沉管隧道基础灌砂等比例模型试验平台制造技术

本实用新型专利技术提供了一种沉管隧道基础灌砂等比例模型试验平台，包括试验水池，其中所述试验水池通过隔墙(14)分成灌砂试验区(12)和模型制作区(15)，所述试验水池的周边为边坡(11)，即实验水池的开口面积大于实验水池的底面面积，且所述试验水池的底面还铺设有素砼垫层。本实用新型专利技术不仅能够研究单孔灌砂、灌砂施工次序及其关联性对灌砂效果的影响，而且还能够研究灌砂孔位置对灌砂效果的影响；具有试验工况多，监测灌砂效果直观、有效，模型可重复利用的优点。本实用新型专利技术是检验沉管隧道基础灌砂施工工艺、确定灌砂施工过程中的监测方法以及制订灌砂效果评价标准的重要工具。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及沉管隧道
，具体地，涉及一种沉管隧道基础灌砂等比例模型试验平台。
技术介绍
沉管隧道因其独特的工艺特点和较大的越江优越性，现已成为跨越江河(或跨海)隧道的重要选择型式。灌砂法也称砂流法或压砂法，是沉管隧道基础处理的主要施工方法之一。基础灌砂是沉管隧道施工中十分重要的环节，砂基础的质量直接关系到整个沉管隧道的工程质量与安全。目前，国内外虽已成功修建了不少沉管隧道，但由于影响基础灌砂质量的因素很多，施工中极易出现各种问题，国内外均有过因管段基础问题而导致严重事故的先例。为确保施工安全可靠，在正式施工前通常进行灌砂模型试验研究，以检测灌砂施工工艺、模拟灌砂过程、拟定灌砂监测方法及灌砂效果评价标准。1975年，荷兰在穿越韦斯特谢尔德河的弗拉克隧道(Vlake Tunnel)时，首次开展灌砂模型试验并将灌砂法应用于该工程。在国内，广州珠江沉管隧道、上海外环沉管隧道、广州仑头-生物岛-大学城隧道、广州洲头咀沉管隧道、佛山沉管隧道、南昌红谷隧道及港珠澳大桥沉管隧道中间部分管段基础等采用灌砂基础的沉管隧道均开展了灌砂模型试验研究。由于灌砂模型试验缺乏统一的试验规则，在我国已开展的沉管隧道灌砂基础模型试验中普遍存在模型尺度过小、型式差异大、模型布设的灌砂孔数量及试验模拟工况偏少等问题，试验中未充分考虑工程中的施工参数及边界条件，研究成果缺乏普遍性。而大尺度等比例灌砂模型试验能有效地弥补上述不足，提高试验成果的实用性与可靠性，并能更好地指导沉管隧道灌砂基础设计与施工。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本技术的目的是提供一种沉管隧道基础灌砂等比例
模型试验平台。根据本技术提供的沉管隧道基础灌砂等比例模型试验平台，包括试验水池，其中所述试验水池通过隔墙分成灌砂试验区和模型制作区，所述试验水池的周边为边坡，即实验水池的开口面积大于实验水池的底面面积，且所述试验水池的底面还铺设有素砼垫层。优选地，所述隔墙位于试验水池的中部位置，试验水池的深度根据模型浮运的吃水深度及灌砂厚度确定。优选地，所述灌砂试验区的底面上设置有多个钢筋混凝土结构的支墩。优选地，所述模型制作区包括：底板和底板周边的侧墙，所述底板、侧墙内均设置有配筋；且所述底板上还设置有多个灌砂孔。优选地，所述模型制作区的侧墙所构成的边角位置设置有拉环，且所述模型制作区的四角外侧设置有挡墙和测量水位的量尺。优选地，所述支墩在试验水池底面以上的高度即为实际沉管隧道基础灌砂中管段与基槽底部垫层的距离。优选地，所述底板上设有4个灌砂孔，4个灌砂孔呈两排分布，每个灌砂孔间距与实际环境中灌砂孔的间距相同，其中第一排中的两个灌砂孔之间的距离表示实际沉管隧道基础灌砂中管段端部的距离、第二列的两个灌砂孔的距离表示实际沉管隧道基础灌砂中纵边的长度，第二排第一个灌砂孔的位置对应实际沉管隧道基础灌砂中处于中部位置的灌砂孔。优选地，模型制作区的底板上沿每个灌砂孔径向45°呈放射状设有砂盘扩散监测线，监测线的底板底部埋设多个观察窗。优选地，还包括监测系统，所述监测系统用于监测水压，包括第一压力盒、第二压力盒、相配套的数据采集设备以及对应的控制模块，所述第一压力盒安装在砂盘扩散监测线对应的底板下，且多个第一压力盒之间等间距分布；所述第二压力盒固定在模型制作区底板下端面的钢板上，第二压力盒的线缆从底板顶面穿出，所述线缆外包覆有相应的套管。所述观察窗为长条形的有机玻璃结构。与现有技术相比，本技术具有如下的有益效果：1、本技术提供的沉管隧道基础灌砂等比例模型试验平台相比常规灌砂模型更大，模型上设置的灌砂孔数量更多，能够考察多种灌砂工况，设计中考虑了模型的起浮
