一種研究盾構穿越施工引起橋樁變形的模型試驗箱
1.本實用新型涉及模型試驗裝置領域，具體涉及一種研究盾構穿越施工引起橋樁變形的模型試驗箱。
背景技術：
2.當盾構施工遇地質(zhì)條件復雜地帶，如穿越既有立交橋、高架橋橋樁基等鬧市區(qū)人流密集處，若控制不當可能導致重大安全事故，對人民安全和財產(chǎn)造成重大損失，目前針對復雜地質(zhì)條件下盾構超近距離穿越橋梁樁基盾構模型試驗研究在橋樁位移監(jiān)測精確度方面缺少相關技術研究。
3.公開號為cn213398529u的實用新型專利公開了一種盾構隧道模型試驗箱，包括頂端開口的箱體，箱體的前面開設一個圓孔，箱體內(nèi)設有一個水平的第一套管，第一套管的后端通過軸承與箱體的后面內(nèi)壁活動連接，第一套管的前端穿過圓孔，第一套管的上方設有一個水平的第二套管，第二套管與第一套管相互垂直，第二套管由數(shù)個管片環(huán)組成，每個管片環(huán)的一側均開設八個第一通孔；該裝置能夠模擬盾構作業(yè)并檢測對既有隧道的影響，但是該裝置試驗對盾構設備穿越橋梁樁基施工難以提供試驗數(shù)據(jù)幫助，且在研究盾構在復雜地質(zhì)條件下穿越橋樁基關鍵技術實施情況和有效地層變形控制技術措施方面缺少模型試驗設計和研究。
技術實現(xiàn)要素：
4.為解決現(xiàn)有技術存在的不足，本實用新型提供了一種研究盾構穿越施工引起橋樁變形的模型試驗箱。
5.本實用新型的技術方案為：一種研究盾構穿越施工引起橋樁變形的模型試驗箱，包括上端開口的箱體，箱體內(nèi)裝有雜土，箱體的側面均開設通孔，便于盾構設備穿行，箱體的上方設置立交橋面，立交橋面的下方通過橋墩立在雜土的上方，立交橋面與橋墩之間固定連接，橋墩的下端均固定連接橋樁，橋樁均伸入雜土的內(nèi)部，立交橋面的上方設置機械位移傳感器和激光位移傳感器，機械位移傳感器和激光位移傳感器均電性連接控制電腦，機械位移傳感器能夠檢測橋墩的位移量，激光位移傳感器能夠檢測立交橋面和雜土表面的位移量。
6.進一步，所述的立交橋面的上方對應橋墩處均設置機械位移傳感器，機械位移傳感器的上方設置數(shù)個矩陣均勻分布的激光位移傳感器，機械位移傳感器和激光位移傳感器均通過支架安裝在箱體的上方，機械位移傳感器的檢測桿均穿過立交橋面連接對應的橋墩的頂面，激光位移傳感器發(fā)射的激光照射在雜土或立交橋面的表面。
7.進一步，所述的支架包括支撐桿，所述的箱體的其中兩個相對的側面上均固定安裝支撐桿，相對的兩個支撐桿之間且位于立交橋面的上方均固定安裝同一跟橫桿，所述的機械位移傳感器的上端分別固定安裝在對應的橫桿上，橫桿的上方設置支撐板，支撐板與支撐桿的上端固定連接，所述的激光位移傳感器均安裝在支撐板上。
8.進一步，所述的雜土能夠充分模擬現(xiàn)實中的土層結構。
9.進一步，所述的箱體的側面上均開設有兩個通孔，且相對的側面上的通孔的位置相互對應。
10.進一步，所述的橋墩和橋樁均豎直設置。
11.進一步，所述的橋樁、橋墩、立交橋面和盾構設備均由現(xiàn)實中的部件等比例縮小制作。
12.本實用新型提供了一種研究盾構穿越施工引起橋樁變形的模型試驗箱，本裝置的有益效果為：本裝置通過在箱體內(nèi)部設置雜土以及橋墩、橋樁、立交橋面等模型，然后在箱體的上方設置位移感應器，從而使本裝置能夠通過位移感應器檢測橋墩、立交橋面和地面等在隧道盾構過程中的位移量，從而可以計算出實際中隧道盾構時的橋墩、立交橋面和地面的位移情況，對實際中隧道施工起到參考作用，針對穿越地層復雜、盾構掘進風險大等技術難點，能夠簡單有效開展盾構施工在地質(zhì)條件復雜情況下掘進關鍵技術研究，根據(jù)相似比設計室內(nèi)模型試驗，通過模型試驗從直觀上了解盾構近距離穿越橋樁基礎所引起的橋樁相關參數(shù)變化情況，以及模擬通過技術措施最大限度降低施工過程中的安全風險隱患，能夠更好地為盾構施工穿越立交橋樁類似工程模型試驗提供參考，另外，還能夠根據(jù)實際工程工況設計相似盾構穿越復雜地層的模型試驗，研究施工安全控制及相關技術措施。
附圖說明
