盾构管片的选型和拼装2018.6
盾构管片选型与管片安装
能源成本
包括生产过程中所消耗的水、电、气等能 源的费用。
人工成本
包括生产工人、技术工人和管理人员的工 资和福利。
04 管片运输与存储
管片运输方式选择
01
02
03
04
陆运
适用于短距离运输，成本较低 ，但受道路和交通状况影响较
大。
水运
适用于长距离或跨水域运输， 成本较低，但需考虑船舶装载
和航道条件。
钢材管片
具有较高的抗拉强度和韧 性，适用于对变形有较高 要求的场合，如大型管道。
复合管片
由混凝土和钢材复合而成， 兼具两者的优点，适用于 各种复杂环境和工程要求。
管片尺寸选择
直径
根据盾构隧道的设计直径 和施工要求，选择相应直 径的管片。
厚度
根据盾构隧道的设计压力 和施工条件，选择合适厚 度的管片，以满足强度和 稳定性要求。
定期对安装现场进行安全检查，及时发现 和消除安全隐患。
06 盾构管片的发展趋势与展 望
新型管片材料的研发与应用
总结词
新型管片材料具有更高的强度、耐久性和抗腐蚀性能，能够满足更复杂的地质 条件和隧道工程需求。
详细描述
随着科技的不断进步，新型管片材料如高强度混凝土、合金钢、复合材料等正 在被研发和应用。这些新型材料能够提高管片的抗压、抗弯、抗剪切等力学性 能，增强隧道结构的稳定性和耐久性。
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管片生产工艺的改进与创新
总结词
管片生产工艺的改进与创新能够提高管片的质量和生产效率 ，降低生产成本。
详细描述
现代的管片生产工艺已经实现了高度自动化和智能化，如采 用数控机床、机器人等技术进行精确加工和组装。这些创新 的生产工艺不仅提高了管片的质量和精度，同时也减少了人 工干预，降低了生产成本和误差率。
地铁盾构隧道管片选型与拼装
地铁盾构隧道管片选型与拼装摘要：在盾构施工中因管片的选型和拼装不当而引起成型隧道管片破损及漏水现象是个普遍现象，结合西安六号线丈八六路站～丈八四路站区间右线的管片选型和拼装质量为研究对象，总结在施工过程中的经验说明了管片选型的原则，从管片不同拼装点位等方面叙述了施工中管片拼装要求。
关键词：盾构机、管片、盾尾间隙、盾构机姿态、油缸行程差1工程概况西安地铁六号线一期TJSG-7标丈八六路站～丈八四路站区间采用盾构法施工，右线区间长度1138.4m，最小曲线半径R=2000m。
区间隧道底部埋深介于17.14-24.52m之间。
隧道从丈八四路站西端以线间距14.0m坡度2‰出站后，以25‰的坡度下行，继续以14‰的坡度下行至区间最低点。
然后以20‰的坡度上行，最终以2‰的坡度进入丈八六路站。
2管片设计2.1本区间隧道管片采用C50P12预制钢筋混凝土管片，管片设计具体参数见下表：3管片选型的影响因素管片作为成型隧道衬砌、是隧道永久支护的一部分，会受到来自土层、地下水压力等特殊外力，如管片选型不当，会引起管片错台、开裂、隧道渗水，所以管片的选型至关重要。
选取管片主要需要考虑3方面的因素：（1）盾尾间隙；（2）推进油缸行程差；（3）铰接油缸行程差。
3.1管片选型首先要考虑盾尾间隙对管片选型的影响本工程采用小松TM614PMX-12号盾构机盾尾外径为6140mm、壁厚为40mm的圆柱形钢结构，管片的外径为6000mm。
假设拼装完成的管片中心轴线和盾尾的中心轴线重合时，则一周的盾尾间隙值为（6140-40*2-6000）=30mm，若拼装完成的管片中心轴线和盾尾的中心轴线不完全重合时，盾尾间隙就会发生偏差，盾尾间隙是管片选择的主要依据之一，当间隙过小，盾构推进过程中盾尾与管片发生摩擦，增大盾构掘进阻力，降低掘进效率，严重时损坏管片，造成隧道渗漏。
管片和盾尾通过盾尾刷密封，当盾尾间隙小于20mm，管片在拖出盾尾时，管片和盾尾刷密封会发生挤压，导致盾尾的密封效果减弱，造成盾尾浆液泄漏。
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。
2、盾构管片选型管片选型的原则有两个，第一：管片选型要适合隧道设计线路；第二：管片选型要适应盾构机的掘进姿态。
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[1]。
盾构管片的选型与安装
2、管片的堆放运输
（1）、管片出厂前逐片进行尺寸、外观的检测，不合格者不允许出厂。外观的 检测内容有： 管片表面光洁平整，无蜂窝、露筋，无裂痕、缺角，无气泡、无水泡， 无水泥浆等杂物；灌浆孔螺栓套管完整，安装位置正确。轻微的缺陷进行修饰，止 水带附近不允许有缺陷。
