一種隧道管片彈性密封墊的防水試驗方法及裝置與流程

2023-10-05 23:49:59 1

本發明屬於盾構隧道中管片防水技術領域，具體涉及一種隧道管片彈性密封墊的防水試驗方法及裝置。

背景技術：

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。管片接縫處的彈性密封墊是盾構隧道防水的關鍵，需確保在隧道設計使用年限內能有效防止隧道外的地下水從接縫間滲入。

為驗證接縫彈性密封墊的防水能力，一般在其生產之前需進行防水試驗。現有的彈性防水試驗一般會進行「一」字縫、「t」字縫、「十」字縫等防水試驗。以「t」字縫的防水試驗為例，該試驗將彈性密封墊固定在由1塊平板型及2塊「l」型鋼製試驗臺組成的接縫模型上，並在指定位置設置與管片彈性密封墊溝槽尺寸一致的孔洞(如附圖1所示)。試驗時，通過調節兩試驗臺之間的張開量a和錯開量b模擬彈性密封墊不同的工作狀態，以驗證在不同水壓條件下彈性密封墊的防水能力(如附圖2、附圖3所示)。

但該實驗仍然存在一定缺陷：(1)實際工程中結構外的水突破彈性密封墊有兩種途徑，一種是水從兩彈性密封墊中間滲入，另一種是水沿彈性密封墊與溝槽混凝土之間的接觸面滲入。現有的試驗方法和裝置無法辨別密封墊防水失效的途徑，無法確定防水的薄弱部位，不利於密封墊設計的優化。(2)現有試驗裝置中的鋼製試驗臺與管片的混凝土材料本身具有較大剛度差異，在結構受力較大的情況下溝槽壁的變形對於彈性密封墊防水能力的影響不能在試驗中體現，導致試驗結果偏於不安全。(3)鋼製試驗臺和管片的混凝土各自與彈性密封墊的粘結強度、以及受壓後的應力分布均不同，因此試驗結果不能真實準確反映實際防水性能，與實際工程尚存在一定差距。

技術實現要素：

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種隧道管片彈性密封墊的防水試驗方法及裝置，其通過對試驗工藝的優化改進，同時結合對試驗裝置的結構優化，從而可以精確模擬實際工程中管片接縫彈性密封墊的變形、受力等力學特徵，進而能夠真實準確測試及反映彈性密封墊的防水性能。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供一種隧道管片彈性密封墊的防水試驗方法，其特徵在於，包括如下步驟：

s1按照實際管片結構的密封墊溝槽尺寸以及混凝土等級，預製帶密封墊溝槽的混凝土試驗臺底座或與混凝土類似材料的試驗臺底座，其中密封墊溝槽距離試驗臺底座邊緣距離以及溝槽寬度均與實際的管片接縫一致；

s2採用與試驗臺底座相同材料製作與試驗臺底座結構相同但不帶注水孔的第一壓板，同時製作與該第一壓板大小一致、無密封墊溝槽的平面壓板作為第二壓板；

s3用帶溝槽的所述第一壓板與底座組合進行兩密封墊接觸面試驗，即在第一壓板和底座的溝槽中分別放置密封墊，並採用粘接劑將兩密封墊的粘接縫粘接牢固，調整第一壓板與底座的間隙以模擬接縫張開量，以及調整第一壓板與底座的錯位距離以模擬管片拼裝產生的錯臺量；逐級施加水壓，並在發生漏水時將上一級水壓確定為兩密封墊之間接觸面的第一耐水壓能力，並確定漏水方式是沿兩密封墊接觸面滲水路徑發生漏水；

s4用不帶溝槽的所述第二壓板與底座組合進行密封墊與溝槽壁接觸面試驗，即在底座的溝槽中放入密封墊，調整第二壓板與底座的間隙以模擬接縫張開量，以及調整第二壓板與底座的相對錯位距離以模擬管片拼裝產生的錯臺量，並採用粘接劑將密封墊與第二壓板粘接牢固；逐級施加水壓並在發生漏水時將上一級水壓確定為密封墊與溝槽壁之間接觸面的第二耐水壓能力，並確定漏水方式是沿溝槽壁滲水路徑之間發生漏水；

