36.2楔形量计算法的盾构管片选型
盾构通用环管片选型技术
一、引言
目前国内地铁盾构隧道衬砌管片形式主要有普通环形式和通用环形式。 普通环形式包括标准环和左右转弯环，在直线段使用标准环，曲线段采 用左右转弯环，竖曲线则使用不同厚度的橡胶垫块拟合，需要设计和加 工直线、左转、右转以及特殊形式的圆环，由于转弯环的拼装点位是较 为固定的，从而不利于在隧道施工中对隧道轴线的精确控制。目前北京、 上海、广州、南京、杭州、天津、西安、哈尔滨等城市地铁采用普通环 管片型式。
mm×K21=1 52.80 m-1m7.（2 ≈24.8×172.=2 49.6 mm7.）1
-7.1
K12
-18.6
18.6
0
0
K13
-17.2
17.2
-7.1
7.1
K14
-13.2
13.2
-13.2
13.2
K15
-7.1
7.1
-17.2
17.2
三、通用环管片选型影响因素
如何在盾构掘进完成一环时通过盾构掘进施工参数进行通 用环管片选型？ 错缝拼装 盾尾间隙 推进千斤顶油缸行程差 管片姿态
7.1
-7.1
-17.2
17.2
K2
13.2
-13.2
-13.2
13.2
即沿半K径3 R=3001m7.2的曲线每-1前7.进2 1.2 m-，7.需1 要 24.87.m1 m 的楔形
量以抵K消4 因曲线所18产.6生的内外-1弧8.6长差。 0
0
本工K5程管片环在17平.2 面上的楔-1形7.2量有 37.27.1mm、 34-.73.61 mm、
管片成型轴线与设计轴线的夹角等于盾构轴线与设计轴线夹角加上管 片轴线与盾构轴线夹角。
盾构管片选型技术
不同的隧道工程所使用的管片的超前量是不 同的，超前量的大小在隧道管片设计上是最 重要的设计内容。一般超前量的大小起码要 能够适应隧道最小转弯半径的要求。但如果 超前量设计的过大，施工中很容易造成管片 错台和管片失圆，不但给管片拼装带来很大 困难，更影响隧道的防水和美观。
5 KL 6
CL BL BL
盾构机管片选型技术
目录
一、盾构机管片选型原则 二、盾构机管片选型依据 三、盾构机电脑管片选型
一、盾构机管片选型原则
管片拼装时，通过转弯环与标准环的组合来 适应不同的曲线要求。管片拼装时按照以下 以下两个原则： 第一，要适合隧道设计线路； 第二，要适应盾构机的姿态。 这两者相辅相成，通过正确的管片选型和选 择正确的拼装点位，将隧道的实际线路调整 在设计线路的允许公差±50mm内。
管片对圆曲线段隧道的拟合计算步骤如下：
θ=2γ=2arctgδ/D 式中： θ---转弯环的偏转角 δ---转弯环的最大楔形量的一半 D----管片直径 将数据带入得出θ=0.3629 根据圆心角公式： α=180L/πR 式中：L---一段线路中心线的长度 R----曲线半径，取400m θ=α，将之代入，取得L=2.282
根据盾尾间隙进行管片选型
如果盾尾间隙过小，盾壳上的力直接作用在管 片上，则盾构机在掘进过程中盾尾将会与管片 发生摩擦、碰撞。轻则增加盾构机向前掘进的 阻力，降低掘进速度，重则造成管片错台（通 过调整盾构间隙，可以大大减少管片错台量）， 盾构一边间隙过小，另一边相应变大，这时盾 尾尾刷密封效果降低，在注浆压力作用下，水 泥浆很容易渗漏出来，破环盾尾的密封效果。
同时也可以看出如果继续拼装标准环的话， 下部的盾尾间隙将会进一步减小。通常我们 以各组油缸行程的差值的大小来判断是否应 该拼装转弯环，在两个相反的方向上的行程 差值超过40mm时，就应该拼装转弯环进行 纠偏。
盾构机管片楔形量的简单计算
（ ７ ）
Ｌ ８ ）
向 就会和隧道设计轴线产生偏差。 文胡２ 庭义了主机趋势， 其实际就是
盾构机前后参考点的坐标差对前后参考点距离的比值。主机趋势与油 缸行程的关系为： ，
』 ） ＇ ｅ ｎ ｄ Ｉ ｆ ２ 、
由于推进油缸的行程差还应该与掘进前推进油缸 的行程有关 ， 因 ｊ 比 拭 行了改进 ， Ｔ ｒ ｅ ｎ ｄ：（ △ 一 Ａ 。 。 ） ／ Ｄ （ ３ ）
１影 响盾 尾间 隙的相关 因素
从文献［ ２ ， ３ ］ 可知 ， 我们通常将尾盾与管片之间的间隙叫盾尾间隙 ， 盾尾间隙是确定管片拼装位置的主要指标。影响盾尾间隙的主要因素 有推进油缸 ， 铰接油缸 ， 拼装点位， 管片质量 以及拼装操作手 的技术水 平等。 盾构掘进机是依靠推进油缸顶推在管片上所产生的反力向前掘进 的， 推进油缸一般按区域划分 ， 可分为上、 下、 左、 右四个区域。从域 的推进油缸的行程差值能够反映 出盾构掘进机与管片之间的空间位置关系，进而可以推算出下一掘进 循环盾尾间隙的变化趋势。管片的端面轴线应尽量与盾构掘进机 的轴 线重合， 以使推进油缸产生的推力能垂直地作用在管片的端面上， 这样 可以使管片轴向受力 ， 径向受力较小 ， 掘进时不会损坏管片。 １ ． １ 推进油缸行程差对盾尾间隙的影响。 图１ 是盾尾与管片的空间
