盾构隧道管片姿态计算
盾构姿态及管片拼装质量控制QC
管片拼装质量分析会
五、原因分析
1、管片错台原因分析 1）盾构姿态较差，盾尾间隙不均匀出现局部过小，管片拼装完成 后再拖出盾尾时，由于盾尾间隙过小，盾尾刷保护块强制将管片向内压 缩，导致管片错台。 2）管片选型不合理，导致盾构机与管片趋势不匹配。 3）管片螺栓未按要求进行复紧，导致管片失圆错台。 4）盾尾本身失圆也是可能导致管片错台的原因之一。
三、现状调查
第 第 第 第 第 第 第 第 第 第 第 第 第
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
环 环 环 环 环 环 环 环 环 环 环 环 环
612 590 473 777 395 420 413 236 475 228 825 111 226
A1 2 A1 2 A1 2 A1 3 A1 2 A1 2 A1 2 A1 2 A1 3 A1 2 A1 3 A1 5 A1 2
六、 要因确认
人员因素 附表6-3
确认三：管片拼装手操作是否符合规范 确认方式 考试加现场拼装考核 标准 考试成绩和现场操作均达标 2013年8月14日，对管片拼装手组织了集体测试，考试平均成绩均在95分 以上，管片拼装准确率达100%。 结论：此项不是主要原因。
机械因素 附表6-4
确认四：管片拼装机存在微调不灵敏的情况 确认方式 标准 现场检查 在人为操作无误的情况下拼装管片是否符合要求
A3 2 A3 3 A3 1 A3 1 A3 1 A3 2 A3 2 A3 3 A3 2 A3 4 A3 3 A3 4 A3 3
A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2
5 否 4 否 6 否 4 否 4 否 4 否 5 否 7 否 5 否 8 否 5 否 4 否 5 否 8 裂缝 已修复
地铁隧道常用管片特点与选型计算
地铁隧道常用管片特点与选型计算（王国义中铁十三局集团第二工程有限公司，广东深圳 518083）内容提要：盾构作为地铁隧道施工的主要设备在中国迅速发展，管片作为地铁隧道的永久衬砌应用非常广泛，管片选型的好坏直接影响到地铁隧道的精度和质量，甚至达到隧道重新修改设计线路的严重后果。
从现在最常用管片的特点开始着手，着重讲述现今应用普遍的等腰梯形转弯环管片的楔形量计算、管片排版计算及盾构管片选型依据，首次提出根据实际拼装管片和设计隧道中心线的偏离值与盾构自动导向系统生成管片的偏差相比较，校核人工测量和盾构自动导向测量的准确性理论，对地铁盾构施工有一定的指导作用。
关键词：管片；转弯环；楔形量；选型；校核1 引言在国内各大城市地铁隧道工程中，目前已越来越多地开始使用盾构来掘进区间隧道，用预制钢筋混凝土管片[1]作为永久衬砌。
成型管片的质量直接关系到隧道的质量，而隧道的成型质量直接受到管片选型好坏的影响。
这就需要在盾构施工中掌握管片技术参数及管片楔形量计算知识，达到能够灵活选用盾构[2]管片，保证盾尾间隙和管片成型质量之目的，同时实际成型隧道位置是否正常直接影响到隧道的最终验收及使用。
2 常用地铁管片的特点目前在地铁隧道盾构施工中，各个大中城市主要采用标准环和转弯环管片对设计隧道平纵曲线拟合，管片一般分为标准环、左转弯环、右转弯环三种管片，每环管片一般由六块管片组成，三块标准块，两块邻接块，一块封顶块，由盾构上的拼装机[3]拼装成一个整环(如图1)。
2.1 地铁常用管片技术参数(如表1)表1 地铁常用管片技术参数图1 右转弯环管片示意图2.2 管片拼装点位的分布管片成型的隧道为了能够达到很好的线形，完成隧道的左转弯、右转弯、上坡、下坡等功能，需要使用不同的楔形量管片[4]，这就要求转弯环管片有不同的位置来达到此目的。
现在常用的地铁管片一般采用错缝拼装，有10个点位，来达到转弯所需要的不同楔形量。
管片拼装点位是以封顶块的中线位置来叙述的(管片拼装点位如图2)，转弯环不同的拼装点位在平曲线中有不同的楔形量，达到不同的转弯半径[5]。
浅析盾构掘进施工的姿态控制
