管片选型与管片安装技术.

左转环 纠偏量 水平 -8.9 -9.63 -8.9 -6.18 -3.69 0 3.69 6.18 8.9 9.63 8.9 6.18 3.69 0 -3.69 -6.18 竖直 -3.69 0 3.69 6.18 8.9 9.63 8.9 6.18 3.69 0 -3.69 -6.188 -8.9 -9.63 -8.9 -6.18
左转环 纠偏量(mm) 竖直 -36 -24 -12 0 12 24 36 48 12 24 36 48 36 24 12 0
-36
-24 -12 0
12
24 36 48
36
24 12 0
-12
-24 -36 -48
12
24 36 48
36
24 12 0
-12
-24 -36 -48
-36
-24 -12 0
由简单几何关系知
L0=n*Sk+m*Smax L=（m+n）*Sk Li=m*Sk+n*Smin θ=L/R=L0/(R+D/2)=Li/(
R-D/2) 整理得：

D （m ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ） Sk Rn

m （ S K S max） D n D R 2
以大连地铁201标为例
-36
-48 -36 -24
-12
0 12 24
36
48 36 24
-36
-48 -36 -24 -12 0 12 24 36 48
-12
0 12 24 36 48 36 24 12 0
36
48 36 24 12 0 -12 -24 -36 -48
12
0 -12 -24 -36 -48 -36 -24 -12 0
例2 盾尾间隙： 上部：70下部：85 左部：45右部：100

右转环 纠偏量 点位 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 水平 8.9 9.63 8.9 6.18 3.69 0 -3.69 -6.18 -8.9 -9.63 -8.9 -6.18 -3.69 0 3.69 6.81 竖直 3.69 0 -3.69 -6.18 -8.9 -9.63 -8.9 -6.18 -3.69 0 3.69 6.18 8.9 9.63 8.9 6.18 点位 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
曲线段管片选型的方法： 以R=300m的右转曲线为例 取1.2m小段，外圈边长L1， 内圈边长L2，L1-L2= 6000*1.2/300=24mm。 由于管片错缝拼装，无法保 证每环管片的纠偏量均为 24mm，则需将线路分为小 段，以小段为单位（不超过5 环），通过管片的不同点位 组合，保证平均纠偏量为 24mm每环即可。
盾构机轴向： 水平趋向：α1=（25-11）/4=3.5 垂直趋向：Ө1=（-21+39）/4=4.25
管片轴向与盾构轴向偏差： 水平夹角：α=(P3-P1)/5.7=(1766-1778)/5.7=-2 垂直夹角：Ө=（P4-P2)/5.7=(1749-1851)/5.7=-18
管片轴向与设计轴线水平夹角：α2= α1+ α=1.5 管片轴向与设计轴线垂直夹角 Ө2=Ө1+Ө=-13.75
δ=24
θ=2γ=2arctan（δ/D）=0.4584°
β=L/2R=0.1=5.7324° 曲线上右转环数量N=β/θ=12.5 经计算得出下表
盾尾间隙在盾构管片中所起到的作用： 盾尾间隙即指管片外壁与盾尾内壁之间的空隙，中铁15号盾尾 间隙理论最佳值为95mm。 中铁15号盾构机在盾尾上有一处加强环，高度超过盾尾50mm ，加强环的主要作用是确保盾尾的环向刚度，使盾尾不易变形，其 次是保护尾刷。 如果盾尾间隙如果过小，会导致管片受加强环的挤压而造成破 碎。所以在盾构管片选型过程中盾尾间隙要作为考虑的对象。一般 只有当盾尾间隙很小的情况下，盾尾间隙才作为选型的最重要的因 素考虑。 我工点在施工过程中一般以63mm为临界参数，当盾尾间隙低 于该值时，必须以盾尾间隙为要因进行选型。63mm~74mm为中 间参数，管片选型时，两者重要性各占50%，可综合两重因素考虑 。当盾尾间隙大于74mm时，选型以管片轴线作为最重要因素考虑 ，可不考虑盾尾间隙。
盾构机轴线为Z轴，管片轴向也分解为水平方向X竖 直方向Y，假设4个行程传感器油缸的长度为L1、 L2、L3、L4则: 水平夹角α=(L3-L1)/Lp1p3; 竖直夹角θ=（L4-L2）/Lp4p2
知道盾构机与设计轴线的夹角、管片与盾构机的夹角，则可计算出 管片与设计轴线夹角。 管片与设计轴线水平夹角α2 = α1 + α 管片与设计轴线垂直夹角Ө2 = Ө1 +Ө 管片选型就是要通过选择管片的型号和点位来使管片与设计轴线水 平夹角α2 、管片与设计轴线垂直夹角Ө2 向零靠近。
24
12 0 -12
-24
-36 -48 -36
-24
-12 0 12
24
36 48 36
3
4 5 6 7 8 9 10 11 12
3
4 5 6 7 8 9 10 11 12
-24
-36 -48 -36 -24 -12 0 12
-24
-12 0 12 24 36 48 36
24
36 48 36 24 12 0 -12
举例： 盾尾间隙： 上部：70下部：85 左部：95右部：100 盾尾间隙状态良好优先按照隧道 轴线选择管片。 VMT系统显示盾构机姿态： 前点:水平偏差25 垂直偏差 -21 后点:水平偏差11 垂直偏差 -39 油缸行程： P1行程传感器：1778mm P2行程传感器：1851mm P3行程传感器：1766mm P4行程传感器：1749mm
缓和曲线上转弯环管片位置的确定
考虑切线角β累计超过转弯环偏转角θ一半时，
即应该拼装一个转弯环，经计算可得出转弯 环的位置，但是本排版未考虑施工中的蛇形 纠偏。
例3
大连地铁201标300m右转缓和曲线：
a=150°56′20″
Ls=60
R=300 T=1176.304 YH=DK17446.286 HZ=DK17506.286
曲线段管片选型的方法：
以R=300m的左转曲线为例 取1.2m小段，外圈边长L1，内圈边长L2 ，L1-L2=6000*1.2/300=24mm。 由于管片错缝拼装，无法保证每环管片 的纠偏量均为24mm，则需将线路分为小 段，以小段为单位（不超过5环），通过 管片的不同点位组合，保证平均纠偏量为 24mm每环即可。 选取R15、P1管片组合，可消除垂直方 向的纠偏，同时可以将水平纠偏控制在 24mm/环，可以较好的适应300m的曲线 半径，基本可以消除因曲线纠偏问题造 成的管片错台。 但个别因盾构机姿态太差的问题除外。