一
为铰接油缸影响盾构机趋势的因子 △ 为推进油缸行程差 △ 为铰接油缸行程差 ３管片楔形量的简单计算 通过 以上分析可知，根据推进油缸行程差和铰接油缸行程差可以 反映盾构机的掘进趋势， 但是在实际的过程中， 推进油缸掘进前后的行 Ｌ ｆ １ ） 程差更能反映当前掘进的姿态 ， 因此对于公式（ ４ ） 中的推进油缸行程差 和铰接油缸行程差采用如下公式计算：
管片选型
隧道盾构法施工中的管片选型盾构法施工作为现代隧道施工比较先进的科学的方法，具有对围岩扰动小、速度快、作业安全、建成后投入运行早等优点。
在盾构法施工中采用预制钢筋砼块（管片）做为永久支护，或永久支护的一部分。
目前常用的是将管片分为左、右转弯环和标准环三种类型。
管片生产可以由专门从事砼制品的厂家提前制作，从而缩小施工用地、加快施工速度，特别对于城市中昂贵的地价、工期相对较短具有重大的意义，同时也使施工工厂化成为可能。
笔者根据从事盾构施工的经验和心得体会，对盾构施工中管片选型问题进行一下讨论。
一、管片与隧道线路隧道设计线路的特征决定了管片拼装成环后横断面的走向，同时也在总量上限制了管片在一个施工合同中的类型分布。
1、曲线地段曲线地段应根据线路的曲线要素、纵向坡度的大小、不同衬砌环的组合特征（楔形量、锥度、偏移量等）来决定要安装的管片类型。
线路所要求提供的圆心角：α＝180L／πR式中：L—一段线路中心线的长度；R—线路曲线半径。
K块（封顶块）不同位置时管片锥度的计算：β＝2arctg(δ×cosθ／2D)式中: β—管片成环后的锥度。
标准环为0。
δ—转弯环楔形量，即转弯环管片12：00时水平方向内外宽度差。
D—管片外径。
θ—K块所在位置对应的角度。
我们追求的是X环不同类型及封顶块的组合提供的锥度β′和X环管片长线路所需要的圆心角α相等的X环不同类型的组合，管片选型时应按这种组合为基准来实施。
如广州地铁二号线越三区间隧道盾构工程中左转弯曲线：R=399.863m, δ=50mm, D=6000mm, 通过计算L12+T+L1+T为最佳组合。
（备注：L12为左转弯12：00，T为标准环，装L1是满足线路为下坡及管片环与环间错缝拼装的要求。
）2、直线地段直线地段原则上装标准环，只是在适当的时候靠转弯环来完成线路的纵向坡度，以及调整盾构机掘进过程中偏移中线的纠偏量。
二、管片与盾构机姿态1、盾构机姿态决定管片选型盾构机姿态在某种程度上决定了管片选型。
管片选型与拼装
管片选型与拼装昆明地铁晓东村至世纪城站区间，沿途经过华洋五金机电城，雨龙村等，城中建筑多为二至七层结构。
我们在管片拼装时主要面临着350m小半径的难题，在管片选型我们要时刻注意油缸的行程与盾尾间隙，在推进的过程中还要考虑转弯对管片的损害。
在这个区间我们的管片采用的时候通用型管片，所以我们在管片选型时可以不用考虑选用左弯环、右弯环或者是通用环。
每一环共有6块管片，分别为B1\B2\B3\L1\L2\K块，管片的最小楔形量为零，最大楔形量为37.2mm。
盾构机共有16组油缸，其中K块由一个油缸顶着，其余每块由三组油缸顶着。
在盾构机推进的过程中盾体接着管片的反作用力前进。
所以管片的拼装决定着盾构机的姿态以及盾构机的走向。
管片是在尾盾进行拼装，所以在盾构机推进时，不合理的拼装会与尾盾有摩擦，有肯能将管片损坏。
所以在拼装管片时，管片应该尽量垂直于盾构机轴线，使盾构机的推进油缸的撑靴能垂直贴在管片上，这样可以使管片受力均匀，掘进时不会事管片破损。
同时也要兼顾管片与盾尾的间隙，使其控制在55mm，这样的缘由有以下两点：第一、盾尾间隙过大，在同步注浆时由于注浆的压力在3bar左右，浆液容易将盾尾脂冲破，造成漏浆，空隙填充不饱满，地面一起沉降；第二、盾尾间隙过小，盾尾上的盾尾刷紧贴管片，在推进过程中，盾尾刷在前进，容易将盾尾刷刮坏，造成漏浆，或者将管片损坏，在盾尾托出管片时地下水从管片破损处流进，后果不堪设想。
盾构机在推进时应该尽量根据设计路线进行掘进，避免产生不必要的偏差。
在实际掘进过程中，盾构机因为地质不均，推理不均等原因，盾构机的姿态经常会偏离隧道的设计路线，当盾构机在偏离设计路线进行纠偏时，要特别注意管片型号的选择，避免因为盾尾间隙过小造成管片的破损。