浅析盾构掘进施工的姿态控制作者：任青山来源：《城市建设理论研究》2013年第17期摘要：本文结合广州地铁广佛线某盾构区间地层软硬不均，线路曲线多、坡度变化大，针对土压平衡盾构掘进姿态控制问题，介绍了盾构姿态控制的基本概念，总结了影响盾构掘进姿态的因素并从地质条件、盾构掘进、管片选型、测量及注浆控制等几个方面提出了盾构姿态的控制分析。
关键词：盾构；姿态控制中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1 概述盾构是隧道工程施工的专用机械，由于掘进开挖面和盾壳外围土压力的不均衡、隧道线形变化、复合地层软硬不均等方面的影响，盾构的实际推进轴线无法与理论轴线保持一致，本文结合广州地铁广佛线某区间隧道施工，研究土压平衡盾构在变化地层中的姿态控制。
广佛线某盾构区间隧道主要穿越地层为淤泥质土、粉质粘土、〈6〉全风化泥质粉砂岩、〈7〉强风化泥质粉砂岩、〈8〉中风化粉砂岩、〈9〉微风化粉砂岩，岩石单轴抗压强度最高达到61.9MPa，曲线最小半径为350m，最大纵坡为29‰，采用土压平衡盾构施工，由于地层不均、小半径掘进、坡度变化等影响，增加了盾构姿态控制的难度。
盾构区间部分地质断面图2 盾构姿态及偏差盾构姿态是施工过程中，根据测量而得的盾构机相对于设计轴线的状态，盾构姿态偏差主要分为方向偏差与滚动偏差。
方向偏差是盾构在水平、垂直方向上偏离设计轴线的情况，滚动偏差反映盾构自身的旋转情况，盾构姿态的好坏直接影响已成型隧道偏离设计轴线的程度及隧道的施工质量。
（1）方向偏差：方向偏差包含水平偏差与垂直偏差。
盾构不同部位推进千斤顶参数的偏差易引起掘进方向的偏差，盾构表面与地层间的摩擦阻力不均衡,掌子面土压力以及切口环切削欠挖地层所引起的阻力不均衡,也会引起一定的偏差，掌子面地层分界面起伏较大、软硬不均,都易引起方向偏差，即使掌子面地质的物理性质均衡,受盾构刀盘自重的影响也会有低头的趋势。
（2）滚动偏差：盾构掘进的推力是由管片提供的,刀盘切削地层的扭矩主要由盾构壳体与洞壁之间形成的摩擦力矩来平衡。
盾构-12-盾构姿态测量
编号：盾构-12
序号
工序名称
作业控制要点
1
测量准备
1、确定盾构姿态需要的参数，盾首三维坐标、盾构轴线平面偏角、倾角、旋角。
2、通过给定资料计算管片中心坐标，并建立隧道线形。
3、安装自动测量系统，通过不同手段进行复测，确保盾构零位姿态正确。
2
布点
1、盾构机上安装３个不在一个平面的三棱镜，以便来自过对该棱镜测量反算盾构中心坐标。
角的偏转（全站仪发出的激光束方位角已知）；利用盾构机上安装的测斜仪自动测量盾构机的倾角和旋角。
2、利用全站仪直接测量盾构机上安装的3个不在一个平面上的测量参考点，获得其地面三维坐标（X、Y、Z），通过坐标方程解算（3个以上点可以利用平差方法）就可以直接得到盾构机盾头、盾尾的三维坐标，利用盾头－盾尾矢量确定姿态参数。
2、在管片上设置吊篮以便设置测站和后视，吊篮安装要稳定，且距离不宜距离盾构机过近，以减小施工扰动。
3
测量方法
1、盾构机三维坐标用全站仪测定，仪器在已知三维坐标的测站上首先后视地下控制点，然后测量前方盾构机上的参考点，即可确定盾构机的三维坐标；在该参考点上配激光标靶，该标靶能够根据激光测量仪器射出的激光束，利用折射角和反射角来确定盾构机的平面方位
盾构机管片选型和安装
盾构管片选型和安装林建平在盾构法施工中，管片的选型和安装好坏直接影响着隧道的质量和使用寿命。
本文根据广州地铁三号线客～大区间的实际施工情况，就盾构管片选型和安装技术做总结分析。
一、工程概况客～大盾构区间分为两条平行的分离式单线圆形盾构隧道，总长度为3016.933米，管片生产与安装2011环。
管片外径6000mm，内径5400mm，宽度1500mm，防渗等级S10，砼C50。
依据配筋将管片分为A、B、C三类，C类配筋最高、B类配筋最低；管片的楔形量38mm，分左转、右转、标准三类。
二、管片的特征1、管片的拼装点位本区间的管片拼装分10个点位，和钟表的点位相近，分别是1、2、3、4、5、7、8、9、10、11。
管片划分点位的依据有两个：管片的分块形式和螺栓孔的布置。
拼环时点位尽量要求ABA（1点、11点）形式。
在广州盾构隧道管片要求错缝拼装，相邻两环管片不能通缝。
