用于隧道内部斜向静力触探试验的反力装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于隧道内部斜向静力触探试验的反力装置及方法。两根第一槽钢安装在静力触探试验机架底部的两侧，两根第一槽钢两端的腹板之间均通过钢管固定连接，第二槽钢横跨地对称固定架在两根第一槽钢顶面之间，第二槽钢位于钢管的正上方，两个第二槽钢上均安装有压板组件和反力支撑调节组件；压板组件包括角钢和压板；反力支撑调节组件包括固定管、螺杆和两个限位螺母。本发明反力装置充分利用了地铁隧道衬砌的混凝土管片上螺栓及螺栓孔，能进行斜向和水平向的静力触探试验，保证试验过程的安全，克服了现有反力装置在隧道内进行静力触探试验时存在的不足。
【专利说明】
用于隧道内部斜向静力触探试验的反力装置及方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于隧道内部斜向静力触探试验的反力装置及方法，用于地铁隧道中进行的静力触探试验。
【背景技术】
[0002]静力触探试验是采用双桥探头或者三桥探头在地面上贯入土体进行探测的试验，该试验可以记录探头在向下贯入土层过程中的锥尖阻力、侧壁阻力以及孔隙水压力，通过这些参数可以对土体性质有一个初步了解。要将探头贯入土体，必须搭设反力装置，以提供贯入过程所需反力。
[0003]目前的技术，通常是将螺旋形地锚通过液压装置旋转插入土体，再将反力梁通过螺栓固定在地锚上，进而将压入动力装置安装在反力梁上。但是，这样的反力装置对于要在地铁隧道内进行的静力触探试验并不适用，因为目前地铁隧道的衬砌都是由混凝土管片拼装而成，不能使用地锚固定。并且，在进行隧道内静力触探试验时，由于衬砌外部有加固浆液、地下水、泥沙、淤泥，在破孔时会喷涌进入隧道内部，必须采取一定的防护措施。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种用于隧道内部斜向静力触探试验的反力装置及方法。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006]一、一种用于隧道内部斜向静力触探试验的反力装置:
[0007]装置包括静力触探试验机架、两根第一槽钢、两根第二槽钢、压板组件和反力支撑调节组件;两根第一槽钢水平平行安装在静力触探试验机架底部的两侧，两根第一槽钢两端的腹板之间均通过钢管固定连接，两根第二槽钢垂直于第一槽钢并对称布置在第一槽钢的两端，第二槽钢横跨地固定架在两根第一槽钢顶面之间，第二槽钢位于钢管的正上方，两个第二槽钢上均安装有压板组件和反力支撑调节组件。
[0008]所述的静力触探试验机架底面通过螺栓安装在第一槽钢的上翼缘上，第二槽钢下翼缘的两端与第一槽钢上翼缘之间通过螺栓固定连接，第二槽钢下翼缘的中部与钢管之间通过螺栓固定。
[0009]所述的压板组件包括角钢和压板，两根角钢通过螺栓竖直平行地安装在第二槽钢腹板外侧面上，压板铰接于两根角钢底端之间，其铰接轴与第二槽钢长度方向相同，两个压板通过螺栓安装在隧道内部的混凝土管片上。
[0010]所述的反力支撑调节组件包括固定管、螺杆和两个限位螺母，第二槽钢的两端部固定焊接有竖直安装的固定管，螺杆活动套在固定管中，螺杆整段均带有螺纹，固定管上方和下方的螺杆上各套有限位螺母，螺杆底端连接有脚轮，脚轮用于与在隧道内部的混凝土管片表面接触。
[0011 ]所述的第二槽钢腹板侧为外侧，开口侧为内侦U。
[0012]所述的两根角钢的一侧面固定在腹板侧，压板铰接在两根角钢另一侧面之间，并且朝向外侧旋转安装。