如果盾构机偏离设计路线时，在纠偏的过程中不要过急，为了保证盾尾密封，盾尾钢丝刷密封工作的良好，同时也为了保证管片的不受损坏，纠偏过程不应该有太大的调整，一环的纠偏值应该控制在8mm内，否则管片的便宜量跟不上盾构机的纠偏量，盾尾会挤坏管片。
362楔形量计算法盾构管片选型
362楔形量计算法盾构管片选型楔形量计算法作为盾构管片选型的一种方法，是一种相对简单而有效的方法。
在盾构施工中，楔形量是指盾构管片在施工过程中对地层的扰动程度，它与盾构施工的顺利进行和管片的选型有着密切的关联。
通过计算楔形量，可以选择适合施工地层条件的管片类型，从而保证盾构施工的质量和安全。
楔形量的计算方法主要包括体积法和位移法两种。
下面将分别介绍这两种方法的计算原理和步骤。
1.体积法：体积法是通过计算管片中位于土体中的楔形体积来确定楔形量的大小。
计算的步骤如下：(1)将土体按照盾构施工的步骤划分为一系列薄片，计算每个薄片的楔形体积。
(2)将每个薄片的楔形体积相加，得到总体的楔形体积。
(3)根据管片类型和楔形体积，选择合适的管片类型。
2.位移法：位移法是通过计算盾构推进时地层位移的大小来确定楔形量的大小。
计算的步骤如下：(1)分析盾构推进过程中地层的位移规律。
(2)根据地层位移与盾构推进距离的关系，计算出盾构推进过程中地层的总位移。
(3)根据总位移和管片类型，确定合适的管片类型。
在进行楔形量计算时，需要考虑以下因素：1.地层性质：地层的力学性质和稳定性是选择管片类型的重要依据。
常见的地层类型包括软土、弱固结土、黏性土等，每种地层类型对盾构推进的影响是不同的。
2.盾构机参数：盾构机的推进力、盾构机的外径等参数也会对楔形量的计算结果产生影响。
因此，在进行计算时需要准确测量和掌握这些参数。
3.管片类型：不同类型的管片具有不同的楔形体积和位移特征。
因此，选择合适的管片类型也是确定楔形量的重要因素。
通过楔形量的计算，可以根据施工地层的情况选择合适的管片类型。
合理选择管片类型可以保证盾构施工的安全和质量，提高施工效率。
同时，楔形量的计算方法也可以作为盾构施工设计和监测的参考依据，为工程的顺利进行提供支持。
城市轨道盾构隧道管片选型及技术要点
城市轨道盾构隧道管片选型及技术要点发布时间：2021-06-22T10:06:34.840Z 来源：《基层建设》2021年第8期作者：席鹏[导读] 摘要：在我国快速发展过程中，轨道交通建设在不断加快，轨道交通的建设有助于缓解城市交通压力，为中心城区与周边郊区提供联系通道。
中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司湖北省武汉市 430000摘要：在我国快速发展过程中，轨道交通建设在不断加快，轨道交通的建设有助于缓解城市交通压力，为中心城区与周边郊区提供联系通道。
根据城市对于地铁工程的要求，多采用快线A+型车，最高时速140km/h，施工中盾构隧道工程较为关键，普遍使用到内径5.5m的管片。
考虑到盾构施工的质量要求，有必要从工程实例出发，围绕管片选型、施工技术等方面做深入的探讨。
关键词：管片选型；拼装；楔形量引言在我国进入21世纪快速发展的新时期，经济在迅猛发展，社会在不断进步，地铁隧道工程施工工法主要包括明挖法、浅埋暗挖法以及盾构法。
其中明挖法隧道施工主要适用于场地开阔、地表建筑物稀少、地面道路交通要求较低的地区;浅埋暗挖法最初由王梦恕院士提出，适用于埋深较浅地铁隧道的施工作业，并在北京地铁复兴门折返线工程中成功应用;盾构法是一种能够适用于多种复杂水文地质条件的地铁区间隧道主流暗挖工法。
自18世纪英国在伦敦泰晤士河首次采用盾构工法修建隧道以来，经过近一个世纪的发展，盾构法隧道修建技术己发展成为几乎可以适用于任何水文地质条件的施工工法，并在公路、铁路、水利水电、城市轨道交通等多方面得到了广泛应用。
由于盾构法对施工区域环境扰动小、地层适应性强以及施工快速安全可控，己成为世界各国修建地铁区间隧道的主流施工工法，对于穿越江海等地表水体的水下隧道修建，盾构工法具有其天然优势。
1盾构法隧道的发展历史与现状目前我国经济持续快速发展，基础建设进程日益加快，城市地铁隧道、铁路隧道、公路隧道、引水隧洞、城市地下路等隧道及地下工程的建设正迎来高速发展期。
盾构管片选型和安装
盾构管片选型和安装在盾构法施工中，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。
选管片的规律如下图1：图1（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。