13.圖1是本實用新型的其中一個實施例的結構示意圖；
14.圖2是本實施例中橋樁加固后的結構示意圖；
15.圖3是本實施例的側視結構示意圖。
具體實施方式
16.為便于本領域的技術人員理解本實用新型，下面結合附圖說明本實用新型的具體實施方式。
17.在本技術的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
18.在本技術的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本技術中的具體含義。
19.本實用新型提供了一種研究盾構穿越施工引起橋樁變形的模型試驗箱，如圖1～圖３所示為本實用新型的一種實施方式，包括上端開口的矩形箱體１，箱體１內(nèi)部裝滿雜土2，雜土2包括黏土、沙土、風化泥質(zhì)砂巖等不同類型的土壤或砂石，用于充分模擬現(xiàn)實中的土層結構，箱體１的側面上均開設有兩個通孔3，且相對的側面上的通孔3的位置相互對應，使
盾構設備4能夠通過通孔進入箱體內(nèi)部，如圖1所示，其中右側的兩個相對的通孔3對應的為上行線，左側兩個相對的通孔3對應的為下行線。
20.如圖1、圖2和圖3所示，箱體1的上方設置立交橋面5，立交橋面5的下方通過兩排豎直的橋墩6立在雜土2的上方，立交橋面5與橋墩6之間固定連接，橋墩6的下端均固定連接豎直的橋樁7，橋樁7均伸入雜土2的內(nèi)部，從而使立交橋面能夠穩(wěn)定的立在箱體的上方。
21.如圖1所示，箱體1的左右兩個側面上對應兩排橋墩6的位置均固定安裝豎直的支撐桿8，相對的兩側面上的支撐桿8之間且位于立交橋面5的上方均固定安裝同一跟水平的橫桿9，立交橋面5的上方對應橋墩6處均設置機械位移傳感器10，機械位移傳感器8的上端分別固定安裝在對應的橫桿9上，機械位移傳感器8的檢測桿均穿過立交橋面5連接對應的橋墩6的頂面，機械位移傳感器均電性連接控制電腦，使機械位移傳感器能夠檢測橋墩的豎向或水平的位移量（現(xiàn)有技術，此處不再詳細贅述）并傳輸至控制電腦上。
22.如圖1所示，橫桿9的上方設置水平的矩形的支撐板11，支撐板11與支撐桿8的上端固定連接，支撐板11的底面上設置數(shù)個矩陣均勻分布的激光位移傳感器12，激光位移傳感器12均電性連接控制電腦，激光位移傳感器12發(fā)射的激光照射在雜土2或立交橋面5的表面，從而能夠檢測雜土或立交橋的位移情況（現(xiàn)有技術，此處不再詳細贅述）并將數(shù)據(jù)傳輸至控制電腦上。
23.如圖2和圖3所示，將橋樁的下端通過混泥土13包裹進行加固，并用于與未加固的橋樁進行位移量的對比試驗。
24.上述的橋樁、橋墩、立交橋面和盾構設備等均由現(xiàn)實中的部件等比例縮小制作，其形狀均與真實的部件一致，便于根據(jù)試驗數(shù)據(jù)計算實際施工的位移量。
25.綜上所述，當本裝置使用時，使盾構設備4通過其中一側的對應上行線的一個通孔進入箱體內(nèi)，并進行該方向的隧道上行線的盾構作業(yè)，然后從對應的另一個通孔伸出箱體，然后通過對應下行線的通孔進入箱體，并進行該方向隧道下行線的盾構作業(yè)，再然后重復以上動作對與之垂直的另一個隧道上行線和隧道下行線進行盾構作業(yè)，在整個盾構作業(yè)過程中和過程后，通過機械位移傳感器檢測橋墩的橫向或豎向的位移量，通過激光位移傳感器檢測立交橋面和雜土表面的位移量，在檢測完成后，用戶可以通過在橋樁的下端通過混泥土包裹進行加固或改變橋樁與待盾構隧道的間距，并再次進行試驗，并對試驗數(shù)據(jù)進行對比，從而出最佳的隧道盾構方案。
26.本裝置通過在箱體內(nèi)部設置雜土以及橋墩、橋樁、立交橋面等模型，然后在箱體的上方設置位移感應器，從而使本裝置能夠通過位移感應器檢測橋墩、立交橋面和地面等在隧道盾構過程中的的位移量，從而可以計算出現(xiàn)實中隧道盾構時的橋墩、立交橋面和地面的位移情況，對實際中隧道施工起到參考作用，針對穿越地層復雜、盾構掘進風險大等技術難點，能夠簡單有效開展盾構施工在地質(zhì)條件復雜情況下掘進關鍵技術研究，根據(jù)相似比設計室內(nèi)模型試驗，通過模型試驗從直觀上了解盾構近距離穿越橋樁基礎所引起的橋樁相關參數(shù)變化情況，以及模擬通過技術措施最大限度降低施工過程中的安全風險隱患，能夠更好地為盾構施工穿越立交橋樁類似工程模型試驗提供參考，另外，還能夠根據(jù)實際工程工況設計相似盾構穿越復雜地層的模型試驗，研究施工安全控制及相關技術措施。