管片拼装点位有很强的规律，管片的点位可划分为两类，一类为1点、3点、5点、8点、10点；二类为11点、2点、4点、7点、9点。
同一类管片不能相连，例如1点后不能跟3、5、8、10这四个点位，只能跟11、2、4、7、9五个点位。
在成型隧道里两联络通道之间的奇数管片是同一类，偶数管片是同一类。
（竖列表示拼装好的管片，横向：√-表示可选后续的管片；×-表示不可选后续的管片）2、隧道管片排序鉴于管片拼装的规律性，所以盾构施工前必须对隧道管片做好排序，并根据设计，模拟出联络通道和泵房位置，管片拼到联络通道处时，点位要正好和设计点位符合，否则联络通道位置会被改变。
在本工程中，是从左线始发，第325、326环处是联络通道，此处拼装点位是11点，将标准块A3块拼到洞门位置。
盾构始发时的负环是6环，1环零环。
从负环到325环共332环，第325环是11点，相当于第332环是11点，那么负环第一环点位应该是1点，或3点、5点、8点、10点。
管片排序时，要优化洞门的长度，在广州洞门长度要求在400mm以上，一环管片的长度是1500mm，在条件允许的条件下，通过调整始发负环的位置，把每节隧道两端的洞门长度之和控制在1500mm以内，当隧道长度除以管片长度的余数大于两倍最小洞门宽度800mm（各地洞门的最小宽度要求不同）时，就取余数的一半为洞门长度。
城市地铁隧道盾构管片选型及姿态控制技术
城市地铁隧道盾构管片选型及姿态控制技术发布时间：2021-01-27T13:55:54.193Z 来源：《建筑实践》2020年第30期作者：杨虎[导读] 现以建设项目资料为研究背景，希望给相关工程技术人员提供一些参考。
杨虎中交二公局第三工程有限公司陕西西安 710016摘要：结合广东省深圳市城市轨道交通八号线一期工程梧桐山南站-沙头角盾构TBM（双护盾岩石硬岩隧道掘进机ZTT6470,简称TBM）区间实际情况，解析盾构管片选型依据和判断方法，拼装前后楔形量的变化计算，盾尾间隙对管片拼装的影响，分析VMT测量导向系统，施工注意事项。
现以建设项目资料为研究背景，希望给相关工程技术人员提供一些参考。
关键词：双护盾岩石硬岩隧道掘进机TBM；盾构管片；选型；控制技术；VMT测量导向;豆砾石现代城市的快速发展的生活离不开城市交通建设，发展的节奏离不开城市轨道交通。
它为市民出行带来更好的服务，为城市商业化提供了更多的、更全面的优势。
城市地铁隧道工程，可以节约大量的土地资源和缓解城区交通拥堵。
由于城市地表周边环境复杂，在全国范围内使用比较成熟的有盾构法或TBM工法。
减小了对地面建筑物或构筑物的扰动，对地表构筑物沉降控制标准高。
TBM掘进时管片的拼装质量要求越来越高、对管片选型技术要求高。
TBM管片拼装施工工序复杂，对不同地层之间应该采用完全不同的施工方法，伴随着我国地铁盾构隧道施工要求的逐渐提高，并且要求零误差，所以在工作时间中应该积极的总结实践经验，及时的进行工程指导，全面提升工程的质量以及技术精度。
本文对此分析探讨盾构管片选型技术。
结合深圳地铁8132标的实际情况谈一谈笔者的体会。
1.工程概况及地质情况梧桐山南站-沙头角TBM本区间采用矿山法初支+TBM空推及TBM法施工，区间穿越地层主要为全～微风化泥灰岩，隧道围岩综合分级为Ⅲ～Ⅴ级。
其中矿山法初支+TBM空推法段，右线里程740.7m；左线里程746.7m。
盾构机姿态控制与纠偏
土压平衡盾构机姿态控制与纠偏目录一、姿态控制31 、姿态控制基本原则32、盾构方向控制33、影响盾构机姿态及隧道轴线的主要因素6二、姿态控制技术101 、滚动控制102 、盾构上下倾斜与水平倾斜11三、具体情况下的姿态控制121 、直线段的姿态控制122 、圆曲线段的姿态控制133 、竖曲线上的姿态控制144 、均一地质情况下的姿态控制155 、上下软硬不均的地质且存在园曲线段的线路156 、左右软硬不均且存在园曲线段的线路157 、始发段掘进调向168 、掘进100m 至贯通前50m 的调向169 、贯通前50米的调向1710 、盾构机的纠偏1711 、纠偏的方法18四、异常情况下的纠偏191 、绞接力增大,行程增大192、油缸行程差过大203、特殊质中推力增加仍无法调向204 、蛇形纠偏225 、管片上浮与旋转对方向的影响22五、大方位偏移情况下的纠偏23一、姿态控制1 、姿态控制基本原则盾构机的姿态控制简言之就是，通过调整推进油缸的几个分组区的推进油压的差值，并结合绞接油缸的调整，使盾构机形成向着轴线方向的趋势,使盾构机三个关键节，是(切口、绞接、盾尾)尽量保持在轴线附近。