盾尾间隙过小优先按照盾尾间隙的要 求来选择管片 选择R0或者L0 拼装后的理论盾尾间隙： 上部：70下部：85 左部：55右部：90 （纯理论值，与实际相差较大但是具 有指导意义）
缓和曲线上管片的选型方法 缓和曲线的概念
曲率半径从直线的曲率
半径（无穷大）逐渐变 化到圆曲线的半径R这 样的曲线称为缓和曲线。 性质：在此曲线上任一 点p的曲率半径与曲线 长度成反比，比例常数 C
右转环 纠偏量(mm) 点位 水平 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 36 24 12 0 -12 -24 -36 -48 竖直 -12 -24 -36 -48 -36 -24 -12 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 点位 水平
管片基本知识与 管片选型技术
中铁十局 ——王旭
一、管片基本知识
以大连地铁为例： 1、材料强度等级C50、抗渗等级P10. 2、衬砌外径6000mm、内径5400mm，管片宽度
1200mm，管片厚度300mm 3、衬砌环由1个封顶块（K块）、两个邻接块（L1/L2型）、 3个标准块（B型）组成。衬砌环向分6块，即3块标准块 （中心角67.5°）2块相邻块（中心角67.5°），一块封顶 块（中心角22.5°）为了满足曲线拟合施工纠偏的需要，管 片分三种，左转弯环、右转弯环、标准环。其中标准弯环不 具备拟合曲线和纠偏能力。左转弯、右转弯环是将封顶块置 于顶部的时候，管片所能拟合的曲线进行命名的通过与标准 环的各种组合来拟合不同曲线。 4、衬砌的链接，衬砌的环缝纵缝均采用弯螺栓连接，其中 每环纵缝采用12根螺栓，每个环缝采用16根螺栓，未设置榫 槽。 5、错缝拼装
右转环 点位 纠偏量(mm) 水平 36 24 竖直 -12 -24 点位
左转环 纠偏量(mm) 水平 -36 -24 竖直 12 24
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
12
0 -12 -24
当拼装左转1点管片后，原 管环轴线与新管环轴线水平夹 角=ΔL/6=-4mm/m
当拼装左转1点管片后，原 管环轴线与新管环轴线垂直夹 角=ΔL/6=4mm/m
根据上述计算管片轴向，则表明管片水平轴向与设计轴线基 本相近，下一环的调节重点是减小管片轴向与设计轴线的垂直夹 角。 右转环 左转环
点位 0 1 2 纠偏量(mm) 水平 36 竖直 -12 点位 0 1 2 纠偏量(mm) 水平 -36 竖直 12
标准环与楔形环
管片型号与点位的选择： 大连地铁的管片为六分块，共16点位，22.5°一个点 位。以封顶块所在位置，参考时钟进行点位编号，分别为 0、1、2、3、4、5、7、8、9、10、11、12、13、14、 15。
管片楔形量楔形角与路线的关系
假定在半径为R的圆曲线上
管片的中心弧长L外弧L0内 弧Li圆心角θ曲线偏转角a， 由m环标准环个n环楔形环 组成，其比例u=m：n，楔 形环的楔形量为δ 楔形角为β盾构外径D标准 环宽度Sk楔形环宽度 Smax=Sk+δ/2, Smin=Sk-δ/2
盾构管片选型
线路轴线是已知的，确保管片走向符合线路走向，即使得管片 轴线与线路轴线最大限度的拟合。 如何计算管片轴线方向，需要： 1、盾构机的轴线方向（由盾构机自动测量系统换算得来） 2、油缸行程差。
由盾构机自动测量系统数 据计算出盾构机的轴线：
盾构机设定有两个虚拟参考点： 前点、后点。前点在盾构机切口环 处、后点在盾构机中盾与尾盾的连 接处。盾构自动测量系统会通过测 量计算出盾构前点和后点水平和垂 直的偏差。通过偏差我们可以计算 出盾构机轴线的方向。即为盾构机 姿态。
R=300m，u=1:1， D=6m，Sk=1.2
则
δ=
(1.2 1.2 ） 6 2 300 3

