一种二衬接触压力测试装置及其安装方法与流程

1.本发明涉及土木建设设备技术领域，特别涉及一种二衬接触压力测试装置及其安装方法。


背景技术：

2.在高山和丘陵地貌建设公路，常以隧道形式穿越。当隧道线路经过存在断层、破碎围岩等不良地质带时，具有较大的施工风险，此时需要实施严格的监测和风险预警，以保障隧道工程穿越不良地质带的施工安全。在隧道工程穿越不良地质带的施工及科研监测中，二衬接触压力是反应隧道支护结构受力状态的一项重要指标，该指标一般通过在隧道初期支护和二衬之间安装压力盒测试得到。
3.一种二衬接触压力测试装置属于敏感元件，不能与二衬钢筋网直接通过焊接连接，因此其安装和固定十分困难，现有安装方法中安装工艺繁琐且容易出现压力盒安装错位、损坏、与初期支护之间存在间隙、受二衬混凝土约束测试面与侧壁等问题。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种二衬接触压力测试装置，方便安装，保证测得二衬接触压力的准确性。
5.本发明还提出一种二衬接触压力测试装置安装方法。
6.根据本发明第一方面实施例的一种二衬接触压力测试装置，包括固定座、调节件、沙袋、压力盒和隔层，所述固定座可通过搭铁与二衬的钢筋网固定连接；所述调节件的数量与所述固定座的数量均为多个，所述调节件的一端与所述固定座螺纹连接；所述沙袋内填充部分均质砂，所述沙袋的一面设有用于与初期支护粘连的便揭式粘胶层，所述沙袋的另一面设有套袋；所述压力盒伸入所述套袋以使所述压力盒的正面顶推所述沙袋，所述压力盒的背面上设有多个限位槽孔，所述调节件的另一端伸入所述限位槽孔并抵在所述限位槽孔的内壁以调整所述压力盒与所述初期支护之间的松紧度；所述隔层包覆于所述套袋、所述沙袋和所述便揭式粘胶层上以隔绝二衬的混凝土，所述压力盒的导线穿过所述隔层并自所述二衬的底部引出。
7.至少具有如下有益效果：通过便揭式粘胶层可快速地将沙袋设于初期支护的防水层上，套袋起到限位压力盒的作用，避免压力盒发生偏位，套袋将压力盒初步连接于初期支护的防水层上，沙袋起到垫层的作用，避免压力盒直接抵在不平整的初期支护上，使得压力盒端面受力平衡。转动调节件即可调整所述压力盒与所述初期支护之间的松紧度，消除压力盒与初期支护之间的间隙，使得压力盒处于一个稳定的状态，压力盒测试出的压力准确性更高。
8.根据本发明的一些实施例，一个所述调节件与一个所述限位槽孔配对，配对的所述调节件和所述限位槽孔同轴。
9.根据本发明的一些实施例，所述固定座和所述调节件分别为第一螺母和螺栓。
10.根据本发明的一些实施例，所述调节件在所述固定座两侧的区域分别螺纹连接有第二螺母和第三螺母。
11.根据本发明的一些实施例，所述隔层的横截面由所述固定座至所述沙袋方向逐渐变大。
12.根据本发明的一些实施例，所述隔层由发泡胶制作而成。
13.根据本发明的一些实施例，所述套袋由0.3mm厚塑料软膜制作而成，所述套袋上开设有供所述导线穿过的出线孔。
14.根据本发明的一些实施例，所述沙袋的袋口处设有拉链。
15.根据本发明的一些实施例，自所述二衬底部引出的所述导线上粘连有标签，所述标签用于记录监测断面里程、监测部位、仪器编号和测读指标信息。
16.根据本发明第二方面实施例的一种二衬接触压力测试装置安装方法，用于安装上述第一方面实施例的一种二衬接触压力测试装置，包括以下步骤：
17.定位安装点：根据监测和风险预警机制的要求确定一种二衬接触压力测试装置的安装点；
18.安装固定座：测量各所述限位槽与所述压力盒中心点的位置数据，根据所述安装点以及该位置数据，将所述固定座通过搭铁精准定位焊接在所述二衬的钢筋网上对应所述安装点的区域；
19.布设沙袋：调整所述沙袋内均质砂的含量，满足压迫所述沙袋的时候可实现填补所述初期支护不平整的坑槽，将所述沙袋通过所述便揭式粘胶层粘于所述初期支护的防水层上对应所述安装点的区域；