（4） 、盾构掘进往往有盾尾漏浆现象，当尾刷里进浆液时，在加大油 脂注入量的同时，盾尾间隙一定要调整均匀。否则进入尾刷的浆液一旦凝 固之后，就取不出来，这样以来，易损伤盾尾，损伤盾尾后更易造成漏浆， 漏浆后又造成尾刷破损，形成恶性循环。
三、管片选型原则
1、管片选型原则
管片选型的原则有三个： ①、管片选型要适合隧道设计线路； ②、管片选型要适应盾构机的姿态； ③、根据现有的管模数量和类型，及生产能力。
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。
管片排序时，要优化洞门的长度，洞门长度一般要求在400mm以上， 一环管片的长度是1200mm，在条件允许的条件下，通过调整始发负环的 位置，把隧道两端的洞门长度之和控制在1200mm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。
管片的选型和安装
目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
管片概况 管片特征 管片选型 管片拼装 管片拼施工中，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。
本隧道所选用管片类型为：外径6.0m，内径5.4m，管片厚度0.30m， 环宽1.2m，采用单层预制管片错缝拼装而成。衬砌全环由封顶块、两 块邻接块和三块标准块构成，管片砼强度等级为C55，抗渗等级为 S≥10。管片纵缝采用M24弧形螺栓连接，纵向管片间设10个弧形螺栓， 环向采用M27弧形螺栓连接，环向管片间设12个弧形螺栓，衬砌管片 纵、环向密封圈采用三元乙丙橡胶，螺栓孔和注浆孔密封垫圈采用膨 胀橡胶，在隧道变形缝部位弹性橡胶密封垫表面加贴一道遇水膨胀橡 胶条加强防水处理。
盾构管片选型与管片安装技术(修改)
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，海瑞克盾构机
盾尾间隙理论最佳值为75mm。
海瑞克盾构机在盾尾上有一处加强环，高度超过盾尾40mm，
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
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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（由盾构机自动测量系统换算得来） 2、油缸行程差。
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如何由盾构机自动测量系统数 据计算出盾构机的轴线：
海瑞克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。
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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
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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=-6.02mm/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=1.96mm/m
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盾构管片选型讲解
竖曲线上盾构环的排版
考虑到竖曲线用圆曲线拟合时，一般其半径都比较大，因此 在有竖曲线或平、竖曲线交叉段管片排版时，就不考虑竖曲线的 影响，只考虑平曲线的影响，至于因竖曲线而导致的累计误差， 则用石棉橡胶板等作嵌缝材料来调整和纠偏
管片拼装控制重点方法：
1、管片的运输保护，包括管片由管片厂到达施工场地运输，场地内倒运，管 片下井，管片运送至盾构机内、盾构机内轨道梁将管片吊装至喂片机上的所 有过程。 2、管片清理。包括吊装孔清理、管片表面清理、止水条清理。 3、盾构机盾尾内清理。 4、每环管片的第一片与上一环管片的对位必须准确。 5、当管片拼装第5片的过程中，测量剩余空间的大小，确保K块拼装空间。 否则极易导致K块得错台和破损。 6、按要求对螺栓进行三次复紧，可减少管片因拼装间隙较大时造成的管片面 之间的相对移位而造成的错台和渗水。
举例： 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：1788mm P2行程传感器：1767mm P3行程传感器：1760mm P4行程传感器：1739mm