[0013]二、一种隧道内部斜向静力触探试验的方法，包括如下步骤:
[0014]I)将阀门通过螺管安装在混凝土管片的注浆孔上；
[0015]2)打开阀门，将水钻钻头穿过机械式阀门和螺管伸入到注浆孔进行破孔，破孔后拔出钻头并关闭阀门；
[0016]3)将权利要求1?6任一所述的反力装置安装在地铁隧道的混凝土管片上；
[0017]4)将静力触探试验装置安装在静力触探试验机架上，打开阀门，将静力触探的探头伸入注浆孔，进行静力触探试验；
[0018]5)静力触探试验结束后，将探头拔出，关闭阀门，卸下静力触探试验装置；
[0019]6)从混凝土管片上卸下压板，移除反力装置；
[0020]7)卸下阀门，用快硬早强水泥封闭注浆孔。
[0021]所述步骤3)具体是先将压板安装在隧道内混凝土管片用于固定的螺栓孔上，使静力触探试验机架位于注浆孔正上方，再通过调节装置四角的限位螺母调节静力触探试验机架安装的倾斜度，并拧紧固定管上下方的限位螺母使得静力触探试验机架位置固定。
[0022]所述步骤I)中，螺管的两端均具有外螺纹，一端与混凝土管片注浆孔的内螺纹相连，另一端与阀门的内螺纹相连。
[0023]本发明的有益效果是:
[0024]本发明结合地铁隧道内的特定环境，设计了所述反力装置，可将静力触探试验机架与混凝土管片牢固连接，再采用四周螺杆上的限位螺母进行静力触探试验机架的调平。
[0025]因此，本发明反力装置充分利用了地铁隧道衬砌的混凝土管片上螺栓及螺栓孔，不仅能进行常规水平装置的竖直方向的静力触探试验，而且能进行斜向的静力触探试验。并且试验方法采用了阀门，有效防止隧道外部的浆体、泥沙、淤泥、地下水等涌入隧道，保证试验过程的安全，克服了现有反力装置在隧道内进行静力触探试验时存在的不足。
【附图说明】
[0026]图1为本发明反力装置的整体结构示意图；
[0027]图2为静力触探试验机架、第一槽钢、钢管的安装示意图；
[0028]图3为反力支撑调节组件的安装示意图；
[0029]图4为固定管在螺杆上的局部安装放大示意图；
[0030]图5为钢管与第一槽钢连接的局部安装放大示意图；
[0031]图6为本发明装置在隧道内斜向静力触探试验的安装剖面示意图；
[0032]图7为本发明实施例探测点位置示意图；
[0033]图8为本发明实施例的深度与锥尖阻力的关系数据图。
[0034]图中:静力触探试验机架1、第一槽钢2、钢管3、第二槽钢4、脚轮5、角钢6、压板7、螺杆8、固定管9、限位螺母10。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0036]如图1所示，本发明反力装置安装在地铁隧道的混凝土管片上，包括静力触探试验机架I，包括两根第一槽钢2、两根第二槽钢4、压板组件和反力支撑调节组件;两根第一槽钢2水平平行安装在静力触探试验机架I底部的两侧，两根第一槽钢2两端的腹板之间均通过钢管3固定连接，两根第二槽钢4垂直于第一槽钢2并对称布置在第一槽钢2的两端，第二槽钢4横跨地固定架在两根第一槽钢2顶面之间，第二槽钢4位于钢管3的正上方，两个第二槽钢4上均安装有压板组件和反力支撑调节组件，两端的压板组件和反力支撑调节组件相对称布置。
[0037]具体实施为便于安装，第一槽钢2的上翼缘开有螺孔，腹板上开有通孔。
[0038]如图1和图2所示，静力触探试验机架I底面通过螺栓安装在第一槽钢2的上翼缘上，第二槽钢4下翼缘的两端与第一槽钢2上翼缘之间通过螺栓固定连接，如图5所示，第二槽钢4下翼缘的中部与钢管3之间通过螺栓固定，螺栓穿过钢管3用螺母拧紧固定。
