一种地铁水平冻结的冻胀力监测装置的制作方法

1.本实用新型属于地铁隧道监测技术领域，具体涉及一种地铁水平冻结的冻胀力监测装置。


背景技术：

2.冻结法作为地层加固的重要手段，在城市轨道交通工程中广泛使用，特别是在富水量大、淤泥质、砂质地层的联络通道施工和盾构始发接收作业中，该方法加固效果显著。但人工冻结使得地层温度急剧降低，将产生巨大的冻胀力，无疑会引起周围建筑基础、隧道衬砌、车站底板的不良变形，明确冻胀力范围、冻胀圈空间形式对于冻结壁形式、排布方式设计以及既有建筑保护至关重要。
3.另外，由于城市地面场地限制，近年来多采用多圈水平杯型冻结形式，即在地铁水平冻结区域内设置多圈水平冻结管，相较于垂直冻结，这种冻结形式的冻胀影响范围、冻胀力大小的理论计算成果很少，且多为半理论半经验公式，局限性大；室内土样试验破坏的岩土体原有结构与状态，难以准确模拟现场复杂的应力与地下水条件，测试精度有限；现场冻胀力的测试工作，一般都借助地连墙、管片等较大的作业面进行元件预埋，或是布设泄压孔以出涌的泥水压代替冻胀力，这些方案对于水平多圈冻结各圈层冻胀力的测试适用性很差，其测试精度难以保证。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种地铁水平冻结的冻胀力监测装置，其结构设计合理，通过在测温管上连接安装有土压力盒的冻胀力监测管来进行冻胀力监测，不仅能够监测冻结范围外部的冻胀力或工程结构受力情况，同时还能够进行冻结圈层内部冻胀力发展情况的监测，能有效提高施工效率，降低操作难度。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种地铁水平冻结的冻胀力监测装置，其特征在于：包括伸入至地铁水平冻结区域内的多个测温管、连接在测温管上的冻胀力监测管、以及多个安装在冻胀力监测管上的土压力盒，所述冻胀力监测管位于地铁水平冻结区域内，所述测温管和冻胀力监测管均为圆管且其管径相同，所述测温管包括两个装配式测温管节段，所述冻胀力监测管连接在两个装配式测温管节段之间，所述冻胀力监测管与装配式测温管节段之间设置有密封圈，所述冻胀力监测管的两端分别设置有一个用于插入至装配式测温管节段内的连接头，所述密封圈套设在连接头上，所述连接头上设置有多个自锁扣，所述装配式测温管节段的一端内壁上固定有一个用于套装在连接头外部的圆形套筒，所述圆形套筒的内壁上开设有一个供自锁扣卡装的环形槽，所述冻胀力监测管上设置有多个供土压力盒安装的沉槽。
6.上述的一种地铁水平冻结的冻胀力监测装置，其特征在于：所述土压力盒与沉槽的内壁之间设置有密封层，所述土压力盒的外侧设置有防水层。
7.上述的一种地铁水平冻结的冻胀力监测装置，其特征在于：所述连接头上开设有多个对自锁扣进行导向的导向槽，所述自锁扣通过弹性连接件安装在导向槽内，所述弹性连接件的一端连接在所述导向槽的槽底，所述弹性连接件的另一端连接在自锁扣上。
8.上述的一种地铁水平冻结的冻胀力监测装置，其特征在于：所述自锁扣为楔形扣或梯形扣，所述环形槽的纵断面形状与自锁扣的形状相适配。
9.上述的一种地铁水平冻结的冻胀力监测装置，其特征在于：所述沉槽的槽口和土压力盒均不凸出至冻胀力监测管的外侧壁。
10.上述的一种地铁水平冻结的冻胀力监测装置，其特征在于：所述装配式测温管节段包括多个相互焊接的单元段测温管。
11.本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
12.1、本实用新型通过将冻胀力监测管连接在测温管上，在进行测温管的安装时，即可同时完成冻胀力监测管的安装，能有效提高施工效率，不需要借助地连墙、管片等较大的作业面进行元件预埋，操作难度大大减小，可适用于多圈水平杯型冻结形式的冻胀力监测。
13.2、本实用新型通过在地铁水平冻结区域内设置多个冻胀力监测管，不仅能够监测冻结范围外部的冻胀力或工程结构受力情况，同时还能够进行冻结圈层内部冻胀力发展情况的监测。
