[发明专利]一种顶管施工中管节密封性测试试验装置和试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型密封性测试试验装置和试验方法，特别适用于管节密封性测试和顶管始发、接收止水装置密封性测试，属于管幕顶管施工技术领域。

背景技术

管幕顶管施工特别是泥水平衡顶管机施工主要应用与含水量大的富水复杂地层，其施工难点是：轨迹精度控制、地表沉降控制、水土流失控制，这都与顶管施工中密封止水效果密不可分的，特别是高水压条件下对止水密封效果要求更高。顶管施工中最容易发生失水的部位是顶管始发、接收和管节连接处，顶管施工始发、接收止水主要通过洞口的止水帘幕来达到止水密封效果的，止水帘幕因材料、厚度、外漏的长度不同都影响的着止水密封效果，顶管管节间的密封主要是管节连接处的结构构造和橡胶密封圈来完成的，管节连接处的结构构造多样，橡胶密封圈性能不同都影响的着止水密封效果。顶管始发、接收和管节连接处均很难再数据模型中完成模拟真实的效果，通过本装置可以真实的检测各部位的密封效果，正确的指导施工。

发明内容

本发明的目的就在于真实反应顶管施工中顶管始发、接收和管节连接处密封效果，正确的指导施工。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种顶管施工中管节密封性测试试验装置和试验方法，该试验装置包括反力墙1、外套管2、外套管端头封盖3、试验管道封板4、试验管道5、始发及接收止水装置6、管道加载横梁9、动力加载油缸10、反力支架横梁11、反力支架斜撑12、反力支架底座13、反力支架立柱14、外套管支座15、压力表16、加压水泵17、单向闸阀18、外套管预留连接管19、螺栓20。始发及接收止水装置6包括两道橡胶板止水帘幕7、调节挡板8。

外套管端头封盖3安装密封在外套管2的一端端面，外套管端头封盖3及外套管2安装在外套管支座15上，外套管端头封盖3与反力墙1相贴合；2-3个试验管道5以此相连接，试验管道5的一端设有试验管道封板4，试验管道5的另一端设有管道加载横梁9；外套管2另一端设有始发及接收止水装置6；两道橡胶板止水帘幕7中的内止水帘幕设置在试验管道5的内壁面上，调节挡板8设置在始发及接收止水装置6的最外层，两道橡胶板止水帘幕7中的外止水帘幕与调节挡板8连接，调节挡板8沿试验管道5的径向上设置椭圆形的螺栓孔，通过调节螺栓20调节外止水帘幕伸出外漏长度，从而调整橡胶止水帘幕密封效果。

动力加载油缸10安装在反力支架横梁11上，反力支架横梁11固定在两反力支架立柱14上；反力支架斜撑12一端与反力支架横梁11连接，另一端与反力支架底座13连接；反力支架底座13通过地锚螺栓与地面固定。

压力表16设置在外套管2的外侧，用以监测外套管2与试验管道5间的泥水压力。

加压水泵17与外套管预留连接管19连接，加压水泵17与外套管预留连接管19之间设有单向闸阀18；加压水泵17用以向外套管2与试验管道5间的泥水加注压力，待达到试验测试压力后，关闭单向闸阀18，使泥水压力保持在验测试压力。

动力加载油缸10与管道加载横梁9连接。

具体而言，反力墙1：管幕施工一般在0.3Mpa(水压高差30m)左右就属于高水压条件下，反力墙最多考虑2Mpa强度，可考虑采用素混泥土重力挡墙，这样反力墙体较厚，占用空间较大；也可采用钢筋混泥土反力墙，并设置一定深度的基础，这样反力墙墙体较薄，占用空间小。

反力支架2：反力支架是个可方便移动拆卸的装置，这样方便试验管道安装在外套管内，反力支架采用钢框架结构，分为反力支架底座13、反力支架立柱14、反力支架横梁11、反力支架斜撑12。反力支架底座13采用地锚螺栓与地面固定在一起；反力支架底座13有若干个反力支架立柱连接板，可根据试验需要将反力支架立柱固定在适当距离的位置上，反力支架底座13与反力支架立柱14之间采用螺栓固定连接；反力支架立柱14与反力支架横梁11之间采用螺栓固定连接，动力加载油缸10支撑在反力支架横梁11上；反力支架横梁11与反力支架底座13之间安装反力支架斜撑12，以保证反力支架整体稳定。

动力加载油缸10：单根油缸，推动管道移动，动力加载油缸顶进外套管和管道间的泥水压力增大；动力加载油缸回收外套管和管道间的泥水压力减少。动力加载油缸一端与反力支架横梁相连，采用螺栓固定，另一端与管道加载横梁相连，采用螺栓固定，因为动力加载油缸送给的压力较小，动力加载油缸会因重力作用影响动力加载油缸稳定，因此安装螺栓固定动力加载油缸。