以隧道轴线为目标，根据自动测量系统显示的轴线偏差和偏差趋势把偏差控制在设计范围内，同时在掘进过程中进行盾构姿态调整，确保管片不破损及错台量较小。
通常的说就是保头护尾。
测量系统主要的几个参数：盾首(刀盘切口）偏差：刀盘中心与设计轴线间的垂足距离。
盾尾偏差：盾尾中心与设计轴线间的垂足距离。
趋势:指按照当前盾构偏差掘进，每掘进1m产生的偏差，单位mm/m 。
滚动角：指盾构绕其轴线发生的转动角度。
仰俯角:盾构轴线与水平面间的夫角.2、盾构方向控制通过调节分组油缸的推进力与油缸行程从而实现盾构的水平调向和垂直调向。
不同的盾构油缸分组不同,分组的数量越多越利于调向。
所有的油缸均自由的方式对调向最为有利。
方向控制要点：（ 1 ）控制要点：以盾尾位置为控制点1例如在盾构通过富水岩层中,管片己上浮和旋转,因此需要提前对盾构头部姿态作出调整，一般情况下会通过人工测量反馈一定的上浮量,将垂直姿态适当的下调一定的比例，如上浮100mm 时，需将整体姿态向下50mm 。
盾构施工测量技术要求
盾构施工测量技术要求为了进一步加强盾构施工测量的管理，更好的在掘进过程中监控盾构姿态，确保盾构掘进方向正确，并且使各相关单位、部门及时掌握盾构掘进姿态情况，现对盾构施工测量要求如下：一、控制测量1、地面控制测量与联系测量应同步进行，在隧道贯通前，测量次数不能少于四次。
宜在盾构始发前、隧道掘进至100m、300m以及距贯通面100~200m时分别进行一次。
当地下起始边方位角较差小于12″时，可取各次测量成果的平均值作为后续测量的起算数据指导隧道贯通。
2、地下平面控制点布设应采用强制对中装置，隧道内控制点间平均边长宜为150m，曲线隧道控制点间距不应小于60m。
地下控制点应避开强光源、热源、淋水等地方，控制点间视线距隧道壁应大于0.5m。
每次向前延伸地下控制导线前，应从地下起始边开始进行延伸测量。
3、地下控制点布设完毕，在隧道贯通前应至少测量三次，地下控制导线的起始边应取第1条规定的平均值。
重合点重复测量坐标值的较差应小于30×d/D（mm），其中d为控制导线长度，D为贯通距离，单位为米。
满足要求时，应取逐次平均值作为控制点的最终成果指导隧道贯通。
4、地下控制点延伸测设，施工单位每次向前延伸新的控制点时，新控制点的测量成果必须经过监理单位检验复核，第三方复测审批。
施工导线延伸布设新点时，测量成果需报送监理检验。
5、对于控制测量、联系测量必须遵循“施工单位先测，监理单位检验复核，第三方复测审批”的原则，施工单位的测量成果必须经过监理单位、第三方审批合格后，方能用于指导施工。
二、盾构姿态及管片姿态测量1、盾构机姿态测量的内容包括平面偏差、高程偏差、俯仰角、方位角、滚转角及切口里程；管片姿态测量内容至少包括平面偏差、高程偏差。
2、盾构机姿态测量标志不少于3个，且标志点间距离应尽量大。
3、对于配备导向系统的盾构机，在始发前，必须利用人工测量的方法测定盾构机的初始姿态，成果应与导向系统测得的成果一致；在始发10环内，每一环都应对盾构机姿态进行人工测量；在盾构机正常掘进过程中，盾构人工姿态测量应在导向系统换站后进行；在到达接收井前50环内应增加人工测量频率。
浅谈盾构机掘进过程中的姿态控制
浅谈盾构机掘进过程中的姿态控制摘要：随着地铁项目的大力发展，越来越多的盾构机投入到隧道工程施工中，在各项目施工过程中经常出现盾构机偏离设计线路等问题，影响施工质量和进度，本文就影响盾构机姿态的因素、盾构机穿越不同地层的姿态控制和发生偏离后的纠偏措施等几个方面进行论述，使盾构机应用技术更加成熟的在不同环境中发挥作用，为社会创造更大的价值。
关键词：盾构机；姿态控制；纠偏中国北京自从在1969年10月1日开通了首条地铁以来，正在以令人咋舌的发展速度一步一步的迈入世界领先水平，从一无所有到走向海外，中国地铁不但促进了中国城市的发展，更赢得了全世界对中国制造的尊重，在这一历史进程中盾构机的应用和发展无疑起到了至关重要的决定性作用，社会在发展，盾构机的种类也日渐繁多，因此对盾构机的应用技术便有了更高的要求。