27.以上所述的本實用新型實施方式，并不構成對本實用新型保護范圍的限定。任何在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型
的權利要求保護范圍之內(nèi)。
技術特征：
1.一種研究盾構穿越施工引起橋樁變形的模型試驗箱，包括上端開口的箱體（1），其特征在于：箱體（1）內(nèi)裝有雜土（2），箱體（1）的側面均開設通孔（3），便于盾構設備（4）穿行，箱體（1）的上方設置立交橋面（5），立交橋面（5）的下方通過橋墩（6）立在雜土（2）的上方，立交橋面（5）與橋墩（6）之間固定連接，橋墩（6）的下端均固定連接橋樁（7），橋樁（7）均伸入雜土（2）的內(nèi)部，立交橋面（5）的上方設置機械位移傳感器（10）和激光位移傳感器（12），機械位移傳感器（10）和激光位移傳感器（12）均電性連接控制電腦，機械位移傳感器（10）能夠檢測橋樁（7）的位移量，激光位移傳感器（12）能夠檢測立交橋面和雜土（2）表面的位移量。2.根據(jù)權利要求1所述的一種研究盾構穿越施工引起橋樁變形的模型試驗箱，其特征在于：所述的立交橋面（5）的上方對應橋墩（6）處均設置機械位移傳感器（10），機械位移傳感器的上方設置數(shù)個矩陣均勻分布的激光位移傳感器（12），機械位移傳感器（10）和激光位移傳感器（12）均通過支架安裝在箱體（1）的上方，機械位移傳感器（10）的檢測桿均穿過立交橋面（5）連接對應的橋墩（6）的頂面，激光位移傳感器（12）發(fā)射的激光照射在雜土（2）或立交橋面（5）的表面。3.根據(jù)權利要求2所述的一種研究盾構穿越施工引起橋樁變形的模型試驗箱，其特征在于：所述的支架包括支撐桿（8），所述的箱體（1）的其中兩個相對的側面上均固定安裝支撐桿（8），相對的兩個支撐桿（8）之間且位于立交橋面（5）的上方均固定安裝同一根橫桿（9），所述的機械位移傳感器（10）的上端分別固定安裝在對應的橫桿（9）上，橫桿（9）的上方設置支撐板（11），支撐板（11）與支撐桿（8）的上端固定連接，所述的激光位移傳感器（12）均安裝在支撐板（11）上。4.根據(jù)權利要求1所述的一種研究盾構穿越施工引起橋樁變形的模型試驗箱，其特征在于：所述的雜土（2）能夠充分模擬現(xiàn)實中的土層結構。5.根據(jù)權利要求1所述的一種研究盾構穿越施工引起橋樁變形的模型試驗箱，其特征在于：所述的箱體（1）的側面上均開設有兩個通孔（3），且相對的側面上的通孔（3）的位置相互對應。6.根據(jù)權利要求1～5任意一項所述的一種研究盾構穿越施工引起橋樁變形的模型試驗箱，其特征在于：所述的橋墩（6）和橋樁（7）均豎直設置。7.根據(jù)權利要求1所述的一種研究盾構穿越施工引起橋樁變形的模型試驗箱，其特征在于：所述的橋樁（7）、橋墩（6）、立交橋面（5）和盾構設備（4）均由現(xiàn)實中的部件等比例縮小制作。
技術總結
一種研究盾構穿越施工引起橋樁變形的模型試驗箱，包括上端開口的箱體，箱體內(nèi)裝有雜土，箱體的側面均開設通孔，便于盾構設備穿行，箱體的上方設置立交橋面，立交橋面的下方通過橋墩立在雜土的上方，立交橋面與橋墩之間固定連接，橋墩的下端均固定連接橋樁，橋樁均伸入雜土的內(nèi)部，立交橋面的上方設置機械位移傳感器和激光位移傳感器，機械位移傳感器和激光位移傳感器均電性連接控制電腦，機械位移傳感器能夠檢測橋墩的位移量，激光位移傳感器能夠檢測立交橋面和雜土表面的位移量，通過本裝置模型試驗能夠從直觀上了解盾構近距離穿越橋樁所引起的橋樁相關參數(shù)變化情況。所引起的橋樁相關參數(shù)變化情況。所引起的橋樁相關參數(shù)變化情況。
