一种地下连续墙接头防水性能室内模拟试验系统的制作方法

本实用新型涉及地下工程性能试验领域，尤其是涉及一种地下连续墙接头防水性能室内模拟试验系统。

背景技术：

地下连续墙因其刚度大可有效控制基坑开挖引起的环境变形，在城市轨道交通、越江通道、高层建筑等深基坑中大量应用。目前，地下连续墙均采用分幅施工的方式，一幅一幅墙体之间存在施工缝即所说的地下连续墙接头，在现场应用中，该地下连续墙接头往往会成为地下连续墙的渗漏风险点，地下连续墙渗水会引起地下结构渗水，从而影响结构耐久性，我国每年都有大量的费用用于城市轨道交通地下结构、地下洞室结构渗漏封堵。为了减少地下连续墙的渗漏，大量专家学者进行了探索，基于经验、试验为手段研发了不同的地下连续墙接头形式。研发过程中，对于接头的防水性能检验多采取现场试验为主，缺乏室内试验装备及方法，而现场试验具备变量控制难、出现缺陷弥补费用高、试验周期长等问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可模拟地下连续墙现场施工环境，较为真实构造地下连续墙接头试验单位，真实模拟地下连续墙服役过程的水环境特点，试验成本低、变量控制简单、试验周期短的地下连续墙接头防水性能室内模拟试验系统。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种地下连续墙接头防水性能室内模拟试验系统，包括地下连续墙接头防水性能试验单元和地下连续墙水环境模拟装置；所述的地下连续墙接头防水性能试验单元包括接缝、遇水膨胀止水条、前段施工地下连续墙和后段施工地下连续墙，所述的接缝位于所述的前段施工地下连续墙与所述的后段施工地下连续墙之间，所述的接缝上设置有若干个遇水膨胀止水条；

所述的地下连续墙水环境模拟装置包括顶底闷板、闷板加压装置、三类压力传递板、带腔体加圧板、水力连通管、水压压载装置和五类压力传递板；所述的顶底闷板分别压紧在所述的地下连续墙接头防水性能试验单元的顶底部中央且所述的顶底闷板覆盖在所述的接缝上，所述的闷板加压装置的一端置于所述的顶底闷板上且其另一端固定在所述的三类压力传递板上，所述的闷板加压装置通过加压使所述的顶底闷板密贴压在所述的地下连续墙接头防水性能试验单元上，所述的三类压力传递板分别固定设置在所述的带腔体加圧板的顶底和所述的五类压力传递板的顶底；所述的带腔体加圧板置于所述的地下连续墙接头防水性能试验单元一侧，所述的五类压力传递板置于所述的地下连续墙接头防水性能试验单元另一侧，所述的带腔体加圧板与所述的五类压力传递板之间夹紧连接且固定在地下连续墙接头防水性能试验单元上，所述的带腔体加圧板与所述的地下连续墙接头防水性能试验单元之间形成与所述的接缝相通的密闭空腔，所述的水力连通管一端与所述的带腔体加圧板连通且其另一端与所述的水压压载装置连通。

优选的，所述的试验系统还包括地下连续墙接头单元制备装置，所述的地下连续墙接头单元制备装置包括地下连续墙制备箱、地下连续墙定位槽、接头箱和接头箱定位槽，所述的地下连续墙制备箱为上端开口的矩形箱体；所述的接头箱定位槽对称设置在所述的地下连续墙制备箱的两个内侧壁的中间位置；所述的地下连续墙定位槽对称设置在所述的地下连续墙制备箱的两个内侧壁上且对称分布在所述的接头箱定位槽两侧；所述的接头箱位于地下连续墙制备箱内且所述的接头箱两端恰好插入所述的接头箱定位槽内，所述的接头箱的侧壁形状与所述的接缝的形状相同。

优选的，所述的地下连续墙定位槽、所述的接头箱定位槽均为矩形槽，所述的地下连续墙制备箱侧壁为拼装式结构。

优选的，所述的地下连续墙接头防水性能试验单元还包括可置于所述的地下连续墙定位槽内的定位杆和用于与所述的带腔体加圧板或者/和所述的五类压力传递板密封连接的预埋压板，所述的预埋压板共设置四块，其中两块所述的预埋压板对称设置在所述的前段施工地下连续墙的侧壁表面，另外两块所述的预埋压板对称设置在所述的后段施工地下连续墙的侧壁表面；所述的定位杆共设置四根，其中两根所述的定位杆横向插入所述的前段施工地下连续墙结构内且位于相应侧所述的预埋压板外侧，另外两根所述的定位杆横向插入所述的后段施工地下连续墙结构内且位于相应侧所述的预埋压板外侧。