1 盾构姿态的影响因素笔者根据目前所在武汉蔡甸线地铁工程的实践经验，经过总结后得出影响盾构水平偏差及垂直偏差的因素有多个方面，主要有：① 现场地质方面；② 工程设计方面；③ 始发基座偏差；④ 操作手的操作水平和操作经验；⑤ 管片姿态；⑥ 注浆压力；⑦ 旋转角。
2盾构机姿态控制2.1盾构曲线段出洞的姿态控制⑴以洞门中心作为起始点，以加固区外边缘与隧道轴线间的交点作为终点，并且通过计算保证盾构及管片报表不会超标的前提下，采取以直线推进来代替盾构出洞段曲线推进。
⑵采用超挖刀调整盾构推进的趋势在推进时，可以通过超挖盾构小曲率半径内侧加固土体来达到盾构纠偏的目的。
超挖量的多少根据实际的纠偏效果，伸长或缩短超挖刀的伸出长度，并根据超挖刀的伸出长度调整刀盘转速。
2.2 盾构正常段姿态的控制正常推进段推进轴线控制主要有平面直线段推进轴线控制、平面曲线段推进轴线控制、纵坡推进轴线控制等，平面直线段推进姿态的控制，控制比较简单，只要考虑千斤顶行程差与盾构姿态的关系，平面曲线段推进姿态主要控制盾尾与管片间的间隙、左右油压差值及左右千斤顶长度差值。
盾构隧道施工测量
盾构隧道施工测量施工测量内容主要有：盾构机始发反力架定位测量、盾构机始发定位测量、盾构机自动导向系统的检查检验、盾构掘进时盾构姿态测量（自动导向系统的日常操作及护理和人工测量盾构机姿态）、隧道环片姿态测量。
盾构隧道洞内温度高、湿度大、不良地质及盾构机掘进时振动的影响，盾构机的实际位置与设计位置之间会有一定的偏差。
为了保证设计线路的准确复现，每隔一定的时间必须对盾构机的姿态和管片姿态进行测定，以便使盾构机和管片能正确归位。
一、始发托架的定位测量图11.2.1为某盾构机始发托架图，此构件是根据盾构机的外径尺寸预制而成的，并且整体吊装下井，几何尺寸在安装过程中可不考虑变形。
某盾构机始发台座的设计高度是590 mm，但是此尺寸最后是多少应根据洞门环实际中心而定。
洞门环的实际中心应在托架定位前进行重新测量，求得的实际中心若不大于设计限差，则可按照设计隧道中心线放样台座高程。
高程可用先定4个周边点（必要时也可增加中间2个点），再定其他各点的方法。
以轨面高程为准，高程中误差为±2 mm（见图11.2.2）。
台座平面设计值是 1 574 mm，此值应和高程一样一并考虑设计限差，中线中误差为±2 mm。
考虑到盾构始发后，盾构机有可能下沉，故在始发托架放样过程中整体抬高30 mm。
待台座完成后，放样出隧道中心线点3～4个，并且测量出混凝土浇筑后台座实际高程，根据此高程数据决定是否需要增设垫片，然后吊装托架放置台座上，依据设计测量托架的位置关系，做好调整工作，使托架实际位置与设计相符，托架定位后必须连接牢固且可以抬高2～3 cm。
由于始发托架的定位，存在定位后盾体（质量约300 t）放置其上且不能再移动的特点，盾构始发定位是否准确关系到盾构机开始掘进时，盾构机的实际中线和设计中线的偏差大小以及盾构机的掘进姿态是否理想等问题，所以应该给予足够的重视，就整个放样过程包括内业资料计算，都必须有相应的检查和复核，确保定位准确，一次成功，为顺利始发打好基础。
盾构隧道管片拼装点位为姿态的影响
管片拼装点位对姿态的影响0 绪言某城市地铁盾构区间共用两台土压平衡盾构机施工，隧道衬砌采用钢筋混凝土管片衬砌，每环采用六块，管片宽1．2m厚30cm，内径6．0m。
盾构机始发掘进不久，即发现盾构机的姿态很难控制，并且管片有规律性的漏水及挤碎。
为了查找原因，中外专家深入现场提出了多种见解，并使用了几种应对措施，最后找到了其真正原因是因为首次使用通用管片，管片拼装不合理，对管片拼装点位的选择缺乏经验造成的。
本文拟对通用管片封顶块位置的选择过程做一些简要叙述，以期对类似工程有所参考。
1 管片拼装方式本工程使用的是带有不同楔形量的螺栓紧固通用管片，管片形式分为L1、L2、B1、B2、B3、F六种，每块管片都有不同的楔形量，我们依靠这个楔形量来实现隧道的转向及盾构机的辅助控制，其中F管片的楔形量最小，拼装顺序如图1：2 F管片位置的选择在盾构机前进时，管片的拼装位置极其重要，对盾构机前进时的姿态控制很有效。