14.3、本实用新型通过在冻胀力监测管上设置有多个供土压力盒安装的沉槽，能够保证监测作业与正常施工作业的协调性，同时使得土压力盒损失率大大降低，有效避免监测工作引发涌水涌砂现象，进而确保施工进度不受影响。
15.综上所述，本实用新型结构设计合理，通过在测温管上连接安装有土压力盒的冻胀力监测管来进行冻胀力监测，不仅能够监测冻结范围外部的冻胀力或工程结构受力情况，同时还能够进行冻结圈层内部冻胀力发展情况的监测，能有效提高施工效率，降低操作难度，有效避免监测工作引发涌水涌砂现象。
16.下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
17.图1为本实用新型的结构示意图。
18.图2为本实用新型测温管的布设位置平面示意图。
19.图3为本实用新型装配式测温管节段与冻胀力监测管的连接结构示意图。
20.图4为本实用新型土压力盒的安装结构示意图。
21.附图标记说明:
22.1—水平冻结管；
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2—测温管；
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2-1—装配式测温管节段；
23.3—冻胀力监测管；
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3-1—连接头；
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3-2—沉槽；
24.4—土压力盒；
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5—地连墙；
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6—密封圈；
25.7—圆形套筒；
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8—自锁扣；
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9—弹性连接件。
具体实施方式
26.如图1至图4所示，本实用新型包括伸入至地铁水平冻结区域内的多个测温管2、连接在测温管2上的冻胀力监测管3、以及多个安装在冻胀力监测管3上的土压力盒4，所述冻
胀力监测管3位于地铁水平冻结区域内，所述测温管2和冻胀力监测管3均为圆管且其管径相同，所述测温管2包括两个装配式测温管节段2-1，所述冻胀力监测管3连接在两个装配式测温管节段2-1之间，所述冻胀力监测管3与装配式测温管节段2-1之间设置有密封圈6，所述冻胀力监测管3的两端分别设置有一个用于插入至装配式测温管节段2-1内的连接头3-1，所述密封圈6套设在连接头3-1上，所述连接头3-1上设置有多个自锁扣8，所述装配式测温管节段2-1的一端内壁上固定有一个用于套装在连接头3-1外部的圆形套筒7，所述圆形套筒7的内壁上开设有一个供自锁扣8卡装的环形槽，所述冻胀力监测管 3上设置有多个供土压力盒4安装的沉槽3-2。
27.实际使用时，通过将冻胀力监测管3连接在测温管2上，在进行测温管2的安装时，即可同时完成冻胀力监测管3的安装，能有效提高施工效率，不需要借助地连墙、管片等较大的作业面进行元件预埋，操作难度大大减小，可适用于多圈水平冻结形式的冻胀力监测。
28.需要说明的是，最内圈水平冻结管1与次内圈水平冻结管1之间设置有一个测温管2，次内圈水平冻结管1与次外圈水平冻结管1之间、次外圈水平冻结管1与最外圈水平冻结管1之间、以及最外圈的水平冻结管1 的外圈均设置有两个测温管2，不仅能够监测冻结范围外部的冻胀力或工程结构受力情况，同时还能够进行冻结圈层内部冻胀力发展情况的监测。
