一种用于测试顶管顶进摩阻力的装置

1.本实用新型涉及土木工程技术领域，特别是涉及一种用于测试顶管顶进摩阻力的装置。


背景技术：

2.顶管施工技术是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术，是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土体的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中的一种施工技术。在土层较硬、埋深较大的地层中，管片的推进会遇到较大的阻力，将导致管节难以顶进、顶管机趴窝等问题。工程中为了克服上述难题，通常会设置中继站来实现盾构机的开挖掘进，但中继站过多，管段需分批顶进，会严重影响顶管施工的周期。顶管顶进过程中，在顶管与土体间注射膨润土泥浆可有效减小推进时的摩擦力，但在目前工程实践中对于最佳膨润土泥浆配比及相应管片顶进摩阻力大小还缺乏有效的计算及分析方法，主要还多依托于相关工程经验，易造成较大误差。因此，因地制宜地确定不同土层相对应的最佳的膨润土泥浆配比及其摩阻力大小，可有效减小盾构顶管推进时的阻力，减少中继站的设置，降低顶管的施工周期及造价。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于测试顶管顶进摩阻力的装置，用于解决背景技术中的问题。
4.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种用于测试顶管顶进摩阻力的装置，其特征在于，包括：
5.模型容器，所述模型容器的内部可装载试验土体，所述模型容器在长度方向的两端上开设有通孔；
6.顶进管和引导管，所述顶进管和所述引导管可分别通过所述模型容器两端的所述通孔进入到所述模型容器内，所述引导管的管径大于所述顶进管，所述顶进管和所述引导管之间间隔设置；
7.第一驱动组件，所述第一驱动组件可带动所述顶进管和所述引导管沿轴向方向进出所述模型容器；
8.注浆单元，所述注浆单元可将试验泥浆注入到所述顶进管的内部，试验泥浆可从顶进管的内部向外部渗出；
9.检测单元，所述检测单元可用于检测所述模型容器内试验土体的压力值和所述第一驱动组件驱动所述顶进管的推力值。
10.可选的，所述通孔处设有密封环，所述密封环可用于防止试验泥浆和试验土体从所述模型容器内泄露。
11.可选的，所述第一驱动组件包括第一推拉器和第二推拉器，
12.所述第一推拉器和所述顶进管连接，所述第二推拉器和所述引导管连接。
13.可选的，所述顶进管的管内内壁上设有多个喷浆孔。
14.可选的，所述喷浆孔沿所述顶进管的长度方向上呈均匀分布。
15.可选的，所述注浆单元包括储浆箱、空气压缩机和多根注浆管，
16.所述储浆箱内可存放试验泥浆，所述空气压缩机可对所述储浆箱内部的试验泥浆加压，所述注浆管的一端和所述储浆箱连通，所述注浆管的另一端穿入到所述顶进管的内部后和各个所述喷浆孔连通。
17.可选的，各个所述注浆管均设有开关阀。
18.可选的，所述注浆单元还包括调压阀和压力表，
19.所述调压阀可用于调节所述储浆箱内部的压力值，所述压力表可显示所述储浆箱内部的压力值。
20.可选的，所述检测单元包括土压力盒，所述土压力盒设置在所述模型容器的底壁上，所述土压力盒用于检测试验土样在所述模型容器内部的压力值。
21.可选的，所述检测单元还包括压力传感器，所述压力传感器设置在所述第一推拉器和所述顶进管之间，所述压力传感器可用于测量所述第一推拉器推动所述顶进管的推力值。
22.如上所述，本实用新型的一种用于测试顶管顶进摩阻力的装置，至少具有以下有益效果：