当管片与推进千斤顶接触平面不重合时，在千斤顶产生推力时管片即出现裂缝导致漏水，并且此时出现盾构机的姿态难以控制，很难遵循预定线路前进。
我们经过分析，施工时盾构机的总推力约为1100t，每个千斤顶的推力为50t，由于管片与推进千斤顶接触平面有个夹角，近似于线接触，管片混凝土的拉伸强度为50kg／平方厘米左右，而千斤顶产生的拉伸应力远远超过该值，由此判断管片开裂起因于千斤顶与管片平面不重合。
并且由于管片碎裂使得盾构机各个千斤顶不同步，导致很难控制方向。
所以应使管片与推进千斤顶接触平面尽量重合，这可以通过选择管片的拼装位置来实现。
在选择管片位置时，有两个参数需要考虑，一个是盾尾间隙的保证；另一个是管片平面走向趋势。
管片趋势相关的参数有：推进油缸行程，铰接油缸行程，管片平面位置，如图2。
由此我们就可以得到管片走向趋势：CH(水平走向趋势)=Fb—Fd；CV(垂直走向趋势)=Fa-Fc。
其中，Fa=Pa-Aa Fb=Pb-Ab Fc=Pc-Ac Fd=Pd-Ad当我们用管片的不同楔形量来使CH、CV为。
地铁盾构管片拼装技术
管片选型
之二：选型正确的判断标准
管片选型合理正确主要体现在以下几个方面： A）隧道轴线偏差很小，管片拼装的外观质量很好。 B）上下左右的盾尾间隙比较均匀。 C）推进千斤顶的行程差较小。
管片选型
之三：根据线路特点管片预排版
转弯环偏转角： θ=2γ=2arctgδ/D
线路曲线圆心角： α＝180L/πR θ＝α，将曲线半径R代
10.1 管片的拼装点位
转弯环在实际拼装过程中，可以根据不同的拼装点位来控制不同方向 上的偏移量。这里所说的拼装点位是管片拼装时K块所在的位置。管 片拼装点位为在圆周上均匀分成10个点，即管片拼装的10个点位，相 邻点位的旋转角度为36度。由于是错缝拼装，所以相邻两块管片的点 位不能相差2的整数倍。一般情况下，本着有利于隧道防水的要求， 都只使用上部5个点位。根据工程实际情况，选择拼装不同点位的转 弯环，就可以得到不同方向的楔形量（如左、右、上、下等）。下面 是管片左转弯环不同点位的楔形量计算表：
在对这环管片进行选型的时候，就应选择一环左转弯环且还要 有向上的偏移量。对照表1后得出，此环应选择左转弯环在1点 拼装。拼装完管片后掘进之前油缸行程的初始数据理论为：A 组（上）：454mm B组（右）：465mm C组（下）：453m D组（左）：450mm。这样左右与上下的油缸行程差值基本控 制在20mm之内，有利于盾构掘进及保护管片不受破坏。（如 果上述数据在左转弯曲线上，下一环管片仍安装一环左转弯环 管片，那么盾构姿态基本调整过来）。
左转弯环盾尾间隙调整量表
பைடு நூலகம்表2
点位
15点
14点
16点
13点
1点
12点
2点
盾尾间隙测量 结果
向左调整量 向右调整量 向上调整量 向下调整量
盾构(TBM)导向系统简介
一、导向系统简介
1、作用
（1）盾构姿态：盾构（TBM）掘进过程中，导向系统连续 测量盾构姿态数据，并显示在主控室电脑屏幕上；主司机按 照姿态数据调整盾构掘进参数，保证盾构按照隧道设计轴线 （DTA）精确掘进；
（2）纠偏曲线：操纵TBM从目前的偏差位置 沿纠偏曲线平滑地调整到DTA 上；
• VMT、ZED导向系统中，盾构的平面趋势 是在盾构中部位置，盾构轴线与DTA的夹 角。
• PPS显示的是盾构轴线与刀盘处切线的夹 角。
• 两者差值与曲线半径和盾构长度相关。
二、使用
5、断链
断链前后编辑相互重叠一段 距离的两个DTA文件，在重叠 段切换。
三、误差与错误
1、测量误差
影响因素——盾构结构形式、导向系统类型、激光靶或马达棱镜到 刀盘的距离、马达棱镜间距、盾构震动、管片位移、 管片旋转、全站仪精度和状态、测量环境（烟 尘、温差）、全站仪~激光靶距离等；
（3）管片选型：
一、导向系统简介
2、盾构姿态
一、导向系统简介
2、盾构姿态
一、导向系统简介
3、分类
(1)陀螺仪
日本GYRO
（2）三棱镜
上海力信
(3)两（三）棱镜
德国PPS
日本演算工房
上海米度 上海力信……
(4)激光靶
英国ZED
德国VMT 德国TACS
上海米度 上海力信
中铁装备 铁建重工