优选的，所述的定位杆和所述的预埋压板均为长方体结构，所述的预埋压板在混凝土浇筑前通过焊接的形式固定在地下连续墙钢筋笼上且所述的预埋压板位于所述的接缝的两侧5-10cm位置，所述的定位杆在混凝土浇筑前通过焊接的形式固定在地下连续墙钢筋笼上且所述的定位杆位于相应侧所述的预埋压板外侧5-10cm位置。

优选的，所述的试验系统还包括地下连续墙接头接缝制备控制装置，所述的地下连续墙接头接缝制备控制装置包括插销板、用于将所述的插销板固定在地下连续墙上的锁紧构件和用于控制所述的接缝张开距离的顶推构件。

优选的，所述的插销板为形结构且共设置四块，其中两块所述的插销板对称设置在所述的前段施工地下连续墙的侧壁表面，另外两块所述的插销板对称设置在所述的后段施工地下连续墙的侧壁表面；所述的插销板上设置有个一类螺栓孔和两个供所述的定位杆插入固定的插销孔，所述的一类螺栓孔设置在所述的插销板端头上；所述的锁紧构件包括一类压力传递板和一类螺杆，所述的一类压力传递板位于所述的插销板端头上，所述的一类螺杆通过所述的一类螺栓孔与所述的一类压力传递板紧固连接；所述的顶推构件包括二类压力传递板和伸缩杆，所述的二类压力传递板为形结构且与所述的一类螺杆平行设置，所述的二类压力传递板的内凹部分朝外插入两侧所述的插销板的横部，所述的伸缩杆与所述的一类螺杆垂直设置且所述的伸缩杆两端顶在所述的二类压力传递板上，所述的接缝在所述的伸缩杆的顶推力作用下逐渐张开至所需宽度。

优选的，所述的带腔体加圧板包括若干个二类螺孔、腔体、若干根二类螺杆、一块四类加圧板和一块四类压力传递板，所述的四类压力传递板固定设置在所述的带腔体加圧板两侧且所述的四类压力传递板与所述的预埋压板配合密封连接，所述的二类螺孔位于所述的四类压力传递板上，所述的四类加圧板位于所述的五类压力传递板的端头，所述的二类螺杆依次穿过所述的二类螺孔、所述的五类压力传递板与所述的四类加圧板紧固连接，所述的腔体位于所述的带腔体加圧板的中间，所述的腔体与所述的地下连续墙接头防水性能试验单元之间形成与所述的接缝相通的密闭空间且所述的腔体与所述的水力连通管连通。

优选的，所述的顶底闷板为工字型板，所述的顶底闷板面向所述的地下连续墙接头防水性能试验单元一侧黏贴有1-2mm厚的遇水膨胀橡胶片；所述的带腔体加圧板的周壁面向所述的地下连续墙接头防水性能试验单元的一侧面均黏贴有1-2mm厚的遇水膨胀橡胶片，所述的闷板加压装置为小型液压千斤顶。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型首次公开了一种地下连续墙接头防水性能室内模拟试验系统，该试验系统可模拟地下连续墙现场施工环境较为真实构造地下连续墙接头试验单位，同时可根据试验需求制造接头接缝状态模拟不同地层水压条件，真实模拟地下连续墙服役过程对的水环境特点，试验成本低、变量控制简单、试验周期短。设计有特殊的地下连续墙接头接缝制备控制装置和地下连续墙水环境模拟装置，可根据需要制备不同的地下连续墙接缝开裂宽度，同时可根据现场情况设定作用在地下连续墙接头防水性能试验单元上的水压，实现特定接缝开裂宽度、特定水压条件下的地下连续墙防水性能试验。

附图说明

图1为本实用新型防水性能试验系统的地下连续墙接头单元制备装置示意图；

图2为本实用新型防水性能试验系统的地下连续墙接头防水性能试验单元示意图；

图3为本实用新型防水性能试验系统的地下连续墙接头接缝制备控制装置示意图；

图4为本实用新型防水性能试验系统的插销板示意图；

图5为本实用新型防水性能试验系统的地下连续墙水环境模拟装置示意图；

图6为本实用新型防水性能试验系统的带腔体加压板示意图；以上各图中标注如下：

1地下连续墙接头单元制备装置、11地下连续墙制备箱、12地下连续墙定位槽、13接头箱、14接头箱定位槽；

2地下连续墙接头防水性能试验单元、21接缝、22遇水膨胀止水条、23定位杆、24预埋压板、25前段施工地下连续墙、26后段施工地下连续墙；

3地下连续墙接头接缝制备控制装置、31插销板、311插销孔、312一类螺孔、32锁紧构件、321一类压力传递板、322一类螺杆、33顶推构件、331二类压力传递板、332伸缩杆；

4地下连续墙水环境模拟装置、41顶底闷板、42闷板加压装置、43三类压力传递板、44带腔体加圧板、441二类螺孔、442腔体、443二类螺杆、444四类加圧板、445四类压力传递板、45水力连通管、46水压压载装置、47五类压力传递板。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