[0039]如图3所示，压板组件包括角钢6和压板7，两根角钢6通过螺栓竖直平行地安装在第二槽钢4腹板外侧面上，压板7铰接于两根角钢6底端之间，其铰接轴与第二槽钢4长度方向相同，两个压板7通过螺栓安装在隧道内部的混凝土管片上。
[0040]如图3和图4所示，反力支撑调节组件包括固定管9、螺杆8和两个限位螺母10，第二槽钢4的两端部固定焊接有竖直安装的固定管9，螺杆8活动套在固定管9中，螺杆8整段均带有螺纹，固定管9上方和下方的螺杆8上各套有限位螺母10，螺杆8底端连接有脚轮5，脚轮5用于与在隧道内部的混凝土管片表面接触;如图5所示，通过调节限位螺母10在螺杆8上的位置，使得螺杆8和固定管9相对固定，进而使整个装置处于水平状态或与隧道相适应的倾斜状态。
[0041]两个第二槽钢4的开口侧相正对朝内安装，使得第二槽钢4腹板侧为外侧，开口侧为内侦U。
[0042]第二槽钢4的两个角钢6开口侧相正对朝内安装，使得角钢6的一侧面固定在腹板侦U，另一侧面位于外侧。
[0043]两根角钢6的一侧面固定在腹板侧，压板7铰接在两根角钢6另一侧面之间，并且朝向外侧旋转安装。
[0044]本发明的实施例及其实施工作过程如下:
[0045]本发明在地铁隧道管片拼装完毕的情况下进行实际使用和触探实验。
[0046](I)将阀门通过螺管安装在混凝土管片注浆孔上，阀门采用机械式球阀，螺管的两端具有外螺纹，一端与混凝土管片注浆孔的内螺纹相连，另一端与阀门的内螺纹相连;阀门能有效防止隧道外部的浆体、泥沙、淤泥、地下水等涌入隧道，保证试验过程的安全。
[0047](2)打开阀门，将水钻的钻头伸入注浆孔进行破孔；
[0048](3)破孔完成后，拔出钻头，关闭阀门；
[0049](4)先将压板7安装在隧道内混凝土管片用于固定的螺栓孔上，使静力触探试验机架I位于注浆孔正上方，再通过调节装置四角的限位螺母10调节静力触探试验机架I安装的倾斜度，并拧紧固定管9上下方的限位螺母10使得静力触探试验机架I位置固定，如图6所不O
[0050](5)通过八个限位螺母10调节反力装置的倾斜度；
[0051](6)将静力触探试验装置安装在静力触探试验机架I上，打开阀门，将探头伸入注浆孔，进行静力触探试验。
[0052](7)静力触探试验结束后，将探头拔出，关闭阀门，卸下静力触探试验装置；
[0053](8)从混凝土管片上卸下压板7，移除反力装置；
[0054](9)卸下阀门，用快硬早强水泥封闭注浆孔，确保隧道安全。
[0055]实施例采用本发明装置后的静力触探试验位置点如图7所示，其结果如图8所示，图中可明显判断出在盾构施工前后进行静力触探试验，比较所得到的锥尖阻力，盾构施工后，隧道底部约2米范围内，锥尖阻力远大于原状土，说明有注浆加固区域，往外区域(约9米深)锥尖阻力小于原状土，是施工扰动区域，再往外的区域，锥尖阻力基本不变，说明施工扰动已经不明显。
[0056]由此可判断盾构施工对土体造成的扰动范围和程度。
[0057]由实施例可见，本发明其技术效果显著突出，能进行常规水平和斜向的静力触探试验，保证试验过程的安全，有效防止隧道外部的浆体、泥沙、淤泥、地下水等涌入隧道，克服了现有反力装置在隧道内进行静力触探试验时存在的不足。
【主权项】