……
一、导向系统简介
二、使用
2、偏差超限
二、使用
3、姿态预调整
管片上浮——盾构姿态适当调低； 盾构或管片下沉——调高； 小半径曲线段——偏向曲线内侧； 盾构始发——割线始发、抬高姿态和趋势； 贯通前——对准贯通面前方的接收洞门。
盾构隧道管片拼装施工选型与排版总结
盾构隧道管片拼装施工选型与排版总结区间盾构结构为预制钢筋混凝土环形管片，外径6200mm内径5500mm 厚度350mm宽度1200mm在盾构施工开工前，应对管片进行预排版，确定管片类型数量.1) 隧道衬砌环类型为满足盾构隧道在曲线上偏转及蛇形纠偏的需要，应设计楔形衬砌环，目前国际上通畅采用的衬砌环类型有三种：①直线衬砌环与楔形衬砌环的组合；②通用型管片；③左、右楔形衬砌环之间相互组合。
国内一般采用第③种，项目隧道采用该衬砌环。
直线衬砌环与楔形衬砌环组合排版优缺点：优点一简化施工控制，减少管片选型工作量；缺点一需要做好管片生产计划，增加钢模数量。
盾构推进时，依据预排版及当前施工误差，确定下一环衬砌类型。
由于采用衬砌环类型不完全确定性，所以给管片供应带来一定难度。
2) 管片预排版1、转弯环设计区间转弯靠楔形环完成，分三种：标准换、右转弯环、左转弯环。
即管片环向宽度六块不是同一量，曲线外侧宽，内侧窄。
管片楔形量确定主要因素有三个：①线路的曲线半径；②管片宽度；③标准环数与楔形环数之比u值。
还有一个可供参考的因素：楔形量管模的使用地域。
楔形量理论公式如下:△ =D( m+n B/nR（D-管片外径，m:n-标准环与楔形环比值，B-环宽，R-拟合圆曲线半径）本次南门路到团结桥楔形环设计为双面楔形，楔形量对称设置于楔形环的两侧环面。
按最小水平曲线半径R=300m计算，楔形量^=37.2mm 楔形角P =0.334 °。
值得注意的是转弯环设计时，环宽最大和最小处是固定的，左转弯以K块在1点位设计，右转弯以K块在11点位设计，即在使用转弯环时，要考虑错缝拼装和管片位置要求。
2、圆曲线预排版设需拟合圆曲线半径为450m南门路到团结桥区间曲线半径值），拟合轴线弧长270m需用总楔形量计算如下:P 二L/R=0.6△总=(R+D/2) P - (R-D/2) P =3720mm由△总计算出需用楔形环数量:n1= △总/ △=100标准环数量为:n2= (L-n 1*B ) /B=125标准环和楔形环的比值为:u=n2: n1=5:4即在R=450圆曲线上，标准环和楔形环比例为5:4，根据曲线弧长计算管片数量，确定出各类型管片具体数量，出现小数点时标准环数量减1,转弯环加1。
地铁盾构管片在平、竖曲线上的排版探讨
铁盾构管片在平、竖曲线上的排版探讨隧道网(2007-4-6) 来源：隧道建设摘要：以沈阳地铁一号线为例，主要通过楔形环的设计，确定城市地铁盾构隧道在曲线上掘进时楔形环与标准环的配比，从而实现在各种曲线上管片环手动排版，可供施工人员参考。
关键词：楔形环标准环楔形量楔形角管片排版中图分类号：U455．91 文献标识码：B0 前言自19世纪盾构法诞生以来，盾构工法一直以其开挖引起的地层沉降小、施工噪音小、对环境影响小等诸多优点成为城市隧道施工的首选工法，应用非常广泛。
因此，如何优化衬砌环在隧道线路上的布置，使衬砌环曲线上布置的更流畅合理，减少结构渗、漏水的隐患，一直是许多工程人员在探讨的问题。
主要从盾构环在曲线上排布的方法出发，提出楔形环的楔形量确定方法和楔形环与标准环的配比确定方法，为工程人员提供参考。
1 管片设计现状纵观国内外各大城市地铁盾构区间所采用的管片类型，可以综合得出如下特点。
1．1管片厚度管片厚度主要取决于隧道的直径、埋深、地质条件、结构的设计使用寿命等控制参数，一般通过经验比较并结合结构分析方法来确定。
国内外相关资料表明：6 m直径左右的盾构隧道管片，厚度一般有250mm、300 mm、350 mm三个取值，详细见表1。
表1 盾构隧道管片厚度比较列表根据经验比较，国内盾构区间隧道管片厚度大都为300 mm或350 mm。
在软土地层中，一般为350 mm厚；在基底承载力较好的砂卵石地层中，一般为300mm厚。
在国外，一般为250mm或300mm。
譬如在日本，一般采用双层衬砌，初期支护管片厚度常取300mm。