具体实施例

如图1、2、3、5所示，一种地下连续墙接头防水性能室内模拟试验系统，包括：地下连续墙接头单元制备装置1、地下连续墙接头防水性能试验单元2、地下连续墙接头接缝制备控制装置3和地下连续墙水环境模拟装置4。

如图1所示，地下连续墙接头单元制备装置1包括地下连续墙制备箱11、地下连续墙定位槽12、接头箱13和接头箱定位槽14，地下连续墙制备箱11为上端开口的矩形箱体；接头箱定位槽14对称设置在地下连续墙制备箱11的两个内侧壁的中间位置；地下连续墙定位槽12对称设置在地下连续墙制备箱11的两个内侧壁上且对称分布在接头箱定位槽14两侧；接头箱13位于地下连续墙制备箱11内且接头箱13两端恰好插入接头箱定位槽14内，接头箱13的侧壁形状与接缝21的形状相同。

在此具体实施例中，地下连续墙定位槽12、接头箱定位槽14均为矩形槽，地下连续墙制备箱11侧壁为拼装式结构。

如图2所示，地下连续墙接头防水性能试验单元2包括：接缝21、遇水膨胀止水条22、定位杆23、预埋压板24、前段施工地下连续墙25和后段施工地下连续墙26。接缝21的结构形式根据设计的地下连续墙接缝形式按试验比例尺缩放确定；接缝21位于前段施工地下连续墙25与后段施工地下连续墙26之间，接缝21上设置有若干个遇水膨胀止水条22，其位置、数量、尺寸根据设计接缝21结构形式确定；定位杆23可置于地下连续墙定位槽12内，预埋压板24用于与带腔体加圧板44或者/和五类压力传递板47密封连接，预埋压板24共设置四块，其中两块预埋压板24对称设置在前段施工地下连续墙25的侧壁表面，另外两块预埋压板24对称设置在后段施工地下连续墙26的侧壁表面；定位杆23共设置四根，其中两根定位杆23横向插入前段施工地下连续墙25结构内且位于相应侧预埋压板24外侧，另外两根定位杆23横向插入后段施工地下连续墙26结构内且位于相应侧预埋压板外侧。

在此具体实施例中，预埋压板24位于接缝21两侧5-10cm位置，在混凝土浇筑前通过焊接的形式固定在地下连续墙钢筋笼上，共设置4块，预埋压板24是钢的，表面平整光滑，强度高，让四类压力传递板445压在上面，有定位以及压密实的功能，同样另一侧五类压力传递板47也刚刚好压在上面起到定位以及压密实的作用；定位杆23位于预埋压板24外侧5-10cm位置，单侧设置两根，在混凝土浇筑前通过焊接的形式固定在地下连续墙钢筋笼上，定位杆23恰好可置于地下连续墙定位槽12内，定位杆23、预埋压板24均为长方体结构。

如图3所示，地下连续墙接头接缝制备控制装置3包括：插销板31、用于将插销板31固定在地下连续墙上的锁紧构件32和用于控制接缝21张开距离的顶推构件33。

如图3、4所示，插销板31为形结构且共设置四块，其中两块插销板31对称设置在前段施工地下连续墙25的侧壁表面，另外两块插销板31对称设置在后段施工地下连续墙26的侧壁表面；插销板31上设置有4个一类螺栓孔312和两个供定位杆23插入固定的插销孔311，一类螺栓孔312设置在插销板31端头上；锁紧构件32包括一类压力传递板321和一类螺杆322，一类压力传递板321位于插销板31端头上，一类螺杆322通过一类螺栓孔312与一类压力传递板321紧固连接，一类螺杆322使用螺栓拧紧过程中采用一类压力传递板321将拧紧力均匀传递到插销板31上；顶推构件33包括二类压力传递板331和伸缩杆332，二类压力传递板331为形结构且与一类螺杆322平行设置，二类压力传递板331的内凹部分朝外插入两侧插销板31的横部，伸缩杆332与一类螺杆322垂直设置且伸缩杆332两端顶在二类压力传递板331上，接缝21在伸缩杆332的顶推力作用下逐渐张开至所需宽度。

如图5、6所示，地下连续墙水环境模拟装置4包括顶底闷板41、闷板加压装置42、三类压力传递板43、带腔体加圧板44、水力连通管45、水压压载装置46和五类压力传递板47；顶底闷板41分别压紧在地下连续墙接头防水性能试验单元2的顶底部中央且顶底闷板41覆盖在接缝21上，闷板加压装置42的一端置于顶底闷板41上且其另一端固定在三类压力传递板43上，闷板加压装置42通过加压使顶底闷板41密贴压在地下连续墙接头防水性能试验单元2上，三类压力传递板43分别固定设置在带腔体加圧板44的顶底和五类压力传递板47的顶底；带腔体加圧板44置于地下连续墙接头防水性能试验单元2一侧，五类压力传递板47置于地下连续墙接头防水性能试验单元2另一侧，带腔体加圧板44与五类压力传递板47之间夹紧连接且固定在地下连续墙接头防水性能试验单元2上，带腔体加圧板44与地下连续墙接头防水性能试验单元2之间形成与接缝21相通的密闭空腔，水力连通管45一端与带腔体加圧板44连通且其另一端与水压压载装置46连通。