盾构隧道管片选型及拼装论述 陈永志
盾构隧道管片选型及拼装论述陈永志发表时间：2018-05-18T17:02:53.547Z 来源：《基层建设》2018年第3期作者：陈永志[导读] 摘要：目前盾构施工已遍及国内各省，盾构施工已成为一个巨大的市场。
中铁十二局集团第二工程有限公司 030032摘要：目前盾构施工已遍及国内各省，盾构施工已成为一个巨大的市场。
盾构施工过程中盾构管片的选型配置及拼装直接影响到成型隧道质量的好坏，在盾构施工过程中需把控好前期管片排版选型、盾构负环拼装基准环的安装精度、推进过程科学理论结合盾构姿态进行盾构管片合理化选型拼装，各因素有机集合施工才能铸造精品工程，以南宁地铁泥水盾构施工为列对管片选型及拼装进行详解。
关键词：楔形量；曲线段转弯环数量；基准环；油缸行程；盾构间隙1、工程概况创业路站～安吉客运站区间右线长1323.221m，线间距为14～18.7m，覆土11.4~27.7m。
在平面上，区间出创业路站后沿振兴路直线向东,并经R=2000和R=1200的圆曲线后直线进入安吉客运站；在纵断面上，区间右线由南向北分别通过YCK2+310.796～YCK2+360为2‰下坡（49.204m）、YCK2+360～YCK2+850为28‰下坡（490m）、YCK2+850～YCK3+100为13.372‰下坡（250m）、YCK2+100～YCK3+580为26.6‰上坡（480m）、YCK3+580～YCK3+634.017为2‰上坡（54.017m）进入安吉客运站，区间隧道设计为“V”形坡。
管片采用3A＋1B＋1C＋1K的分块方式，即每环管片分6个单元，3个标准块，2个邻接块和1个封顶块组成，管片间设橡胶止水带，衬砌环间采用错缝拼装。
管片分为两种，即标准环和转弯环，左、右转弯环为满足区间曲线施工和隧道纠偏时利用，标准环与转弯环配合使用就可以拼装各种线性的隧道。
管片的型号分为标准环（P）、左弯环（L）和右弯环（R），转弯环为单面楔形环，楔形量为38mm。
盾构管片选型分解课件
04 盾构管片安装工艺
管片拼装工艺流程
准备工作
检查管片质量、清理拼 装场地、准备拼装工具
等。
拼装管片
按照设计要求，将管片 逐块拼装成环，确保管 片之间的连接牢固、密
封性好。
注浆填充
在管片拼装完成后，对 管片之间的空隙进行注 浆填充，以确保隧道结
构的稳定性。
质量检测
对拼装完成的管片进行 质量检测，包括管片连 接、密封性、平整度等
定期检查与维修
定期对管片进行检查，发现潜在问题及时进行处理和维修。
06 盾构管片选型案例分析
案例一：某地铁盾构隧道管片选型
总结词
考虑因素全面、注重实际需求
详细描述
在某地铁盾构隧道项目中，管片选型需综合考虑地质条件、 隧道设计、施工环境及后期运营维护等因素。根据实际需求 ，选择合适的外径、厚度、混凝土强度等参数，确保隧道结 构安全、施工顺利进行。
案例二：某污水处理厂管片选型
总结词
注重耐久性、环保要求
详细描述
在某污水处理厂项目中，管片选型需充分考虑耐久性及环保要求。选择高强度、耐腐蚀 的材料，合理设计管片结构，提高整体稳定性。同时，注重管片接缝的密封性能，防止
污水渗漏，确保厂区及周边环境的安全。
案例三：某大型水利工程管片选型
总结词
注重稳定性、抗水压能力
管片养护与脱模
管片养护方式
根据气候条件和混凝土性能，选择适当的养护方式，如自然养护 、蒸汽养护等，确保管片的强度和耐久性。
管片脱模时间
根据混凝土的初凝时间和管片的形状尺寸，确定合适的脱模时间， 确保管片在脱模过程中不发生损坏。
管片养护与脱模注意事项
在养护和脱模过程中，应注意防止管片开裂、变形等问题，采取相 应的防护措施。
论文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]。
盾构管片选型
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。
所以，我们选择右转2点位或 左转8点位的管片，能最好的调 节管片轴向。 原管环轴线与新管环轴线 水平夹角=ΔL/6=3.72mm/m 原管环轴线与新管环轴线 垂直夹角=ΔL/6=5.12mm/m 拼装管片后： 新管环轴线与设计线路轴线 水平夹角=-1.75+3.72=1.97 新管环轴线与设计线路轴线 垂直夹角=11.25-5.12=6.13
1、管片分类 按材质分：钢管片、铸铁管片、钢筋混凝土管片 按管片适应的线性分类：普通楔形管片、通用管片 按连接方式分类：螺栓连接和榫槽连接