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
管片长度 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。
管片轴向与盾构轴向偏差： 水平夹角：α=(P2-P1)/4=(1767-1788)/4=垂直夹角：Ө=（P1-P3)/4=(1788-1760)/4=7
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。
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。
盾构管片选择要点
盾构管片选择要点
盾构施工的关键部分之一是管片的选择。
通常在选择盾构管片时需要考虑以下几个要点：
材料的质量和强度：盾构管片的材料质量和强度直接影响到整个隧道的施工质量和安全性，因此应该选择质量优良、强度高的材料。
管片的尺寸和规格：根据盾构机的特点和设计参数来选择合适的管片尺寸和规格，以确保其与盾构机匹配。
管片的表面平整度：管片表面平整度对于隧道的质量和施工效率有着重要的影响，因此选择表面平整度高的管片可以降低隧道内部的水泥浆用量和加固程度。
管片的结构形式和连接方式：不同类型的盾构设备所用的管片结构形式和连接方式会有所不同，因此应该选择适合特定设备的管片结构形式和连接方式。
生产厂家的信誉度和服务质量：选择知名的生产厂家，能够保证管片质量和售后服务的质量，更好地保障施工安全和质量。
综上所述，正确选择盾构管片需要综合考虑施工工艺、机具设备、材料质量等多个方面的因素。
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。
盾构管片拼装
地铁盾构管片拼装通过1号车架的单轨梁、盾构与车架之间的双轨梁以及拼装机后部的喂片机构将管片从运送小车装运到拼装机下进行拼装。
管片拼装机型式为环齿式，可按顺时针和逆时针旋转220度，其轴向平移行程达800mm，以保证封顶块的嵌入。
拼装机工作时由无线遥控器控制，为防止无线系统损坏，另备有一套线连接的悬挂式控制器。
一、衬砌拼装方式1、隧道衬砌由六块预制钢筋混凝土管片组成，采用通缝拼装。
其中拱底块最重为3.75T，整环总重16.1T。
成环形式为小封顶纵向全插入式。
2、纵环向均采用M30双头直螺栓连接，环向螺栓每环12只，纵向螺栓每环17只。
连接件采用锌基铬酸盐涂层防锈处理，涂层厚度为6mm。
纵环向螺栓机机械性能等级为5.8级。
二、拼装前的准备工作（1）钢筋混凝土管片应验收合格后方可运至工地，管片在地面上按编号拼装顺序排列堆放,粘贴好管片接缝密封衬垫等防水材料, 管片接缝的连接件和配件、防水垫圈等的数量规格准备齐全，随管片运送至工作面。
（2）清除前一环管片环面和盾尾内杂物，检查前一环管片环面防水材料是否完好，如有损坏应及时采取修补措施，发现环面质量问题，必要时在新一环管片拼装时采用纠正措施。
（3）按有关盾构设备操作要求，全面检查拼装系统管片拼装机的动力及液压设备是否正常，确保拼装作业安全可靠。
三、拼装作业（1）将衬砌环拼装顺序列表提供给竖井工程师、盾构掘进机的操作者等；（2）钢筋混凝土管片拼装中，应保持盾构稳定状态，并防止盾构后退和已砌管片受损。
举重钳钳牢管片操作过程中，施工人员应退出管片拼装范围。
（3）钢筋混凝土管片拼装时应先就位底部管片，然后自下而上左右交叉安装，每环相邻管片应均布摆匀并控制环面平整度和封口尺寸，然后插入封顶管片成环。
（4）钢筋混凝土管片拼装成环时，其连接螺栓应先逐片初步拧紧，脱出盾尾后再次拧紧。
当后续盾构掘进至每环管片拼装之前，应对相邻已成环的3环范围内管片螺栓进行全面检查并复紧。
（5）拼装过程中选定各块管片位置，须缩回相应的千斤顶，形成管片拼装空间。
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。
浅析盾构管片的选型及拼装安全管控
浅析盾构管片的选型及拼装安全管控摘要：随着地铁的兴建，各项适用于地下的工法孕育而生，然而盾构机在建设地铁隧道的同时，也为其带来一定的安全问题。
由此，盾构施工的关键性工序，管片装配施工和安装发挥着重要的作用。
关键词：盾构；管片拼装；管片运输；地铁前言盾构法作为一种重要的地铁施工方法，得到了越来越广泛的应用。
盾构隧道的施工质量，特别是管片拼装质量，不仅影响隧道的外观，而且还会导致隧道内漏水。
地下工程对防水要求很高，如果管片装配质量得不到保证，将直接影响整个工程的使用。
一、管片的概念盾构管片是盾构施工中的主要构件，也是隧道的最外围支撑。
