[发明专利]地铁盾构隧道注浆效果的测试装置及方法

说明书

一种地铁盾构隧道注浆效果的测试装置，包括装置箱、河道内衬、致密粘土层、砂质粉土层、淤泥质粘土层、隧道系统和量测系统，所述装置箱内由上到下依次布置致密粘土层、砂质粉土和淤泥质粘土层，所述致密粘土层上方中部设有河道内衬，所述砂质粉土和淤泥质粘土层之间布置所述隧道系统，所述量测系统包括位移传感器、水敏性土壤湿度传感器和土压力盒，所述位移传感器安装在河道内衬两侧致密粘土层顶面，所述水敏性土壤湿度传感器布置在所述河道内衬与隧道系统之间，所述土压力盒位于所述淤泥质粘土层内。以及提供一种地铁盾构隧道注浆效果的测试方法。本发明不仅可以实现对地铁盾构隧道注浆效果的测试，而且简单易行、操作方便、费用低、周期短。

技术领域

本发明属于隧道工程技术领域，涉及地铁盾构隧道注浆效果的测试装置及方法，主要适用于地铁盾构隧道注浆效果及其对河床扰动效应的测试研究。

背景技术

隧道施工中主要存在隧道掘进、管片拼装和注浆等工序，其中注浆是保持地层平衡和控制地面沉降的关键工序，不但可以使土压力作用均匀且能够保证管片组成的衬砌结构稳定。盾构机在河道下方进行掘进及隧道注浆等扰动施工会对上部河床产生隆起或沉降，极易在河床下形成渗水通道,导致土层含水量增加及土体强度降低，若采取的控制措施不当,容易产生河床坍塌或涌水现象,甚至会导致盾构机被水淹没而报废，造成巨大的经济损失和严重的社会不良影响。现有测试装置及方法存在的主要不足：1)注浆及养护过程需要较长周期，无法实现注浆效果的快速测试；2)整个注浆层只能采用统一的注浆方式，不能控制注浆的具体位置，无法实现注浆区域和方位的精准控制；3)无法控制注浆层不同区域注浆量大小，不能实现过注浆、欠注浆及其组合等复杂注浆工况。

发明内容

为了克服现有隧道注浆测试装置及方法无法快速测试注浆效果、也无法对注浆区域和方位进行精准控制、也不能同时考虑过注浆、欠注浆及其组合等复杂工况的不足，本发明提供了一种地铁盾构隧道注浆效果的测试装置及方法，能有效克服常规隧道注浆测试装置及方法的不足，本发明不仅可以实现对地铁盾构隧道注浆效果的测试，而且简单易行、操作方便、费用低、周期短。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种地铁盾构隧道注浆效果的测试装置，包括装置箱、河道内衬、致密粘土层、砂质粉土层、淤泥质粘土层、隧道系统和量测系统，所述装置箱内由上到下依次布置致密粘土层、砂质粉土和淤泥质粘土层，所述致密粘土层上方中部设有河道内衬，所述砂质粉土和淤泥质粘土层之间布置所述隧道系统，所述量测系统包括位移传感器、水敏性土壤湿度传感器和土压力盒，所述位移传感器安装在河道内衬两侧致密粘土层顶面，所述水敏性土壤湿度传感器布置在所述河道内衬与隧道系统之间，所述土压力盒位于所述淤泥质粘土层内。

进一步，所述隧道系统包括隧道管片层、注浆层与高弹性耐磨橡胶固定层，所述高弹性耐磨橡胶固定层布设在注浆层外侧，所述注浆层布置于隧道管片层外侧。

再进一步，所述注浆层包括组合式气囊块、输气软管、计量控制单元、控制电路与气泵，所述组合式气囊块粘贴在隧道外侧，输气软管绕隧道管片层外圈成环并贯穿组合式气囊块布置，计量控制单元嵌在输气软管上，控制电路沿着输气软管内部铺设，所述计量控制单元与所述控制电路连接。

所述输气软管与气泵连接，所述气泵与计算机连接，所述计算机与控制电路、数据采集仪连接，所述数据采集仪与位移传感器、水敏性土壤湿度传感器和土压力盒连接。

优选的，所述组合式气囊块中，气囊块按顺时针环绕隧道并粘贴在其外表面。

所述装置箱上还包括隧道管片卡槽和透明挡板，所述隧道的一端通过隧道管片卡槽与装置箱内壁连接，所述隧道另一端设有透明挡板，所述透明挡板安装在所述装置箱对侧的挡板卡槽内。

再优选的，所述隧道管片层由相邻隧道管片单元通过螺栓连接。

所述水敏性土壤湿度传感器单元通过强力胶连接，所述位移传感器和土压力盒埋入土体中。