2、管片选型 是根据线路走向，通过管片型号和拼装位置的选择，以达到符 合隧道线路的管片组合。
3、管片安装 将已选好的管片按照设定的点位组装起来，形成一个整体的管 环，主要由盾构机管片拼装机实施。 4、管片选型与安装的重要性 管片选型正确与否、安装是否规范直接关系到盾构隧道是否会 发生错台。并导致渗漏水、管片破损等伴生现象。
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
海瑞克盾构机的管片选型
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。 如何计算管片轴线方向，需要： 1、盾构机的轴线方向（由盾构机自动测量度 管片厚度 管片外径 转弯环楔形量
1200mm 300mm 6200mm 37mm
管片内径 盾尾内径 转弯环截面 盾尾间隙
5500mm 6290mm 等腰梯形 45mm
上式表明，在800m的圆曲线上，每隔4.912m要用一环转弯环 ，管片宽度按1.2m计算，即在800m的圆曲线上，标准环与转弯 环的拼装关系为3环标准环+1环转弯环。
盾构施工法管片选型的拼装
二、管片表观几何尺寸特性
（一）管片外观尺寸计算
管片水平、垂直方向宽度尺寸计算
管片宽度
Kt管片顶部宽度最大值：kt＝1500＋19sinа
Kb管片底部宽度最大值：kb＝1500－19sinа
轴线
A—A角2θ，此角度可分成X（水平-θX）与Y（垂直-
A C
X X
Co C' Y 2 Y
a C"
X
θY），C，→C“的长度为L公式如下： A'
taX n l.c X 2 'o l s .s l.c 2 i.n 2 c oa o s ts a 2.n ca o
taY n l. c Y 2 'o s l.s l.c 2 i2 .n c oa o s tsa 2.c na os
－0.2935 （0.2935）
－0.3450 （0.3450） －0.3628 （0.3628）
（三）管片空间水平、垂直向角度变化计算另 一方法
上
左
新方向
旧方向
旧方向
下
竖直方向
2s in1 38.0s in
12000
新方向
右
水平方向
2sin138.0c os
12000
角度（1，2）的调整量是从上图的关系里按下列公
－11.74 （11.74）
0.3450 （0.3450）
－0.1121 （0.1121）
－22.34 （22.34）
0.2935 （0.2935）
－0.2132 （0.2132）
计算法则：
3
垂直向Y：下－上 水平向X：左－右
盾构管片的选型原则和拼装施工技术
盾构管片的选型原则和拼装施工技术（2018年6 月）一、管片的选型原则1、管片选型符合隧道设计线路；2、管片选型要适合盾构机的姿态；3、管片选型尽量采用ABA 的拼装型式；说明：1、管片选型如何符合隧道设计线路根据隧道中线的平曲线和竖曲线的走向，管片分为标准环、左转弯、右转弯三类。
直线上选标准环，左转曲线上选左转环，右转曲线上选右转环。
其中转弯环数量的计算公式如下：θ=2γ=2*arctg（δ/D）式中：θ——转弯环的偏转角δ——转弯环的最大楔型量的一半D——管片直径每条曲线上的转弯环个数为N=（α0+β）/θ式中：α0——曲线上切线的转角β ——缓和曲线偏角经计算本标段所需左转弯环131 环，右转弯环131 环根据圆心角的计算公式α=180L/（πR）式中：L——段线路中心线的长度R——曲线半径而θ =α，将之代入的到L=6.33m，所以在圆曲线上每隔6.33m 一个转弯环（N=6.33/1.5=4.2 环，即平均4.2环一个转弯环）。
经过实际计算，在缓和曲线上，也近似于6m 一个转弯环。
2、管片选型要符合盾构机的姿态管片是在盾尾内拼装，所以不可避免的受到盾构机姿态的约制。
管片平面尽量垂直于盾构机轴线，让盾构机的推进油缸能垂直地推在管片上，这样使管片受力均匀，掘进时不会产生管片破损。
同时也要兼顾管片与盾尾之间的间隙，避免盾构机与管片发生碰撞而破损管片。
当因地质不均、推力不均等原因，使盾构机偏离线路设计轴线时，管片的选型要适宜盾构机的姿态，尤其在曲线段掘进时更要注意。
3、根据现有的管模数量和类型，及生产能力现有管模四套，两套标准环管模，一套左转环管模，一套右转环管模，每套管模每天能生产两环管片。
为了满足每天掘进8~9 环的进度要求，用转弯环代替标准环，例如用一套左转环和一套右转环来代替两个标准环。
二、影响管片选型的因素1、盾构机的盾尾间隙的影响盾尾与管片之间的间隙叫盾尾间隙盾尾间隙是管片选型的一个重要的一个重要依据。
