一种研究盾构穿越施工引起桥桩变形的模型试验箱
1.本实用新型涉及模型试验装置领域，具体涉及一种研究盾构穿越施工引起桥桩变形的模型试验箱。
背景技术：
2.当盾构施工遇地质条件复杂地带，如穿越既有立交桥、高架桥桥桩基等闹市区人流密集处，若控制不当可能导致重大安全事故，对人民安全和财产造成重大损失，目前针对复杂地质条件下盾构超近距离穿越桥梁桩基盾构模型试验研究在桥桩位移监测精确度方面缺少相关技术研究。
3.公开号为cn213398529u的实用新型专利公开了一种盾构隧道模型试验箱，包括顶端开口的箱体，箱体的前面开设一个圆孔，箱体内设有一个水平的第一套管，第一套管的后端通过轴承与箱体的后面内壁活动连接，第一套管的前端穿过圆孔，第一套管的上方设有一个水平的第二套管，第二套管与第一套管相互垂直，第二套管由数个管片环组成，每个管片环的一侧均开设八个第一通孔；该装置能够模拟盾构作业并检测对既有隧道的影响，但是该装置试验对盾构设备穿越桥梁桩基施工难以提供试验数据帮助，且在研究盾构在复杂地质条件下穿越桥桩基关键技术实施情况和有效地层变形控制技术措施方面缺少模型试验设计和研究。
技术实现要素：
4.为解决现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种研究盾构穿越施工引起桥桩变形的模型试验箱。
5.本实用新型的技术方案为：一种研究盾构穿越施工引起桥桩变形的模型试验箱，包括上端开口的箱体，箱体内装有杂土，箱体的侧面均开设通孔，便于盾构设备穿行，箱体的上方设置立交桥面，立交桥面的下方通过桥墩立在杂土的上方，立交桥面与桥墩之间固定连接，桥墩的下端均固定连接桥桩，桥桩均伸入杂土的内部，立交桥面的上方设置机械位移传感器和激光位移传感器，机械位移传感器和激光位移传感器均电性连接控制电脑，机械位移传感器能够检测桥墩的位移量，激光位移传感器能够检测立交桥面和杂土表面的位移量。
6.进一步，所述的立交桥面的上方对应桥墩处均设置机械位移传感器，机械位移传感器的上方设置数个矩阵均匀分布的激光位移传感器，机械位移传感器和激光位移传感器均通过支架安装在箱体的上方，机械位移传感器的检测杆均穿过立交桥面连接对应的桥墩的顶面，激光位移传感器发射的激光照射在杂土或立交桥面的表面。
7.进一步，所述的支架包括支撑杆，所述的箱体的其中两个相对的侧面上均固定安装支撑杆，相对的两个支撑杆之间且位于立交桥面的上方均固定安装同一跟横杆，所述的机械位移传感器的上端分别固定安装在对应的横杆上，横杆的上方设置支撑板，支撑板与支撑杆的上端固定连接，所述的激光位移传感器均安装在支撑板上。
8.进一步，所述的杂土能够充分模拟现实中的土层结构。
9.进一步，所述的箱体的侧面上均开设有两个通孔，且相对的侧面上的通孔的位置相互对应。
10.进一步，所述的桥墩和桥桩均竖直设置。
11.进一步，所述的桥桩、桥墩、立交桥面和盾构设备均由现实中的部件等比例缩小制作。
12.本实用新型提供了一种研究盾构穿越施工引起桥桩变形的模型试验箱，本装置的有益效果为：本装置通过在箱体内部设置杂土以及桥墩、桥桩、立交桥面等模型，然后在箱体的上方设置位移感应器，从而使本装置能够通过位移感应器检测桥墩、立交桥面和地面等在隧道盾构过程中的位移量，从而可以计算出实际中隧道盾构时的桥墩、立交桥面和地面的位移情况，对实际中隧道施工起到参考作用，针对穿越地层复杂、盾构掘进风险大等技术难点，能够简单有效开展盾构施工在地质条件复杂情况下掘进关键技术研究，根据相似比设计室内模型试验，通过模型试验从直观上了解盾构近距离穿越桥桩基础所引起的桥桩相关参数变化情况，以及模拟通过技术措施最大限度降低施工过程中的安全风险隐患，能够更好地为盾构施工穿越立交桥桩类似工程模型试验提供参考，另外，还能够根据实际工程工况设计相似盾构穿越复杂地层的模型试验，研究施工安全控制及相关技术措施。