20.安装压力盒：将所述压力盒正面朝向所述初期支护并放进所述套袋内，旋转所述压力盒使各所述限位槽孔能与各所述调节件同轴，所述调节件的一端与所述固定座螺纹连接，拧转所述调节件，直至所述调节件的另一端抵在所述压力盒的背面，继续拧转所述调节件以使所述调节件将所述压力盒紧紧顶推在所述初期支护的防水层上，通过扭矩扳手测读所述调节件的安装力矩，控制所述压力盒与所述沙袋的贴合松紧度；
21.设置隔层：将制作完成的所述隔层套在包覆有所述套袋的所述压力盒上；或现场利用制作所述隔层的材料在包覆有所述套袋的所述压力盒上制作所述隔层；
22.导线引出：将所述导线粘贴于所述初期支护的防水层上，然后贴着所述防水层向下走线，在二衬底部的挡泥板上预先开设供所述导线引出的孔洞，在二衬浇筑时，所述导线位于二衬的台车钢模板与地面的缝隙之间，所述导线端头粘贴标签，记录监测断面里程、监测部位、仪器编号和测读指标信息。
23.至少具有如下有益效果：测试装置的安装步骤清晰，操作方便，可避免压力盒与初期支护之间出现间隙，避免压力盒的安装出现偏位，在二衬施工时，防止混凝土浆液渗入压力盒约束压力盒侧壁，使得压力盒测出二衬接触压力的准确性更高。
24.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
25.下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
26.图1为本发明实施例一种二衬接触压力测试装置的剖视结构示意图；
27.图2为本发明实施例一种二衬接触压力测试装置的侧视的结构示意图；
28.图3为本发明实施例一种二衬接触压力测试装置中沙袋、套袋和便揭式粘胶层的结构示意图；
29.图4为本发明实施例一种二衬接触压力测试装置中沙袋和拉链的结构示意图。
30.附图标号：固定座100、调节件200、第二螺母210、第三螺母220、沙袋300、便揭式粘胶层310、套袋320、出线孔321、拉链330、压力盒400、限位槽孔410、导线420、隔层500、钢筋网600、初期支护700。
具体实施方式
31.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
32.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
33.在本发明的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
34.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
35.参照图1至3，本发明公开了一种二衬接触压力测试装置，包括固定座100、调节件200、沙袋300、压力盒400和隔层500，固定座100可通过搭铁与二衬的钢筋网600固定连接；沙袋300内填充部分均质砂，沙袋300的一面设有用于与初期支护700粘连的便揭式粘胶层310，沙袋300的另一面设有套袋320，通过便揭式粘胶层310可快速地将沙袋300设于初期支护700的防水层上，压力盒400伸入套袋320以使压力盒400的正面顶推沙袋300，压力盒400的背面上设有多个限位槽孔410，套袋320起到限位压力盒400的作用，避免压力盒400发生偏位，套袋320将压力盒400初步连接于初期支护700的防水层上，沙袋300起到垫层的作用，避免压力盒400直接抵在不平整的初期支护700上，使得压力盒400端面受力均匀。
36.调节件200的数量与固定座100的数量均为多个，调节件200的一端与固定座100螺纹连接；调节件200的另一端伸入限位槽孔410并抵在限位槽孔410的内壁以调整压力盒400与初期支护700之间的松紧度。转动调节件200即可驱使调节件200在固定座100上移动，调节件200顶推压力盒400，压力盒400的正面通过沙袋300顶在初期支护700的防水层上。转动调节件200即可调整压力盒400与初期支护700之间的松紧度，消除压力盒400与初期支护700之间的间隙，使得压力盒400处于一个稳定的状态，压力盒400测试出的压力准确性更高。