23.本实用新型提供了一种用于测试顶管顶进摩阻力的装置，其中设置的模型容器可用于装载试验土体，以模拟出真实的土层结构，且可添加不同重量的试验土体以模拟出不同的土层压力环境；其中所述顶进管用于模拟工程中实用的顶管，所述引导管用于模拟顶管前端刀盘，注浆单元中设置的有多根注浆管与所述顶进管连通，在顶进管在所述模型容器中推进的过程中向所述顶进管中注入试验泥浆，试验泥浆从所述顶进管渗出起到与试验土体交界面的减阻效果，并且所述注浆单元中可以控制试验泥浆的注浆压力，所述检测单元可以检测模型容器内的试验土体的压力值和第一驱动组件驱动所述顶进管的推力值，这样整个装置就可以模拟出在不同的土体压力环境下和不同压力的注射试验泥浆条件下找出减阻效果最佳的膨润土泥浆的配比和注浆的压力，以用于实际施工现场的顶管顶进。
附图说明
24.图1显示为本实用新型的一种用于测试顶管顶进摩阻力的装置的整体结构示意图；
25.图2显示为本实用新型中所述顶进管和所述引导管在所述模型容器内的位置示意图；
26.图3显示为本实用新型中所述注浆单元的结构示意图。
具体实施方式
27.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
28.请参阅图1至图3。须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实
施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
29.以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间，可以进行组合，其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。
30.请参阅图1-图3，本实用新型提供一种用于测试顶管顶进摩阻力的装置，其特征在于，包括：模型容器01、顶进管1-1、引导管1-2、第一驱动组件、注浆单元和检测单元，所述模型容器01的内部可装载试验土体，所述模型容器01的在长度方向上均开设有通孔；所述顶进管1-1和所述引导管1-2可分别通过所述模型容器01两侧的通孔进入到所述模型容器01内，所述引导管1-2的管径大于所述顶进管1-1，所述顶进管1-1和所述引导管1-2之间间隔设置；所述第一驱动组件可带动所述顶进管1-1和所述引导管1-2沿轴向方向进出所述模型容器01；所述注浆单元可将试验泥浆注入到所述顶进管1-1的内部，试验泥浆可从顶进管1-1的内部向外部渗出；所述检测单元可用于检测所述模型容器01内试验土体的压力值和所述第一驱动组件驱动所述顶进管1-1的推力值。所述引导管1-2的管体直径大于所述顶进管1-1的直径，可以使得所述顶进管1-1与试验土体之间形成一个环形间隙；在装置模拟所述顶进管1-1推进的过程中，所述顶进管1-1置于所述引导管1-2后，两者保持一定间距，所述顶进管1-1匀速向前推进，所述引导管1-2则匀速向前拉出，这样避免所述引导管1-2对所述顶进管1-1推进时的压力数据产生影响。本实用新型提供了一种用于测试顶管顶进摩阻力的装置，其中设置的模型容器01可用于装载试验土体，以模拟出真实的土层结构，且可添加不同重量的试验土体以模拟出不同的土层压力环境；其中所述顶进管1-1用于模拟工程中实用的顶管，所述引导管1-2用于模拟顶管前端刀盘，注浆单元中设置的有多根注浆管与所述顶进管1-1连通，在顶进管1-1在所述模型容器01中推进的过程中向所述顶进管1-1中注入试验泥浆，试验泥浆从所述顶进管1-1渗出起到与试验土体交界面的减阻效果，并且所述注浆单元中可以控制试验泥浆的注浆压力，所述检测单元可以检测模型容器01内的试验土体的压力值和第一驱动组件驱动所述顶进管1-1的推力值，根据得到数据值再进行摩阻力的数据分析，这样整个装置就可以模拟出在不同的土体压力环境下和不同压力的注射试验泥浆条件下找出减阻效果最佳的膨润土泥浆的配比和注浆的压力，以用于实际施工现场的顶管顶进。
31.本实施例中，请参阅图1和图2，所述通孔处设有密封环02，所述密封环02可用于防止试验泥浆和试验土体从所述模型容器01内泄露。所述模型容器01的两侧的所述通孔上可安装外径相同内径不同的密封环02，以满足不同管径的所述顶进管1-1和所述引导管1-2的试验要求，可选的，所述密封环02可选用橡胶环。