附图说明
13.图1是本实用新型的其中一个实施例的结构示意图；
14.图2是本实施例中桥桩加固后的结构示意图；
15.图3是本实施例的侧视结构示意图。
具体实施方式
16.为便于本领域的技术人员理解本实用新型，下面结合附图说明本实用新型的具体实施方式。
17.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
18.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
19.本实用新型提供了一种研究盾构穿越施工引起桥桩变形的模型试验箱，如图1～图３所示为本实用新型的一种实施方式，包括上端开口的矩形箱体１，箱体１内部装满杂土2，杂土2包括黏土、沙土、风化泥质砂岩等不同类型的土壤或砂石，用于充分模拟现实中的土层结构，箱体１的侧面上均开设有两个通孔3，且相对的侧面上的通孔3的位置相互对应，使
盾构设备4能够通过通孔进入箱体内部，如图1所示，其中右侧的两个相对的通孔3对应的为上行线，左侧两个相对的通孔3对应的为下行线。
20.如图1、图2和图3所示，箱体1的上方设置立交桥面5，立交桥面5的下方通过两排竖直的桥墩6立在杂土2的上方，立交桥面5与桥墩6之间固定连接，桥墩6的下端均固定连接竖直的桥桩7，桥桩7均伸入杂土2的内部，从而使立交桥面能够稳定的立在箱体的上方。
21.如图1所示，箱体1的左右两个侧面上对应两排桥墩6的位置均固定安装竖直的支撑杆8，相对的两侧面上的支撑杆8之间且位于立交桥面5的上方均固定安装同一跟水平的横杆9，立交桥面5的上方对应桥墩6处均设置机械位移传感器10，机械位移传感器8的上端分别固定安装在对应的横杆9上，机械位移传感器8的检测杆均穿过立交桥面5连接对应的桥墩6的顶面，机械位移传感器均电性连接控制电脑，使机械位移传感器能够检测桥墩的竖向或水平的位移量（现有技术，此处不再详细赘述）并传输至控制电脑上。
22.如图1所示，横杆9的上方设置水平的矩形的支撑板11，支撑板11与支撑杆8的上端固定连接，支撑板11的底面上设置数个矩阵均匀分布的激光位移传感器12，激光位移传感器12均电性连接控制电脑，激光位移传感器12发射的激光照射在杂土2或立交桥面5的表面，从而能够检测杂土或立交桥的位移情况（现有技术，此处不再详细赘述）并将数据传输至控制电脑上。
23.如图2和图3所示，将桥桩的下端通过混泥土13包裹进行加固，并用于与未加固的桥桩进行位移量的对比试验。
24.上述的桥桩、桥墩、立交桥面和盾构设备等均由现实中的部件等比例缩小制作，其形状均与真实的部件一致，便于根据试验数据计算实际施工的位移量。
25.综上所述，当本装置使用时，使盾构设备4通过其中一侧的对应上行线的一个通孔进入箱体内，并进行该方向的隧道上行线的盾构作业，然后从对应的另一个通孔伸出箱体，然后通过对应下行线的通孔进入箱体，并进行该方向隧道下行线的盾构作业，再然后重复以上动作对与之垂直的另一个隧道上行线和隧道下行线进行盾构作业，在整个盾构作业过程中和过程后，通过机械位移传感器检测桥墩的横向或竖向的位移量，通过激光位移传感器检测立交桥面和杂土表面的位移量，在检测完成后，用户可以通过在桥桩的下端通过混泥土包裹进行加固或改变桥桩与待盾构隧道的间距，并再次进行试验，并对试验数据进行对比，从而出最佳的隧道盾构方案。
26.本装置通过在箱体内部设置杂土以及桥墩、桥桩、立交桥面等模型，然后在箱体的上方设置位移感应器，从而使本装置能够通过位移感应器检测桥墩、立交桥面和地面等在隧道盾构过程中的的位移量，从而可以计算出现实中隧道盾构时的桥墩、立交桥面和地面的位移情况，对实际中隧道施工起到参考作用，针对穿越地层复杂、盾构掘进风险大等技术难点，能够简单有效开展盾构施工在地质条件复杂情况下掘进关键技术研究，根据相似比设计室内模型试验，通过模型试验从直观上了解盾构近距离穿越桥桩基础所引起的桥桩相关参数变化情况，以及模拟通过技术措施最大限度降低施工过程中的安全风险隐患，能够更好地为盾构施工穿越立交桥桩类似工程模型试验提供参考，另外，还能够根据实际工程工况设计相似盾构穿越复杂地层的模型试验，研究施工安全控制及相关技术措施。
