述围岩中盾构管片的上浮力试验装置还包括中心支架，所述中心支架的一端固定在所述钢内筒外侧的固定支架上，另一端穿设在所述钢内筒的内部且沿所述钢内筒的中心轴设置，所述压力传感器固定在所述中心支架上。

可选地，所述围岩中盾构管片的上浮力试验装置还包括移动护盾，所述移动护盾设于所述建筑空隙内，所述注浆管固定于所述移动护盾上。