1.一种用于隧道内部斜向静力触探试验的反力装置，包括静力触探试验机架(I)，其特征在于:包括两根第一槽钢(2)、两根第二槽钢(4)、压板组件和反力支撑调节组件;两根第一槽钢(2)水平平行安装在静力触探试验机架(I)底部的两侧，两根第一槽钢(2)两端的腹板之间均通过钢管(3)固定连接，两根第二槽钢(4)垂直于第一槽钢(2)并对称布置在第一槽钢(2)的两端，第二槽钢(4)横跨地固定架在两根第一槽钢(2)顶面之间，第二槽钢(4)位于钢管(3)的正上方，两个第二槽钢(4)上均安装有压板组件和反力支撑调节组件。2.根据权利要求1所述的一种用于隧道内部斜向静力触探试验的反力装置，其特征在于:所述的静力触探试验机架(I)底面通过螺栓安装在第一槽钢(2)的上翼缘上，第二槽钢(4)下翼缘的两端与第一槽钢(2)上翼缘之间通过螺栓固定连接，第二槽钢(4)下翼缘的中部与钢管(3)之间通过螺栓固定。3.根据权利要求1所述的一种用于隧道内部斜向静力触探试验的反力装置，其特征在于:所述的压板组件包括角钢(6)和压板(7)，两根角钢(6)通过螺栓竖直平行地安装在第二槽钢(4)腹板外侧面上，压板(7)铰接于两根角钢(6)底端之间，其铰接轴与第二槽钢(4)长度方向相同，两个压板(7)通过螺栓安装在隧道内部的混凝土管片上。4.根据权利要求1所述的一种用于隧道内部斜向静力触探试验的反力装置，其特征在于:所述的反力支撑调节组件包括固定管(9)、螺杆(8)和两个限位螺母(10)，第二槽钢(4)的两端部固定焊接有竖直安装的固定管(9)，螺杆(8)活动套在固定管(9)中，螺杆(8)整段均带有螺纹，固定管(9)上方和下方的螺杆(8)上各套有限位螺母(10)，螺杆(8)底端连接有脚轮(5)，脚轮(5)用于与在隧道内部的混凝土管片表面接触。5.根据权利要求1所述的一种用于隧道内部斜向静力触探试验的反力装置，其特征在于:所述的第二槽钢(4)腹板侧为外侧，开口侧为内侧。6.根据权利要求2所述的一种用于隧道内部斜向静力触探试验的反力装置，其特征在于:所述的两根角钢(6)的一侧面固定在腹板侧，压板(7)铰接在两根角钢(6)另一侧面之间，并且朝向外侧旋转安装。7.—种隧道内部斜向静力触探试验的方法，其特征在于包括如下步骤: 1)将阀门通过螺管安装在混凝土管片的注浆孔上； 2)打开阀门，将水钻钻头穿过机械式阀门和螺管伸入到注浆孔进行破孔，破孔后拔出钻头并关闭阀门； 3)将权利要求1?6任一所述的反力装置安装在地铁隧道的混凝土管片上； 4)将静力触探试验装置安装在静力触探试验机架(I)上，打开阀门，将静力触探的探头伸入注浆孔，进行静力触探试验； 5)静力触探试验结束后，将探头拔出，关闭阀门，卸下静力触探试验装置； 6)从混凝土管片上卸下压板(7)，移除反力装置； 7)卸下阀门，用快硬早强水泥封闭注浆孔。8.根据权利要求7所述的一种隧道内部斜向静力触探试验的方法，其特征在于:所述步骤3)具体是先将压板(7)安装在隧道内混凝土管片用于固定的螺栓孔上，使静力触探试验机架(I)位于注浆孔正上方，再通过调节装置四角的限位螺母(10)调节静力触探试验机架(I)安装的倾斜度，并拧紧固定管(9)上下方的限位螺母(10)使得静力触探试验机架(I)位置固定。9.根据权利要求7所述的一种隧道内部斜向静力触探试验的方法，其特征在于:所述步骤I)中，螺管的两端均具有外螺纹，一端与混凝土管片注浆孔的内螺纹相连，另一端与阀门的内螺纹相连。
【文档编号】E02D33/00GK105971025SQ201610321945
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】朱瑶宏, 林伟岸, 叶俊能, 高飞, 边学成, 李卓峰, 周燕国, 陈云敏, 王顺玉
【申请人】浙江大学, 宁波市轨道交通集团有限公司