37.隔层500包覆于套袋320、沙袋300和便揭式粘胶层310的四周以隔绝二衬的混凝
土，由于压力盒400置于套袋320内，所以隔层500可避免混凝土直接抵压在压力盒400的四周，从而避免压力盒400受到侧压而降低测试压力的准确性。压力盒400的导线420穿过隔层500并自二衬的底部引出，需要测试二衬接触压力的时候，外露的导线420可直接与外部读取设备电性连接，可快速方便地得到二衬接触压力测试结果。
38.在安装测试装置的时候，在二衬的钢筋网600施工完后，就预先将固定座100固定在钢筋网600上对应测试装置安装点的区域。在二衬施工混凝土前，沙袋300通过便揭式粘胶层310固定在初期支护700的防水层上对应安装点的区域，压力盒400通过套袋320初步固定在沙袋300上，沙袋300置于初期支护700与压力盒400之间，沙袋300消除初期支护700表面不平整的不良因素，使得压力盒400朝向初期支护700的端面受力均匀，也就是压力盒400正面受力均匀。将调节件200安装于固定座100上，转动调节件200以使调节件200的另一端抵在压力盒400背面的限位槽孔410的内底壁，并将压力盒400牢固地置于初期支护700和二衬之间。接着在压力盒400的四周填充制作隔层500的材料以形成隔层500，或者将已制作完毕的隔层500套在压力盒400上。最后即可继续施工二衬。测试装置的安装步骤有条理，方法简单，且有利于测试装置精准测试二衬接触压力。
39.固定座100和二衬的钢筋网600采用焊接的方式连接，且多个固定座100之间相互平行，从而使得多个调节件200之间也相互平行，有利于调整压力盒400的姿态。
40.一个调节件200与一个限位槽孔410配对，配对的调节件200和限位槽孔410同轴。限位槽孔410起到定位和限位调节件200的作用，避免调节件200发生偏位。
41.本实施例中，限位槽孔410的数量、调节件200的数量和固定座100的数量均为四个，四个限位槽孔410呈方形分布于压力盒400另一端的端面上，限位槽孔410、调节件200和固定座100三者配合设置。压力盒400的正面和反面为压力盒400的两个端面。
42.固定座100和调节件200分别为第一螺母和螺栓，第一螺母和螺栓的结构简单，取材方便，成本低，操作方法简单。第一螺母固定于二衬的钢筋网600上后，螺栓的螺纹段与第一螺母配合连接。
43.调节件200在固定座100两侧的区域分别螺纹连接有第二螺母210和第三螺母220，固定座100处于第二螺母210和第三螺母220之间，转动第二螺母210和第三螺母220即可调整第二螺母210和第三螺母220在调节件200上的位置，反过来也是在调整调节件200的位置。转动第二螺母210和第三螺母220，第二螺母210和第三螺母220分别紧贴在固定座100两侧，此时调节件200和固定座100之间的连接更牢靠。
44.隔层500的横截面由固定座100至沙袋300方向逐渐变大。也就是说，隔层500的外壁为斜面。隔层500由发泡胶制作而成，发泡胶具有填充缝隙的功能和粘接性，发泡胶可将压力盒400粘结于初期支护700的防水层，隔层500将压力盒400与混凝土隔开的同时，还可将压力盒400限位在初期支护700的防水层上。可采用现场制作隔层500的方式设置隔层500，将发泡胶涂覆于压力盒400的四周，然后进行整形，最后发泡胶凝固定形得到隔层500。
45.自二衬底部引出的导线420上粘连有标签，标签用于记录监测断面里程、监测部位、仪器编号和测读指标信息，便于测试人员记录测试数据以及分析二衬的受力等。
46.参见图4，套袋320由0.3mm厚塑料软膜制作而成，套袋320上开设有供导线420穿过的出线孔321，出线孔321便于导线420的布设，导线420依次穿过出线孔321和隔层500。出线孔321设于套袋320上对应压力盒400与导线420连接的区域。当然的，塑料软膜也可大于