27.以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型
的权利要求保护范围之内。
技术特征：
1.一种研究盾构穿越施工引起桥桩变形的模型试验箱，包括上端开口的箱体（1），其特征在于：箱体（1）内装有杂土（2），箱体（1）的侧面均开设通孔（3），便于盾构设备（4）穿行，箱体（1）的上方设置立交桥面（5），立交桥面（5）的下方通过桥墩（6）立在杂土（2）的上方，立交桥面（5）与桥墩（6）之间固定连接，桥墩（6）的下端均固定连接桥桩（7），桥桩（7）均伸入杂土（2）的内部，立交桥面（5）的上方设置机械位移传感器（10）和激光位移传感器（12），机械位移传感器（10）和激光位移传感器（12）均电性连接控制电脑，机械位移传感器（10）能够检测桥桩（7）的位移量，激光位移传感器（12）能够检测立交桥面和杂土（2）表面的位移量。2.根据权利要求1所述的一种研究盾构穿越施工引起桥桩变形的模型试验箱，其特征在于：所述的立交桥面（5）的上方对应桥墩（6）处均设置机械位移传感器（10），机械位移传感器的上方设置数个矩阵均匀分布的激光位移传感器（12），机械位移传感器（10）和激光位移传感器（12）均通过支架安装在箱体（1）的上方，机械位移传感器（10）的检测杆均穿过立交桥面（5）连接对应的桥墩（6）的顶面，激光位移传感器（12）发射的激光照射在杂土（2）或立交桥面（5）的表面。3.根据权利要求2所述的一种研究盾构穿越施工引起桥桩变形的模型试验箱，其特征在于：所述的支架包括支撑杆（8），所述的箱体（1）的其中两个相对的侧面上均固定安装支撑杆（8），相对的两个支撑杆（8）之间且位于立交桥面（5）的上方均固定安装同一根横杆（9），所述的机械位移传感器（10）的上端分别固定安装在对应的横杆（9）上，横杆（9）的上方设置支撑板（11），支撑板（11）与支撑杆（8）的上端固定连接，所述的激光位移传感器（12）均安装在支撑板（11）上。4.根据权利要求1所述的一种研究盾构穿越施工引起桥桩变形的模型试验箱，其特征在于：所述的杂土（2）能够充分模拟现实中的土层结构。5.根据权利要求1所述的一种研究盾构穿越施工引起桥桩变形的模型试验箱，其特征在于：所述的箱体（1）的侧面上均开设有两个通孔（3），且相对的侧面上的通孔（3）的位置相互对应。6.根据权利要求1～5任意一项所述的一种研究盾构穿越施工引起桥桩变形的模型试验箱，其特征在于：所述的桥墩（6）和桥桩（7）均竖直设置。7.根据权利要求1所述的一种研究盾构穿越施工引起桥桩变形的模型试验箱，其特征在于：所述的桥桩（7）、桥墩（6）、立交桥面（5）和盾构设备（4）均由现实中的部件等比例缩小制作。
技术总结
一种研究盾构穿越施工引起桥桩变形的模型试验箱，包括上端开口的箱体，箱体内装有杂土，箱体的侧面均开设通孔，便于盾构设备穿行，箱体的上方设置立交桥面，立交桥面的下方通过桥墩立在杂土的上方，立交桥面与桥墩之间固定连接，桥墩的下端均固定连接桥桩，桥桩均伸入杂土的内部，立交桥面的上方设置机械位移传感器和激光位移传感器，机械位移传感器和激光位移传感器均电性连接控制电脑，机械位移传感器能够检测桥墩的位移量，激光位移传感器能够检测立交桥面和杂土表面的位移量，通过本装置模型试验能够从直观上了解盾构近距离穿越桥桩所引起的桥桩相关参数变化情况。所引起的桥桩相关参数变化情况。所引起的桥桩相关参数变化情况。