s5比較所述第一耐水壓能力和第二耐水壓能力，並將較小的值確定為彈性密封墊的最大耐水壓能力，其對應的漏水類型即確定為密封墊失效的方式。

作為本發明的進一步改進，步驟s3和s4中的逐級施加水壓過程中，每加一級水壓先穩定一段時間，確定沒有漏水後，再施加下一級水壓。

作為本發明的進一步改進，所述第二壓板結構除不帶密封墊溝槽外，其結構與第一壓板相同。

作為本發明的進一步改進，密封墊與壓板或底座的粘接強度可以保證加壓過程中水不從粘接縫處流出。

按照本發明的另一方面，提供一種隧道管片彈性密封墊的防水試驗裝置，其特徵在於，包括：

帶密封墊溝槽的試驗臺底座，其根據實際管片結構的密封墊溝槽尺寸以及混凝土等級由混凝土或與混凝土類似的材料預製而成，其中所述密封墊溝槽距離試驗臺底座邊緣距離以及溝槽寬度均與實際的管片接縫一致，所述密封墊溝槽中用於容置密封墊；

與試驗臺底座材質相同的第一壓板，其與試驗臺底座接觸的端面與所述試驗臺底座結構匹配相同但不帶注水孔，該第一壓板對應的密封墊溝槽中用於容置密封墊，以用於與試驗臺底座中的密封墊對應粘接以進行兩密封墊接觸面試驗；以及

第二壓板，其為與第一壓板大小一致、但無密封墊溝槽的平面壓板，其與試驗臺底座接觸的端面與所述試驗臺底座結構匹配，該第二壓板用於與試驗臺底座中的密封墊粘接壓緊，以與底座組合進行密封墊與溝槽壁接觸面試驗。

作為本發明的進一步改進，所述第二壓板結構除不帶密封墊溝槽外，其結構與第一壓板相同。

作為本發明的進一步改進，所述第一壓板或第二壓板與底座的間隙用以模擬接縫張開量，所述第一壓板或第二壓板與底座的錯位距離用以模擬管片拼裝產生的錯臺量。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

(1)本發明方案中，按照實際管片結構的密封墊溝槽尺寸以及混凝土等級，預製帶密封墊溝槽的混凝土試驗臺底座或與混凝土類似的材料的試驗臺底座，其中密封墊溝槽距離試驗臺底座邊緣距離以及溝槽寬度均與實際的管片接縫一致，其實際條件與工程實際更接近，更有利於試驗結果的真實準確；

(2)本發明方案中，測試試驗分為密封墊接觸面測試以及密封墊與底座溝槽接觸兩類，並分別通過不同類型的壓板分開進行試驗，可以更準確獲得接縫的防水薄弱部位，得出密封墊漏水類型以及相應的耐壓力；

(3)本發明方案中，通過優化的測試試驗工藝以及試驗裝置的結構優化，採用與工程實際更為接近的方式，可以精確模擬實際工程中管片接縫彈性密封墊的變形、受力等力學特徵，進而能夠真實準確測試及反映彈性密封墊的防水性能。

附圖說明

圖1為現有技術中的一種密封墊試驗裝置的試驗臺的結構示意圖；

圖2為現有技術中的一種密封墊試驗裝置的試驗臺的結構示意圖；

圖3為現有技術中的一種密封墊試驗裝置進行密封墊測試試驗的示意圖；

圖4為本發明一個實施例的密封墊試驗裝置的試驗臺的結構示意圖；

圖5為利用圖4所示的密封墊試驗裝置進行兩密封墊接觸面試驗的示意圖；

圖6為用圖4所示的密封墊試驗裝置進行密封墊與底座溝槽接觸面試驗的示意圖；

在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結構，其中：

1』-鋼製底座；

4』-密封墊溝槽；

9』-彈性密封墊；

1-試驗臺底座；

2-溝槽距管片內邊緣距離；

3-密封墊溝槽寬度；

4-密封墊溝槽；

5-加壓注水孔；

6-第一壓板；

7-管片張開量；

8-管片錯臺量；

9-彈性密封墊；

10-密封墊粘接縫；

11-沿兩密封墊接觸面滲水路徑

12-第二壓板；

13-沿密封墊與溝槽壁滲水路徑

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。

圖4為本發明一個實施例的密封墊試驗裝置的試驗臺的結構示意圖，圖5為利用圖4所示的密封墊試驗裝置進行兩密封墊接觸面試驗的示意圖，圖6為用圖4所示的密封墊試驗裝置進行密封墊與底座溝槽接觸面試驗的示意圖。