因此从工程实践比较来看，对于沈阳地铁一号线(隧道埋深为20 m左右)，300 mm厚的管片能够满足结构受力要求。
1．2标准环管片宽据国内已建盾构区间隧道的情况，上海地铁一号线的环宽为1 000mm，广州地铁一号线的环宽为1 200mm，广州地铁二号线的环宽为l 500mm，南京地铁一期工程环宽为1 200 mm，北京地铁五号线试验段环宽为l 200mm。
盾构机的姿态控制及纠偏讲解
7、姿态偏离轴线调整推进千斤顶油缸压力和 行程逐步纠偏。
8、纠偏时要注意盾构机姿态，控制住设计轴 线中心±20mm以内，间隙要均匀平衡。
盾构姿态蛇行变化，主要是通过调整盾构分 区推力来实现的。盾构姿态调整，要在各种 地质情况下推力参数基础上，加大局部推力 或把另外两个或者三个方向的推力降低，来 调整姿态。。
5、在盾构机姿态控制中，推进油缸的形程控 制是重点。对于1.5米宽的管片，原则上推进 油缸的形程在1700-1800mm之间，形程差控 制在0~50mm之间。形程过大，则盾尾刷容
易露出，管片脱离盾尾较多，变形较大，以
导致管片姿态变差；形程差过大，以导致盾
尾与盾体之间的夹角增大，铰接油缸形程差
加大，盾构机推力增大，同时造成管片的选 型困难。
4、在曲线掘进时，管片易望曲线外侧偏移， 因此，一般情况下让盾构机往曲线内侧偏移
一定量。根据曲线半径不同，偏移量通常取 10-30mm。即盾构机进入缓和曲线和曲线前， 应将盾构机水平位置调整至0mm，右转弯掘 进逐步增加至+20mm，左转弯则调整至20mm。以保证隧道成型后与设计曲线基本 一致。
1）改变刀盘旋转方向
2）改变管片拼装左右交叉先后顺序
3）调整两腰推进油缸轴线，使其与盾构机轴 线不平行。
4）当旋转量较大时可在切口环和支撑环内单 边加压重
2、盾构机上下倾斜和水平倾斜 1）倾斜量应控制在2%以内 滚动角应控制在10mm/m,滚动角太大，盾构
机不能保持正确的姿态，影响管片的拼装质 量。可通过反转刀盘来减小刀盘的滚动角 2）通过应用盾构千斤顶逐步纠正 如果盾构机向右偏，可提高右侧千斤顶的推 力；反之亦然，如果盾构机向下偏，则提高 下部千斤顶的推力；反之亦然。
盾构技术-姿态控制要点
22
盾构直线掘进姿态控制
• 4、在盾构机姿态控制中，推进油缸的行程控 制是重点。对于1.5米宽的管片，原则上推进 油缸的行程在1850mm左右，行程差控制在0～ 50mm之间。
• 5、铰接油缸的伸出长度直接影响掘进时盾 构机的姿态，故减小铰接油缸的长度差，尽 量控制在30mm以内，将铰接油缸的行程控 制在40-80mm之间为宜。
用； • ⑺ 防止相邻管片纵缝两侧受力不同
12
盾构直线掘进姿态控制
推
21 22 1
20
2
进
19
3
油
18
46
6
示
15
7
意
14
8
图
13
9
12 11 10
13
盾构直线掘进姿态控制
• 方向控制要点： • ⑴ 控制基点：以盾尾位置为控制基点 • ⑵ 调节量控制：一环掘进调节6mm较为合理
• ⑤根据曲线的特点做好管片选型； • ⑥为防止盾构机抬头以及管片上浮及
向圆曲线外侧移动，通过自动测量系 统调整盾构机姿态为：垂直方向控制 在-30～-40mm之间，水平方向应控制 在曲线内侧20～40mm之间。
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盾构曲线掘进姿态控制
• 根据管片监测情况，如管片上浮量较大， 则垂直偏差可调整为-40～-50mm之间。 同时应加密自动测量移站频率，减少移站 后出现的轴向偏差。
步纠偏。 8、纠偏时要注意盾构机姿态，控制住设计轴
线中心±50mm以内，盾尾间隙要均匀平衡。
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盾构直线掘进姿态控制
• 盾构姿态蛇行变化，主要是通过调整盾构 分区推力来实现的。盾构姿态调整，要在 各种地质情况下推进参数基础上，加大局 部推力或把另外两个或者三个方向的推力 降低，来调整盾构姿态。 除了通过推力调整盾构机姿态外，还可以 调整盾尾间隙，如盾尾上半部间隙小就适 当加大盾尾上半部推力,推进油缸行程和盾 尾间隙相应跟着变大。