29.具体实施时，通过在冻胀力监测管3上安装多个土压力盒4，能有效提高冻胀力监测结果的准确性和可靠性。
30.实际使用时，通过在冻胀力监测管3上设置有多个供土压力盒4安装的沉槽3-2，能够保证监测作业与正常施工作业的协调性，同时使得土压力盒4损失率大大降低，进而确保施工进度不受影响。
31.本实施例中，装配式测温管节段2-1和冻胀力监测管3均采用直径为φ89且管壁厚度为8mm的20#低碳钢无缝钢管。
32.实际使用时，连接头3-1为固定在冻胀力监测管3上的圆管，所述连接头3-1的外径略小于圆形套筒7的内径，圆形套筒7的外径略小于装配式测温管节段2-1的内径，圆形套筒7与装配式测温管节段2-1焊接固定，圆形套筒7的一端与装配式测温管节段2-1的一端平齐。
33.需要说明的是，密封圈6与冻胀力监测管3之间、密封圈6与装配式测温管节段2-1之间均粘结固定。
34.本实施例中，所述土压力盒4与沉槽3-2的内壁之间设置有密封层，所述土压力盒4的外侧设置有防水层。
35.实际使用时，所述密封层为填充在土压力盒4与沉槽3-2的槽壁之间的防水乳胶，能够对土压力盒4进行固定，同时避免发生渗漏水，防水层为粘贴在土压力盒4外侧的防水胶带，能够防止土压力盒4浸水损坏。
36.如图3所示，本实施例中，所述连接头3-1上开设有多个对自锁扣8 进行导向的导向槽，所述自锁扣8通过弹性连接件9安装在导向槽内，所述弹性连接件9的一端连接在所述导向槽的槽底，所述弹性连接件9的另一端连接在自锁扣8上。
37.实际使用时，当弹性连接件9处于自由状态下时，所述自锁扣8的一端位于导向槽内，能够保证连接头3-1在向装配式测温管节段2-1内插入时，自锁扣8不会在装配式测温管
节段2-1的挤压下，从导向槽内滑出，自锁扣8丧失自锁作用；所述自锁扣8的另一端伸出至连接头3-1的外侧，能够确保连接头3-1在向装配式测温管节段2-1内插入时，自锁扣8能够缩回导向槽内，当连接头3-1在向装配式测温管节段2-1内时，自锁扣8 在弹性连接件的弹力作用下回到初始位置，即自锁扣8的一端位于环形槽内将连接头3-1和装配式测温管节段2-1锁紧固定。
38.特别的，通过用弹性连接件9将自锁扣8连接在连接头3-1上，能够保证自锁扣8在受到挤压回到导向槽内部后可以在弹性连接件9的最用下回到初始位置，实现自锁。通过在连接头3-1上开设多个对自锁扣8进行导向的导向槽，可以对自锁扣8进行导向，使自锁扣沿直线运动。
39.本实施例中，所述自锁扣8为楔形扣或梯形扣，所述环形槽的纵断面形状与自锁扣8的形状相适配。
40.实际使用时，所述自锁扣8优选的为梯形扣，且所述自锁扣8包括设置在导向槽内的矩形块和连接在矩形块外部与环形槽相配合的梯形块，通过在梯形块的内侧设置矩形块，能够使自锁扣8能够在导向槽进行直线运动，避免自锁扣8发生歪斜，同时梯形扣的强度较大，能够保证当连接头 3-1插入进装配式测温管节段2-1后可以实现自锁。
41.本实施例中，所述沉槽3-2的槽口和土压力盒4均不凸出至冻胀力监测管3的外侧壁。
42.实际使用时，首先在冻胀力监测管3的管壁上开孔，然后将上端开口箍管安装在冻胀力监测管3上开设的孔内，使箍管的开口处与冻胀力监测管3的孔壁采用防水乳胶粘结固定后形成沉槽3-2。
43.本实施例中，所述装配式测温管节段2-1包括多个相互焊接的单元段测温管。
44.实际使用时，相邻两个单元段测温管之间螺纹连接后再进行焊接固定，相邻两个单元段测温管的接缝处密封紧实，避免渗漏水。
45.本实施例中，所述冻胀力监测管3上安装有四个土压力盒4，四个所述土压力盒4距离地连墙5的距离均不相同。
46.实际使用时，冻胀力监测管3的长度为2m，四个所述土压力盒4距离地连墙5的距离分别为0.2m、0.6m、1m和1.4m。
47.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。