36.2楔形量计算法的盾构管片选型
行文区间左线管片选型一、曲线半径使用管片计算1。
转弯环偏角计算（左转）θ＝2×arctg（δ/D）＝2×arctg（18。
1/6000）＝0.3457°缓和曲线偏角β1＝45/（2＊1000)*180/3.14＝1。
2898°β2＝45/(2*1000）＊180/3.14＝1。
2898°圆曲线偏角α0＝αA－（β1＋β2）＝4.77°－(1.2898°＋1.2898°）＝2.1904°式中：A--平曲线的总转角缓和曲线中转弯环的数量N1＝β1/θ+β2/θ＝1.2898°／0.3457°＋1。
2898°／0.3457°＝7.46环≈8环左转缓和曲线中标准环的数量M1＝（l1＋l2)／1。
5－N1 ＝（45＋45)／1.5－8＝60—8=52环圆曲线中转弯环的数量N2＝α0/θ＝2.1904°/0.3457°＝6。
33环≈7环左转圆曲线中标准环的数量M2＝［Ls－（l1＋l2)］／1.5－N2＝[128.194－（45＋45）］／1。
5－7＝26—7=19环2.转弯环偏角计算 (右转）θ＝2×arctg(δ/D) ＝2×arctg（18.1/6000）＝0.3457°缓和曲线偏角β1＝45/(2＊1000)＊180/3.14＝1。
2898°β2＝45/（2＊1000)＊180/3.14＝1。
2898°圆曲线偏角α0＝αA－（β1＋β2)＝4。
6555°－(1。
2898°＋1.2898°）＝2.0759°式中：A--平曲线的总转角缓和曲线中转弯环的数量N1＝β1/θ+β2/θ＝1.2898°／0.3457°＝3。
7环≈4环右转缓和曲线中标准环的数量M1＝l1／1。
盾构管片计算模型的选择
盾构管片计算模型的选择1 前言随着我国地铁建设的蓬勃兴起，盾构法作为一种暗挖隧道的施工方法，以其地层适应性强、施工速度快、施工质量有保证、对周边环境干扰少等优点而得到了越来越广泛的应用。
从目前国内地铁区间隧道施工工法发展趋势来看，随着盾构法隧道延米造价的降低，其大有取代矿山法之势。
作为盾构法隧道的衬砌——盾构管片，其厚度、含钢量、混凝土强度等设计的合理与否，对整个盾构隧道工程造价影响甚大，而其合理性与管片采用的计算模型息息相关。
2 计算模型目前国内地铁盾构隧道衬砌均采用预制钢筋混凝土管片拼装而成，管片环普遍采用“3+2+1”的分块模式，即3块标准块+2块邻接块+1块封顶块，如图1所示。
管片块与块、环与环之间采用高强螺栓连接，同时为了增加空间刚度，减少管片变形量，管片环与环之间一般采用错缝进行拼装。
根据管片的构造特点，由于管片接头的存在，管片环的整体刚度被削弱，因此如何客观地评价管片接头的影响是各计算模型的关键。
针对管片接头处理方法的不同，管片计算模型主要有均质圆环模型、等效刚度圆环模型、自由铰圆环模型、弹性铰圆环模型四种。
图1：管片分块模式2.1 均质圆环模型（惯用计算法）该模型不考虑管片接头的影响，假定管片环为自由变形的弹性均质圆环，其接头具有和管片主截面同等刚度EI，如图2所示。
图2：均质圆环模型2.2 等效刚度圆环模型（修正惯用计算法）该模型考虑管片接头的存在使得管片环整体刚度的平均降低，折减系数为η（η≤1），即管片环是具有等效刚度ηEI，如图3所示。
进一步考虑到管片错缝拼装的影响，在根据等效刚度为ηEI的圆环计算得到内力基础上，将弯矩考虑一个增大系数ξ（ξ≤1），则管片主截面的弯矩为（1+ξ）M，管片接头弯矩为（1-ξ）M。
根据国内外大量地面管片错接头荷载试验结果，参数η大致取值为0.6~0.8，ξ大致取值为0.2~0.3。
此模型若取η=1，ξ=0则成为均质圆环模型。
因此该模型实际上是对均质圆环模型的修正。
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行文区间左线管片选型、曲线半径使用管片计算1. 转弯环偏角计算（xx）0= 2X arctjg S /D = 2X arctg()= 0.3457缓和曲线偏角p 1= 1.2898p2== 1.2898圆曲线偏角a= a—( p 1 p 2 = 4.77 - ( 1.2898 +1.2898 ) = 2.1904式中：A――平曲线的总转角缓和曲线中转弯环的数量N1= p 1/ 0 + 3=2/1.2898 /0.3457 + 1.2898/0.3457 =7.46 环〜8环左转缓和曲线中标准环的数量M1 =( 11 +12)/ 1.5-N1=( 45+ 45)/ 1.5- 8 = 60-8=52 环圆曲线中转弯环的数量N2= a 0/= 2.1904 /0.3457 =6.33 环〜7环左转圆曲线中标准环的数量M2=[Ls-(l1+l2)]/1.5-N2=[128.194-(45+45)]/1.5-7= 26-7=19环2. 