在此具体实施例中，带腔体加圧板44包括若干个二类螺孔441、腔体442、若干根二类螺杆443、一块四类加圧板444和一块四类压力传递板445，四类压力传递板445固定设置在带腔体加圧板44两侧且四类压力传递板445与预埋压板24配合密封连接，二类螺孔441位于四类压力传递板445上，四类加圧板444位于五类压力传递板47的端头，二类螺杆443依次穿过二类螺孔441、五类压力传递板47与四类加圧板444紧固连接，腔体442位于带腔体加圧板44的中间，腔体442与地下连续墙接头防水性能试验单元2之间形成与接缝21相通的密闭空间且腔体442与水力连通管45连通。

在此具体实施例中，顶底闷板41为工字型板，顶底闷板41面向地下连续墙接头防水性能试验单元2一侧黏贴有1-2mm厚的遇水膨胀橡胶片(图中未显示)；带腔体加圧板44的周壁面向地下连续墙接头防水性能试验单元2的一侧面均黏贴有1-2mm厚的遇水膨胀橡胶片(图中未显示)，闷板加压装置42为小型液压千斤顶。水压压载装置46具有保压功能同时安装有水压控制系统可控制水压，水压压载装置46可通过水力连通管45将水压入腔体442内同时保证腔体442内的水压与水压压载装置46内一致。

利用上述地下连续墙接头防水性能室内模拟试验系统进行地下连续墙接头防水性能室内模拟试验的方法，包括以下步骤：

(一)地下连续墙接头防水性能试验单元2制备

①在地下连续墙制备箱11内壁、接头箱13外表面涂抹脱模剂；

②将接头箱13插入接头箱定位槽14，同时在地下连续墙制备箱11内灌入泥浆；

③将固定有定位杆23、预埋压板24和遇水膨胀止水条22的前段施工地下连续墙钢筋笼放置到地下连续墙制备箱11内，并将定位杆23插入地下连续墙定位槽12内；

④浇筑前段施工地下连续墙混凝土，养护2-3天后拔出接头箱13；

⑤将固定有定位杆23和预埋压板24的后段施工地下连续墙钢筋笼放置到地下连续墙制备箱11内，并将定位杆23插入地下连续墙定位槽12内；

⑥浇筑后段施工地下连续墙混凝土，养护7天后脱模；

⑦将脱模得到的地下连续墙接头防水性能试验单元2表面进行磨光处理，去除浮浆保证表面平整光滑；

(二)地下连续墙接头接缝的裂缝制备

①将插销板31的插销孔311对准定位杆23，将4块插销板定位在地下连续墙接头防水性能试验单元2上，进一步将一类螺杆322插入一类螺孔312，而后将一类压力传递板321对准插入一类螺杆322，拧紧一类螺杆322上的螺栓，使插销板31加紧固定在地下连续墙接头防水性能试验单元2上；

②将顶推构件33的二类压力传递板331安装在插销板31上；

③拧动伸缩杆332，通过二类压力传递板331推动插销板31，使前段施工地下连续墙25与后段施工地下连续墙26之间产生裂缝，实时采用裂缝仪观察裂缝宽度，直至裂缝宽度达到目标宽度，拧紧固定伸缩杆332保持裂缝宽度不变；

(三)地下连续墙接头防水性能测试

①将顶底闷板41分别放置在地下连续墙接头防水性能试验单元2的顶部和底部；

②将一块带腔体加圧板44置于地下连续墙接头防水性能试验单元2一侧，两块五类压力传递板47置于地下连续墙接头防水性能试验单元2另一侧，并通过8根二类螺杆443将带腔体加圧板44与五类压力传递板47夹紧固定在地下连续墙接头防水性能试验单元2上，将闷板加压装置42置于顶底闷板41上，三类压力传递板43作为闷板加压装置42后座提供反作用力，通过对闷板加压装置42加压使顶底闷板41压紧在地下连续墙接头防水性能试验单元2的顶底；

③将水压压载装置46通过水力连通管45与带腔体加圧板44的腔体442连通，设定水压使带压水体充满腔体442，地下连续墙接头防水性能试验单元2的接缝21出现渗漏水情况，持续加压观察地下连续墙接头防水性能试验单元2的渗漏情况，直至不出现渗漏，记录对应的观察时间。

上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。