它具有抵抗土压力、地下水压力和一些特殊荷载的作用。
管片是盾构法隧道的永久衬砌结构，其质量关系到隧道的整体质量和安全，影响着隧道的防水性能和耐久性。
二、管片的类型管片是隧道预制衬砌环的基本单元。
管片的主要类型又总的分为三类标准块（A块）、邻接块（B块）、封顶快（K块），邻接块又分为B1、B2。
三、形状与规格根据隧道断面的成型形状，可分为椭圆形、圆形、矩形和双圆形。
管片规格见表1所示：注：本表给出的是常用规格，其他规格可由供需双方确定四、盾构选型的原则分段选择有三个原则：（1）分段选择应适用于隧道设计线；（2）分段选择应考虑盾构机的位置；（3）根据现有管模的数量、类型和生产能力。
1）管片选型要符合隧道设计线路：a.根据隧道的埋深高度以及地质条件，部分分为深，浅埋，埋在三类。
深埋、浅埋、中埋环的选择必须针对设计图纸严格按照要求进行。
b.根据水平曲线和垂直曲线，该段可分为三类：标准环、转弯和右转。
除了施工纠偏外，标准衬砌环主要应用于直线段，但在曲线段，标准衬砌环可以与左右转动的村庄衬砌环组合以模拟曲线。
2）管片的选型要遵循盾构机的姿态：管片在盾尾内安装，所以不可避免的会受到盾构机姿态的约束和限制。
在管片平面垂直于盾构机水平轴线时，首先让盾构机的推进油缸能垂直地推在管片上，这样不仅可以使管片受力均匀，而且在掘进时也避免了管片造成破损。
论地铁盾构管片选型
论地铁盾构管片选型发表时间：2018-06-04T16:06:52.547Z 来源：《基层建设》2018年第9期作者：杨孝嵩[导读]广东水电二局股份有限公司 511340世界经济的迅猛发展加速了城市化建设，城市人口和建筑密度的不断增加，加快了城市水电管网及轨道交通的建设。
在城市隧道施工中，由于地面及周边环境复杂，基本上都采用现在已经比较成熟的盾构法施工。
由于城市（重要）建构筑物、桥梁等较多，为节省投资资金，避免风险，保护建构筑物等，盾构隧道的曲线越来越多，半径越来越小，多管片的拼装质量要求越来越高，对管片选型技术要求也越高。
本文结合几个案例分析探讨盾构管片选型技术。
一、管片的结构与拼装形式过去，广州市盾构每环管片由六块管片组成（L1、L2、L3、B、C、K），分为标准环、左转弯、右转弯环，拼装时主要靠调节K块的位置来确定管片的转向，重而与设定的轴线进行耦合。
首先，介绍管片的点位的由来。
考虑管片的受力情况，一般采用错缝拼装的形式进行，由于管片的横向螺栓有十套，因此，管片通常的点位就按10个点位来区分。
如下图所示：图一图二管片的具体形式决定每块管片的角度，任意相邻两点所对应的夹角为36°（图一所示）。
但是，1点和11点中间夹着12点，那么，1点和12点的夹角就是18°，11点和12点的夹角也是18°，同理可证5点和7点的角度是18°。
其次，偏移量的计算公式。
从图二中可得转弯环的管片最大楔形量为38（mm），管片的外径是6000（mm）。
根据Tanа=38/6000=0°21′46.33″ ∵а=в可得到：∴偏移量=Tanв×1500=9.5（mm）通过计算结果得出转弯环的最大偏移量是9.5（mm）。
再次回到正面点位图，可以看出只有12点、3点、6点、9点的时候是最大偏移量的位置，而管片的点位中没有12点和6点，即得3点和9点位置是管片偏移量最大的位置（9.5mm）。
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管片的选型和拼装（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。
如果盾尾间隙过
小，则盾构机在掘进过程中盾尾将会与管片发生摩擦，增加盾构机向前的阻力和造成管片压坏引起隧道渗漏水,同时使盾尾密封效果减弱造成盾尾漏浆。
2、推力油缸行程和铰接油缸行程差对管片的选型的影响。
盾构机是依靠推力油缸顶推在管片上产生的反力向前掘进的，推力油缸按上、下、左、右四个方向分成四组，每一个掘进循环这四组油缸的行程的差值反应了盾构机与管片的平面位置之间的空间关系，可以看出下一个掘进循环盾尾间隙的变化趋势。
当管片平面不垂直于盾构机轴线时各组推进油缸的行程就会有差异，当这个差值过大时，推进油缸的推力就会在管片环的径向产生较大的分力，从而影响已拼装好的隧道管片以及掘进姿态。
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，就应该拼装转弯环来进行纠偏。
通过转弯环的调整左右与上下的油缸行程差值就控制在20mm以内，有利于盾构掘进及保护管片不受破坏。
铰接油缸可以被动收放，有利于曲线段的掘进及盾构机的纠偏。
同样铰接油缸的行程差也影响管片的选型。