转弯环偏角计算（右转）0= 2X arctjg S /D = 2X arctg()= 0.3457缓和曲线偏角p 1= 1.2898p2== 1.2898圆曲线偏角a= a—( p 1 p 2 = 4.6555 - ( 1.2898 +1.2898 ) = 2.0759 式中：A——平曲线的总转角缓和曲线中转弯环的数量N1= p 1/ 0 + 3=2/1.2898 70.3457 =3.7 环〜4环右转缓和曲线中标准环的数量M1 = 11 /1.5-N1=45/1.5- 4 = 30-4=26 环ZDK27+181.92--ZDK27+179.21有2 环为右转弯环。
纵断面坡度调整转弯环数量S1a= V/B= 2%o/ tg =环~1环曲线范围内坡度调整转弯环数量Sa= 37/202 x 1 爭纵断面坡度调整转弯环数量S1b= V/B= 24.2 %7tg =〜4环曲线范围内坡度调整转弯环数量Sb= 204/204 4 环纵断面坡度调整转弯环数量S1c= V/B= 5.9 %/tg 4 〜1环曲线范围内坡度调整转弯环数量S E 288/ 288 x 1 爭纵断面坡度调整转弯环数量S1d= V/B= 24%o/tg *4环曲线范围内坡度调整转弯环数量Sd= 220/220 x 4 爭纵断面坡度调整转弯环数量S1e= V/B= 2%o/tg il环曲线范围内坡度调整转弯环数量Se= 49.362/460 x 1 爭区间范围内坡度调整转弯环数量S=Sa+Sb+Sc+Sd +Se =1+4+1+4+1=环1左1 5 右6 转各半此曲线范围内转弯环数量N= N1 + N2+ S= 8 + 7+4 + 2+11= 32 环此曲线范围内标准环数量M = M1 + M2 —S= 52+19+26-11= 86 环二、直线段管片选型计算1. ZDK27+935.0—ZDK27+378.246区间直线段数量直线段普通管片用量（556.754-0.166）/1.5=371.06环〜37环2. ZDK27+250.05—ZDK27+226.920区间直线段数量直线段普通管片需用量环 -15环三、行文区间左线需要管片合计标准环86+371+15=472环转弯环32环（XX20,右转12）行文区间右线管片选型、曲线半径使用管片计算1. 转弯环偏角计算（XX）0= 2X arc© S /D = 2X arctg()= 0.3457缓和曲线偏角p 1= 1.2898p2== 1.2898圆曲线偏角a= a—( p 1 p 2 = 4.6722 - ( 1.2898 +1.2898 ) = 2.0926 式中：A――平曲线的总转角缓和曲线中转弯环的数量N1= p 1/ 0 + 3=2/1.2898 /0.3457 + 1.2898/0.3457 =7.46 环〜8环左转缓和曲线中标准环的数量M1 =(I1 +12)/ 1.5-N1=( 45+ 45)/ 1.5- 8 = 60-8=52 环圆曲线中转弯环的数量N2= a 0/%2.0926/0.3457 =6.05 环〜7环左转圆曲线中标准环的数量M2=[Ls－（l1＋l2）]／1.5－N2=[126.11－（45＋45）]／1.5－6= 24-6=18 环2.转弯环偏角计算（右转）0= 2X arctjg S /D = 2X arctg()= 0.3457缓和曲线偏角p 1 = 2.4568p2== 2.4568圆曲线偏角a0=aA-(p1+p2)=8.1395-°(2.4568+°2.4568)°=3.2259式中：A――平曲线的总转角缓和曲线中转弯环的数量N1= p 1/ 0 +8=2.4568 /0.3457 +2.4568/0.3457 =14.2 环〜1环右转缓和曲线中标准环的数量M1 =( 11 +12)/ 1.5-N1=( 60+ 60)/ 1.5- 14= 80-14=66环圆曲线中转弯环的数量N2= a 0/ = 3.2259 /0.3457 =9.33 环〜1环右转圆曲线中标准环的数量M2 =[ Ls—(I1 + 12)]/ 1.5-N2=[159.492—( 60+ 60)]/ 1.5—10=27-10=17 环3. 