与沉放，与实际灌砂施工状况更为接近。2、本技术提供的沉管隧道基础灌砂等比例模型试验平台不仅能够研究单孔灌砂、灌砂施工次序及其关联性对灌砂效果的影响，而且还能够研究灌砂孔位置对灌砂效果的影响；具有试验工况多，监测灌砂效果直观、有效，模型可重复利用的优点。3、本技术提供的沉管隧道基础灌砂等比例模型试验平台为沉管隧道管段基础灌砂施工提供技术控制指标，是检验沉管隧道基础灌砂施工工艺、确定灌砂施工过程中的监测方法以及制订灌砂效果评价标准的重要工具。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本技术中试验水池平面结构布置示意图；图2为本技术试验模型的结构剖面图；图3为本技术试验模型中灌砂孔、观察窗与压力盒的平面布置图；图4为本技术试验模型中观察窗预埋钢结构横断面示意图；图5为本技术试验模型中压力盒预埋结构横断面示意图。图中：11-边坡 12-灌砂试验区 13-支墩14-隔墙 15-模型制作区 16-试验模型21-侧墙 22-底板 23-配筋24-拉环 25-挡墙 26-量尺31-灌砂孔 32-观察窗 33-第一压力盒41-横向加劲板 42-密封橡胶垫 43-高强有机玻璃44-橡胶垫 45-钢压板 46-塞焊螺栓51-第二压力盒 52-钢板 53-模型底板54-套管 55-线缆具体实施方式下面结合具体实施例对本技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本技术，但不以任何形式限制本技术。应当指出的是，对本
领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本技术的保护范围。根据本技术提供的沉管隧道基础灌砂等比例模型试验平台，包括试验水池、试验模型及布设的监测系统。所述试验水池采取放坡开挖；水池深度按模型浮运的吃水深度及灌砂厚度确定；水池中部设置隔墙；水池底面设有一层碎石垫层及一层素砼垫层；所述试验模型为底部与四周封闭且上部开口的钢筋混凝土结构，包括底板、底板周边的侧墙及其边角上的拉环，模型四角外侧设置水位量尺，所述模型底板及其侧墙内设有配筋；所述底板上设有4个灌砂孔，4个灌砂孔呈两排布设，间距与实际灌砂孔间距相同，并分别与管段端部、纵边及中部灌砂孔相对应；所述底板上沿每个灌砂孔径向45°呈放射状设有砂盘扩散监测线，在监测线的底板底部埋设多个长条形高强有机玻璃观察窗，在底板底部观察窗附近与灌砂孔等间距间隔布设水压力测量装置；所述试验水池的底面上并沿所述试验模型底板对称设置多个支墩。根据权利要求1所述的沉管隧道基础灌砂等比例模型试验水池，其特征在于：所述水池由中部隔墙分为模型制作区与灌砂试验区两部分，模型制作区底部做起浮设计，试验区水池底面上设置数个支墩。所述支墩为钢筋混凝土，支墩在水池底面上的高度为管段与基槽底部垫层的距离。所述模型底板底面与试验水池底面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沉管隧道基础灌砂等比例模型试验平台，其特征在于，包括试验水池，其中所述试验水池通过隔墙(14)分成灌砂试验区(12)和模型制作区(15)，所述试验水池的周边为边坡(11)，即实验水池的开口面积大于实验水池的底面面积，且所述试验水池的底面还铺设有素砼垫层。

【技术特征摘要】
1.一种沉管隧道基础灌砂等比例模型试验平台，其特征在于，包括试验水池，其中所述试验水池通过隔墙(14)分成灌砂试验区(12)和模型制作区(15)，所述试验水池的周边为边坡(11)，即实验水池的开口面积大于实验水池的底面面积，且所述试验水池的底面还铺设有素砼垫层。2.根据权利要求1所述的沉管隧道基础灌砂等比例模型试验平台，其特征在于，所述隔墙(14)位于试验水池的中部位置，试验水池的深度根据模型浮运的吃水深度及灌砂厚度确定。3.根据权利要求1所述的沉管隧道基础灌砂等比例模型试验平台，其特征在于，所述灌砂试验区(12)的底面上设置有多个钢筋混凝土结构的支墩(13)。4.根据权利要求1所述的沉管隧道基础灌砂等比例模型试验平台，其特征在于，所述模型制作区(15)包括：底板(22)和底板周边的侧墙(21)，所述底板(22)、侧墙(21)内均设置有配筋(23)；且所述底板(22)上还设置有多个灌砂孔(31)。5.根据权利要求4所述的沉管隧道基础灌砂等比例模型试验平台，其特征在于，所述模型制作区(15)的侧墙(21)所构成的边角位置设置有拉环(24)，且所述模型制作区(15)的四角外侧设置有挡墙(25)和测量水位的量尺(26)。6.根据权利要求3所述的沉管隧道基础灌砂等比例模型试验平台，其特征在于，所述支墩(13)在试验水池底面以上的高度即为实际沉管隧道基础灌砂中管段与基槽底部垫层的距离。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴刚，邓建新，郑学平，蔡建中，万超，沈永芳，奚笑舟，周恩先，
申请(专利权)人：上海交通大学，南昌市政公用投资控股有限责任公司，上海交大海洋水下工程科学研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31