这时应将上下或左右的推进油缸行程差值减去上下或左右的铰接油缸行程差值，最后的结果作为管片选型的依据。
三、管片拼装的点位和拼装顺序
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。
由于采取错缝拼装，所以相邻两块管片的点位见下表。
A01：A02 A04 A07 A09 A11
A02：A01 A03 A05 A08 A10 A03：A02 A04 A07 A09 A11 A04 ：A01 A03 A05 A08 A10 A05：A02 A04 A07 A09 A11 A07：A01 A03 A05 A08 A10 A08：A02 A04 A07 A09 A11 A09：A01 A03 A05 A08 A10 A10：A02 A04 A07 A09 A11
进行给所有的可能的后续管片评估打分，其中不利因素得分最少的一种类型胜出。
这就是程序建议的可拼装的最好的一环后续管片。
此时程序会沿已经计算好的纠偏曲线进行一次模拟掘进，预测当前掘进路径最可能的后续掘进路径。
接着程序对上面提到的各种影响因素可能出现的改变进行预测，然后把预测的上一管环作为参考管环，进行下一管环顺序的计算：先前预测到的第一环被作为预测下一环的理论参考管环，第二管环的选择过程同第一环的选择过程。
以下为VMT系统程序管片选择步骤：
➢在一环掘进快要结束时，当主千斤顶的行程大约为1700mm时，在现场值班的土建工程师对上一环管环的盾尾间隙进行手动测量。
➢当掘进结束且推进油缸仍在上一环管片时，则可通过选择“Survey Off”,可使VMT系统进入管片拼装模式，此时屏幕右侧的模式框中的模式从“Advance”转为“Ring Erection”。
➢利用“Next”或“F10”，转换功能键菜单，找到功能键“F4”即“Ring Builing”，出现管片拼装的主屏幕，在此处选择“Initial Values”(初始值)，在屏幕左下角输入盾尾间隙的值。
➢接着操作人员应当检查“Reference ring”的类型（上一环管环）是否正确。
如果其前面的操作无误，则此类管环应当是正确的。
现在选择按键“Acceptance”及“OK”键，返回到管片拼装主模式下。
➢此时在屏幕的中央就会显示上一环管环的信息。
➢按下“Calculate”则从当前位置开始计算一个新的纠偏曲线，计算完毕后，计算的结果显示在屏幕的中央。
如果对建议的管环满意，则可选择按键“Build”，进行管片拼装。
➢如果对建议的管环类型不满意，或现有管片的类型限制，则可对其进行更换。
首先选择屏幕中央要被替换的管环，接着从右栏中选定希望用的管片类型。
利用屏幕上的箭头执行替换操作。
➢如果一个管环是通过这种方式手动改变的，则管环类型号码的两边就会有“**”标识。
此时就会对纠偏曲线进行重新计算。
➢如果管片类型选择错误，后续管片就呈现红色警告。
➢当系统返回到“Advance”模式下的时候（拼装完毕，将要掘进下一环时），可看到屏幕右上角的管环号码已经增加一环。
4.2、人工计算选择管片
假定push rams (推进油缸)上：1850mm 下：1830mm
左：1820mm 右：1840mm
Articulation rams(铰接油缸) 上：80mm 下：70mm
左：62mm 右：75mm
盾尾间隙：上：65mm 下：80mm 左：60mm 右：90mm
上下：(1850-1830)-(80-70)=10mm
左右：（1820-1840）-（62-75）=-7mm
盾尾间隙：上：75-65=10mm，下：70-80=-10mm
左：75-60=15mm，右：70-90=-20mm
查表需要右转向下所以选择R2；
在进行管片选型的时候，既考虑盾尾间隙影响时，只有盾尾间隙接近警戒值（60mm）时，才根据盾尾间隙进行管片选型。
五、管片的运输和拼装的组织
管片的选择和运输关系到整个循环的时间，如何合理组织管片的选择和运输，对盾构掘进的效率可以得到很大的提高。
六、管片的选型和拼装的注意事项
6.1、管片的止水条的粘贴注意事项：
管片在防水处理前必须对管片进行清理，然后再进行密封的粘贴。
安装过程中彻底清除盾壳安装部位的垃圾和积水，同时必须注意管片的定位精确，尤其第一环要做到居中安放。
用管片拼装机将管片吊起，沿吊机梁移动到盾尾位置。
安装时千斤顶交替收回，即安装那段管片收回那段相对应的千斤顶，其余千斤顶仍顶紧。
管片安装把握好管片环面的平整度，环面的超前量以及椭圆度，还有用水平尺将第一块管片与上一环管片精确找平。
第二块管片与上一环管片和第一环管片大致对准后，先纵向压紧环向止水条，再环向压紧纵向止水条，并微调对准螺栓孔。
边拼装管片边拧紧纵、环向联接螺栓。
在整环管片脱出盾尾后，再次拧紧全部联接螺栓。