转弯环偏角计算( xx)0= 2X arct( S /D = 2X arctg()= 0.3457缓和曲线偏角(3 1 = 0.836032== 0.8360圆曲线偏角a0 a—( 3 1 3 2 = 3.5712 — (0.8360 +0.8360 ) = 1.8992 式中：A――平曲线的总转角缓和曲线中转弯环的数量N1= 3 1/ = 0.8360 /0.3457 =2.42 环〜3环左转缓和曲线中标准环的数量M1 = I1 /1.5—N1=35/1.5—3 = 23-3=20 环YDK27+179.215---YDK27+175.23出洞部分减去2环标准环纵断面坡度调整转弯环数量S1a= V/B= 2%o/tg 4环~1环曲线范围内坡度调整转弯环数量Sa= 37/202 x 1W环纵断面坡度调整转弯环数量S1b= V/B= 24.2 %/tg 4 〜4环曲线范围内坡度调整转弯环数量Sb= 204/204 x^ 4 环纵断面坡度调整转弯环数量S1c= V/B= 5.9 %/tg 4 〜1环曲线范围内坡度调整转弯环数量S E 288/ 288 x 1 爭纵断面坡度调整转弯环数量S1d= V/B= 24%o/tg *4环曲线范围内坡度调整转弯环数量Sd= 220/220 x 4 爭纵断面坡度调整转弯环数量S1e= V/B= 2%o/tg 4 ~1环曲线范围内坡度调整转弯环数量Se= 49.362/460 x 1 爭区间范围内坡度调整转弯环数量S=Sa+Sb+Sc+Sd +Se =1+4+1+4+1=环1 左1 5 右6 此曲线范围内转弯环数量N= N1 + N2+ S= 8+7+14+10+3+1仁53 环此曲线范围内标准环数量M = M1 + M2 —S= 52+18+66+17+20-11-2= 160 环二、直线段管片选型计算1.Y DK27+935.00- YDK27+548.681区间直线段数量直线段普通管片用量环-256^2. Y DK27+422.070- YDK27+392.039区间直线段数量直线段普通管片需用量〜2（环3. Y DK27+232.548- YDK27+210.232区间直线段数量直线段普通管片需用量〜1环四、行文区间右线需要管片合计标准环160+256+20+15=451环转弯环53环（XX23,右转30）综合分析：计算行文区间左线：第一直线段365 环标准环，左转弯环3 环，右转弯3 环。
缓圆段曲线26环标准环，左转弯环4环。
圆曲线16 环标准环，左转弯环9 环，右转弯环1 环。
圆缓段曲线26环标准环，转弯环4环。
第二直线XX15环标准环。
缓圆段曲线24环标准环，右转弯环8环。
计算行文区间右线：第一直线段250 环标准环，左转弯环3 环，右转弯3 环。
1 缓圆段曲线26 环标准环，左转弯环4环。
1圆曲线17 环标准环，左转弯环8 环。
1 圆缓段曲线26 标准环，左转弯环4 环。
第二直线xx20 环标准环。
2 缓圆段曲线33 环标准环，右转弯环7 环。
2 圆曲线13环标准环，右转弯环13 环，左转弯环1环。
2 圆缓段曲线33 标准环，右转弯环7 环。
第二直线xx15 环标准环。
3 缓圆段曲线18 环标准环，左转弯环 3 环。
考虑实际情况分析结果：直线段增加20%转弯环，曲线增加25%转弯环）行文左线：第一直线段：标准环，环左转弯，环右转弯。
缓圆段曲线：26 环标准环，左转弯环 4 环。
圆曲线：标准环，左转弯环，右转弯环。
圆缓段曲线：26 环标准环，左转弯环 4 环。
第二直线段：标准环，1左转弯环，2右转弯环。
缓圆段曲线：24环标准环，右转弯环8环。
392 标准，60左转弯，52右转弯。
始发：YDK27+935.00:加强环范围：左线联络通道中心：ZDK27+451.24 322.321.320.319---323.324.325.326为联络通道加强环B 型管片。
行文右线：第一直线段：环标准环，左转弯，右转弯。
1 缓圆段曲线：26 环标准环，左转弯环4 环。
1 圆曲线：标准环，左转弯，右转弯。
1 圆缓段曲线：26 标准环，左转弯环4 环。
第二直线段：标准环，左转弯，右转弯。
2 缓圆段曲线：33 环标准环，右转弯环7环。
2圆曲线：标准，右转弯，2 圆缓段曲线：33 标准环，右转弯环7 环。
11 /11第二直线段：标准环，左转弯，右转弯。
3 缓圆段曲线：18 环标准环，左转弯环3 环。
386 标准，56左转弯，62右转弯。
始发：YDK29+114.75:加强环范围：右线联络通道中心：YDK27+451.373；322.321.320.319 - 323.324.325.326为联络通道加强环B 型管片。
12 /11。