0.3mm。套袋320也可以由其他材料制作而成。
47.沙袋300的袋口处设有拉链330，通过拉链330打开沙袋300的袋口，便于沙袋300充入均质砂或者将均质砂从沙袋300内取出。
48.本发明还公开了一种二衬接触压力测试装置安装方法，用于安装上述的一种二衬接触压力测试装置，包括以下步骤：定位安装点、安装固定座、布设沙袋、安装压力盒和设置隔层步骤。
49.定位安装点：根据监测和风险预警机制的要求确定一种二衬接触压力测试装置的安装点，使得测试装置处于正确的测试点位置。
50.安装固定座：测量各限位槽410与压力盒400中心点的位置数据，根据安装点以及该位置数据，将固定座100通过搭铁精准定位焊接在二衬的钢筋网600上对应安装点的区域，为后续设置调节件200做准备。固定座100的位置限定了调节件200的位置，固定座100与固定座100之间的位置关系限定了调节件200与调节件200之间的位置关系，调节件200的位置限定了调节件200定在压力盒400的位置。
51.布设沙袋：调整沙袋300内均质砂的含量，满足压迫沙袋300的时候可实现填补初期支护700不平整的坑槽，压迫沙袋300的时候可在沙袋300上形成一个平整面，避免沙袋300内的均质砂过多，从而避免沙袋300无法形变形成与初期支护700/压力盒400接触的面，也避免沙袋300内的均质砂过少，从而避免沙袋300形成的垫层厚度不够。将沙袋300通过便揭式粘胶层310粘于初期支护700的防水层上对应安装点的区域，沙袋300的布设方便快捷。
52.安装压力盒：将压力盒400的正面朝向初期支护700并放进套袋320内，旋转压力盒400使各限位槽孔410能与各调节件200同轴，套袋320对压力盒400起到初步限位作用，调节件200的一端与固定座100螺纹连接，拧转调节件200，直至调节件200的另一端抵在压力盒400背面的限位槽410内底壁，继续拧转调节件200以使调节件200将压力盒400紧紧顶推在初期支护700的防水层上，通过扭矩扳手测读调节件200的安装力矩，控制压力盒400与沙袋300的贴合松紧度。压力盒400可准确定位在二衬与初期支护700之间的位置，避免压力盒400两个端面与二衬和初期支护700出现虚接的情况。
53.设置隔层：将制作完成的隔层500包覆于套袋320、沙袋300和便揭式粘胶层310上；或现场利用制作隔层500的材料在包覆有套袋320的压力盒400上制作隔层500。套袋320完全包裹住套袋320与压力盒400之间存在的缝隙，防止二衬施工时混凝土浆液渗入压力盒400。在不对压力盒400侧壁形成约束的条件下，隔层500隔绝二衬的混凝土接触压力盒400。用套袋320的方式相较于隔层500直接与压力盒400接触的方式，能够更大程度的增加压力盒400侧壁自由度，以免受到隔层500约束，保证测试结果准确。
54.测试装置的安装步骤清晰，操作方便，可避免压力盒400与初期支护700之间出现间隙，避免压力盒400的安装出现偏位，防止二衬施工时混凝土浆液渗入压力盒约束压力盒侧壁，使得压力盒400测出二衬接触压力的准确性更高；
55.导线引出：将导线420粘贴于初期支护700的防水层上，然后贴着防水层向下走线，在二衬底部的挡泥板上预先开设供导线420引出的孔洞，在二衬浇筑时，导线420位于二衬的台车钢模板与地面的缝隙之间，导线420端头粘贴标签，记录监测断面里程、监测部位、仪器编号和测读指标信息。
56.导线420穿过二衬台车钢模板与地面的缝隙之间，既保护了导线420不受损坏，也
不影响二衬施工。
57.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
58.当然，本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。