如圖4-6所示，本發明實施例的隧道管片彈性密封墊的防水試驗裝置，包括：試驗臺底座1，底座1形狀對稱但不帶注水孔的壓板6以及與壓板6大小一致無溝槽的平面壓板12。

如圖5和6所示，試驗臺底座1根據實際管片結構的密封墊溝槽4尺寸以及混凝土等級由混凝土或與混凝土類似的材料預製而成，其與壓板6、12配合進行測試試驗的臺面帶有密封墊溝槽4，其用於容置密封墊9。

為保證試驗真實準確性，密封墊溝槽4距離試驗臺底座邊緣距離a以及溝槽寬度b均與實際的管片接縫一致。

壓板6(本方案中稱為第一壓板)與試驗臺底座材質相同，例如均為混凝土材料或者均為與混凝土類似的其他材料。壓板6與試驗臺底座接觸的端面與試驗臺底座1的表面結構匹配或相同，但不帶注水孔。第一壓板6對應的密封墊溝槽4中用於容置密封墊9，其粘接在壓板的溝槽中，並用於與試驗臺底座1中的密封墊9對應粘接以進行兩密封墊接觸面試驗。

壓板12(第二壓板)為與第一壓板6大小一致、但無密封墊溝槽的平面壓板，其與試驗臺底座1接觸的端面與試驗臺底座1端面結構匹配，壓板12用於與試驗臺底座中的密封墊粘接壓緊，以與底座組合進行密封墊與溝槽壁接觸面試驗。優選地，壓板12結構除不帶密封墊溝槽外，與第一壓板6相同，及壓板12對應壓板6的溝槽處為平面，用於與試驗臺底座1中的密封墊9粘接壓緊，以與底座1組合進行密封墊與溝槽壁接觸面試驗。

本方案的隧道管片彈性密封墊的防水試驗方法，用於對盾構隧道的管片間密封墊的防水進行測試試驗，其具體包括如下步驟：

1)按照實際管片結構的密封墊溝槽尺寸以及混凝土等級，預製混凝土試驗臺底座1，密封墊溝槽4距離試驗臺底座1邊緣距離a以及溝槽寬度b均與實際的管片接縫一致。

2)採用與試驗臺底座1相同材料製作與底座1形狀對稱，但不帶注水孔的壓板6，同時製作一塊大小一致、無溝槽的平面壓板12。

3)先用帶溝槽的壓板6與底座1組合進行試驗一，在壓板6和底座1的溝槽中放入上下兩塊密封墊9，並採用粘接劑將粘接縫10粘接牢固，確保試驗中密封墊9與壓板6、密封墊9與底座1的粘接縫10不會被水壓衝開。

4)調整壓板6和底座1的間隙d，模擬接縫張開量7；調整壓板6和底座1的相對位置t，模擬管片拼裝產生的錯臺量8。

逐級施加水壓pi，每加一級水壓穩定一段時間，確定沒有漏水後，再施加下一級水壓。發生漏水後，將上一級水壓pi-1記為兩密封墊之間接觸面的耐水壓能力pa，此時認為是沿兩密封墊接觸面滲水路徑11發生漏水。

5)然後採用不帶溝槽的壓板12與底座1組合進行試驗二，在底座1的溝槽中放入密封墊9。調整壓板12和底座1的間隙d，模擬接縫張開量7；調整壓板12和底座1的相對位置t，模擬管片拼裝產生的錯臺量8。並採用粘接劑將密封墊9與壓板12粘接牢固，確保試驗中密封墊9與壓板12的粘接縫10不會被水壓衝開。

6)逐級施加水壓pi，每加一級水壓穩定一段時間，確定沒有漏水後，再施加下一級水壓。發生漏水後，將上一級水壓pi-1記為密封墊與溝槽壁之間接觸面的耐水壓能力pb，此時認為是沿溝槽壁滲水路徑13之間發生漏水。

7)比較pa和pb，取較小的值為彈性密封墊9的最大耐水壓能力，對應的漏水類型即為密封墊失效的方式。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。