δ=48mm，则β=δ/D=0.46°
二、管片选型的技术
原则： 确保管片的走向符合线路走向，且拼装后的管片满足盾尾间隙 的最低要求。 依据： 1、线路参数 2、盾构机的姿态与油缸行程 3、盾尾间隙
前点O1坐标:X1 ,Y1,Z1 其中X1是水平偏差、Y1是垂直偏差、Z1是 里程 后点O2坐标:X2 ,Y2,Z2 其中X2是水平偏差、Y2是垂直偏差、Z2是 里程 上述两坐标均由盾构机测量系统自动测量得出。 水平趋向、垂直趋向是角度值，数值以弧度来表示。 水平趋向α1= （X1- X2）/L L为前后点的距离，约为4米。 垂直趋向Ө1= （Y1- Y2）/L L为前后点的距离，约为4米。
24
12 0 -12 -24 -36 -48 -36
管片轴向与设计轴线水平夹角：α2= α1+ α=1.5 管片轴向与设计轴线垂直夹角 Ө2=Ө1+Ө=-13.75


所以，我们选择右转11点位或左 转3点位的管片，能最好的调节 管片轴向，但是11点不是常用的 点位，且不好拼装所以选择左转 3点。 原管环轴线与新管环轴线 水平夹角=ΔL/6=0mm/m 原管环轴线与新管环轴线 垂直夹角=ΔL/6=8mm/m 拼装管片后： 新管环轴线与设计线路轴线 水平夹角=1.5+0=1.5 新管环轴线与设计线路轴线 垂直夹角=-13.75+8=-5.75