[發明專利]一種模擬帶抗浮錨桿的盾構隧道受基坑開挖影響的試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202011059846.4
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112081152A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 魏綱;趙毅;周鑫鑫;章麗莎;刁紅國;馮非凡;田野;王欽
• 申請（專利權）人: 浙大城市學院
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;G01N33/24
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 應孔月

本發明公開了一種模擬帶抗浮錨桿的盾構隧道受基坑開挖影響的試驗裝置及方法，該裝置包括模型箱，所述模型箱內部設置有基坑開挖模擬裝置和既有盾構隧道模型，所述基坑開挖模擬裝置布置在既有盾構隧道模型上方，所述既有盾構隧道模型包括由管片環組成的管體、安裝在管體兩端的端口蓋和安裝在管體下部的抗浮錨桿，管體內部設有基準梁，基準梁貫穿管體的兩端端口蓋后與模型箱相連并固定，所述既有盾構隧道模型設置監測斷面，監測斷面處安裝檢測裝置。通過本發明的試驗方法，可模擬盾構隧道帶抗浮錨桿的工況；具有經濟方便的優點；尤其在上方基坑開挖造成既有隧道隆起工況下，對研究抗浮錨桿產生的抗浮效果尤其適用。

技術領域

本發明屬于盾構隧道模型試驗技術領域及基坑模型試驗技術領域，特別涉及一種模擬帶抗浮錨桿的盾構隧道受基坑開挖影響的試驗裝置及方法，適用于既有盾構隧道底部布置有抗浮錨桿工況的模擬，尤其在盾構隧道因上方基坑開挖卸載而出現隆起的工況下，對研究抗浮錨桿的抗浮效果尤其適用。

背景技術

近年來，隨著城市建設加快，越來越多的基坑工程出現在已有的盾構隧道附近，基坑開挖的卸荷效應會造成既有隧道的上浮隆起，危及盾構隧道的安全。目前，控制隧道上浮變形一般采用設置隔離樁、在隧道洞內進行堆載反壓和設置抗浮錨桿等措施。其中抗浮錨桿作為一種常見的地下結構抗浮措施，目前直接在盾構隧道管片上布置應用的案例還較少，其對盾構隧道的抗浮作用還不明確。

目前，國內學者對帶有抗浮錨桿的盾構隧道上浮變形方面進行了相關研究。其中，對基坑開挖下帶有抗浮錨桿盾構隧道的變形研究主要方法為有限元數值模擬，其結果與建模對真實工況的還原度有較大關系，不能保證結果精確度，同時又缺乏工程實測數據對其進行驗證。室內模型試驗法作為一種有效的研究方法，既具有方便性和靈活性，同時也具有一定的準確性和直觀性，在室內即可實現對工程實際問題的模擬，節省人力物力。而針對基坑開挖工況下，對既有盾構隧道設置抗浮錨桿的室內模型試驗研究還未見到，有待進一步開展。

綜上所述，現有的研究方法普遍存在著模擬準確度較難控制、模擬結果無實測數據進行驗證等問題。

發明內容

本發明實施例的目的是提供一種模擬帶抗浮錨桿的盾構隧道受基坑開挖影響的試驗裝置及方法，以解決現有的研究方法普遍存在著模擬準確度較難控制、模擬結果無實測數據進行驗證的問題。

為了達到上述目的，本發明實施例所采用的技術方案如下：

第一方面，本發明實施例提供一種模擬帶抗浮錨桿的盾構隧道受基坑開挖影響的試驗裝置，包括模型箱，所述模型箱內部設置有基坑開挖模擬裝置和既有盾構隧道模型，所述基坑開挖模擬裝置布置在既有盾構隧道模型上方，所述既有盾構隧道模型包括由管片環組成的管體、安裝在管體兩端的端口蓋和安裝在管體下部的抗浮錨桿，管體內部設有基準梁，基準梁貫穿管體的兩端端口蓋后與模型箱相連并固定，所述既有盾構隧道模型設置監測斷面，監測斷面處安裝檢測裝置。

進一步地，所述基坑開挖模擬裝置主要由基坑箱體和固定在所述基坑箱體內的上部位置的固定梁組成。

進一步地，所述基坑箱體在模型箱內裝入足量土體時可由土體自行固定，此時基坑箱體固定梁可拆除。

進一步地，所述基坑箱體主要由模擬地下連續墻的外框體和支護結構組成，所述支護結構包括冠梁、腰梁、內支撐和錨桿，多根冠梁首尾依次相連后固定在所述外框體上，多根腰梁首尾依次相連后固定在所述外框體上，冠梁位于腰梁上方，相連的兩根冠梁之間、相連的兩根腰梁之間均安裝有內支撐，所述腰梁和冠梁的外側均固定連接所述錨桿，所述錨桿與水平面呈預定夾角。

進一步地，所述外框體用以模擬地下連續墻結構，由左右前后兩兩相對的鋼板焊接組成，所述外框體內部標有垂直刻度線，方便模擬開挖時量化開挖深度。

進一步地，所述模型箱正面鋼板安裝有標有刻度的鋼化玻璃，其他面采用鋼板焊接。