32.本实施例中，请参阅图1，所述第一驱动组件包括第一推拉器1-31和第二推拉器1-32，所述第一推拉器1-31和所述顶进管1-1连接，所述第二推拉器1-32和所述引导管1-2连接。可选的，所述第一推拉器1-31和所述第二推拉器1-32可选用气动或液动的伸缩杆，伸缩杆的一端固定在反力墙上，另一端与所述所述顶进管1-1的端部和所述引导管1-2的端部连接，通过伸缩杆的伸缩带动所述顶进管1-1和所述导向管沿轴向方向实现前后位移。
33.本实施例中，请参阅图1-图3，所述顶进管1-1的管内内壁上设有多个喷浆孔1-11。可选的，所述喷浆孔1-11沿所述顶进管1-1的长度方向上呈均匀分布。所述注浆单元包括储浆箱1-41、空气压缩机1-42和多根注浆管1-43，所述储浆箱1-41内可存放试验泥浆，所述空气压缩机1-42可对所述储浆箱1-41内部的试验泥浆加压，所述注浆管1-43的一端和所述储浆箱1-41连通，所述注浆管1-43的另一端穿入到所述顶进管1-1的内部后和各个所述喷浆孔1-11连通。所述储浆箱1-41内部进行密封，所述储浆箱1-41内部可配置不同配比的试验泥浆作为后续试验的试验数据变量，可选的，各个所述注浆管1-43均设有开关阀1-44，通过控制每个所述注浆管1-43上的所述开关阀1-44可实现所述顶进管1-1不同位置的试验泥浆的渗出，更加灵活。所述喷浆孔1-11沿所述顶进管1-1的长度方向上呈均匀分布，可以使得试验泥浆从所述顶进管1-1中向外渗透的更加均匀，减少了因各处渗透的试验泥浆不均匀导致其阻力不均匀最终影响试验数据的精确性；可选的，所述注浆单元还包括调压阀1-45和压力表1-46，所述调压阀1-45可用于调节所述储浆箱1-41内部的压力值，所述压力表1-46可显示所述储浆箱1-41内部的压力值。设置所述调压阀1-45可以控制从所述储浆箱1-41输入到所述顶进管1-1中试验泥浆的压力的大小，而试验泥浆的渗出量对所述顶进管1-1与试验土体之间的摩擦有一定的影响，因此所述调压阀1-45的设置可调整试验变量影响本装置测得的数据。
34.本实施例中，请参阅图1，所述检测单元包括土压力盒1-51，所述土压力盒1-51设置在所述模型容器01的底壁上，所述土压力盒1-51用于检测试验土样在所述模型容器01内部的压力值。所述检测单元还包括压力传感器1-52，所述压力传感器1-52设置在所述第一推拉器1-31和所述顶进管1-1之间，所述压力传感器1-52可用于测量所述第一推拉器1-31推动所述顶进管1-1的推力值。本装置可在不同的注浆压力、不同配比的试验泥浆及不同的土压条件下多次进行测量得到相应的摩阻力值，并以此确定出在相应的土压条件下最合适的试验泥浆配比及注浆的压力值。
35.综上所述，本实用新型提供了一种用于测试顶管顶进摩阻力的装置，其中设置的模型容器可用于装载试验土体，以模拟出真实的土层结构，且可添加不同重量的试验土体以模拟出不同的土层压力环境；其中所述顶进管用于模拟工程中实用的顶管，所述引导管用于模拟顶管前端刀盘，注浆单元中设置的有多根注浆管与所述顶进管连通，在顶进管在所述模型容器中推进的过程中向所述顶进管中注入试验泥浆，试验泥浆从所述顶进管渗出起到与试验土体交界面的减阻效果，并且所述注浆单元中可以控制试验泥浆的注浆压力，所述检测单元可以检测模型容器内的试验土体的压力值和第一驱动组件驱动所述顶进管的推力值，这样整个装置就可以模拟出在不同的土体压力环境下和不同压力的注射试验泥浆条件下找出减阻效果最佳的膨润土泥浆的配比和注浆的压力，以用于实际施工现场的顶管顶进。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
36.上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。