盾构隧道管片拼装技术

３２ 根 据推 进 油缸行 程 选用 管片 ．
尾拖动时管 片与 钢 丝刷 密封 会 发 生干 扰。因 此 ， 拼装 管 片之 在 进 的， 推进 油缸 按 上 、 、 、 四个方 向分成 四组 。而每 一个 掘 前 ， 下 左 右 必须对 上一环 管片 的上 、 、 、 下 左 右四个位 置盾尾 间隙进行 测 进循环 ， 这四组油缸行程的差值反映 了盾构机 与管 片平面 之间的 量 。如发现有一 方向上的盾尾间隙接近 ４ ｔ时 ， ０ｍｉ ｔ 就用转弯环对 空间关 系 ， 以看 出下一掘进循环盾 尾间 隙的变化趋势 。当管片 可 盾尾 间隙进行 调整 。调 整 的基本 原则是 ， 哪边 的盾尾 间隙 过小 ， 端面不 垂直于盾 构机轴 线时 ， 各组 推进 油缸 的行程 就会 有差 异 ， 就选择 拼装反方 向的转弯环。 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 拼装 １ 环左转 弯环 之后 ， 盾尾 间 隙将减 小 ， 左边 右边 盾尾 间 大的分力 ， 而影 响已拼装好 的隧道管 片以及掘进姿 态。如果继 隙将增大。同时 ， 从 通过不 同的拼 装点位 ， 还可 以调节上 、 下方 向的 续拼装标准环的话 ， 尾间隙将 会进一 步减小。通常 以各 组油缸 盾 盾尾间隙。如果此时盾构机在进行 直线段 的掘进 ， 则必须 注意在 行程的差值大小来判断是否应该拼装转 弯环 ， 在两个相 反方 向上 拼装完 １环左转 弯环后 ， 择适 当的时机 ， 拼装 １环右 转弯 环 选 再 的行程差值不小于 ４ １ 时 ， ０ Ｉ ｎＴ 就应该 拼装转 弯环进 行纠偏 ， ｌ 拼装 将之调整 回来 ， 则左边 盾尾 间隙将 越来 越小 ， 至盾尾 与管 片 否 直 １ ｌ 环 ０点位 的转 弯 环 时 ， 以使 左 、 两 组 的油 缸行 程 差缩 小 可 右
上式表明 ， ８ ０ｍ 的圆 曲线 上 ， 隔 ５ ０ ４ｍ要 用一 环转 在 ｏ 每 ．６
由于管片长度为 １ ５ｍ， ． 因此 ， ８ ０ｍ 的圆曲线上 ， 在 ０ 标准环 首先通过管片排 版 ， 了解 了整条线 路需 要 多少转 弯环 （ 括 弯环 ， 包
环标准环 ＋ 环转弯环。 １ 左转弯 、 右转弯 ）多少 标准环 ， ， 以及 曲线 段上 标准 环与转 弯环 的 与转弯环的拼装关系为 ３
中图分类号 ： ５ ．３ Ｕ４ ５ ４ 文献标 识码 ： Ａ
１ 工程概 况
云南金 河二级水电站 导流隧道 长 １２ ０１， ８ Ｉ该隧道 部分 为 曲 Ｔ
线， 曲线长度 ７２ １７ｍ， 向角 ａ＝４ 。５Ｏ 隧道采 用 Ｃ ０预 ０ ．６ 转 ３２ Ｋ， ５ 制钢筋混凝土管片 ， 管片内径为 ５４ ０ｍｍ， Ｏ 外径 为 ６０ ０ｍｍ， ０ 厚 度为 ３ ０ｍｍ， ０ 宽度为 １５０ｍｍ。管片采 用 ３ ０ Ａ＋２ Ｂ十１ 的分块 Ｋ 方式 ， 即每环 管片分 ６个单 元 ， 标准块 ， 邻接块 和 １个封 ３个 ２个 顶 块组成 ， 片间设橡 胶止水 带 ， 管 衬砌环 间采用错 缝拼装 。为满 足 曲线施 工和 隧道纠偏 的需要 ， 门设 计 了左 、 专 右转弯 环。管片 的型号分为标准环（ 、 Ｔ） 左弯 环 （ 和右 弯环 （ ， Ｌ） Ｒ） 转弯 环为 双 面
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第３ ３卷 第 １期 ２ ＯＯ７年 １月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣ兀 瓜 Ｅ
Ｖｏ ． ３ Ｎｏ １ １３ ．
．
Ｊｎ ２ ０ ａ ． ０７
・３ ７ ・ ０
文章编号 ：０ ９ ８ ５ ２ ０ ） １ ３ ７ ２ １０ — ２ （０ ７ ０ — ０ — ６ ０ ０
布置 方式 。曲线段施工 时 ， 采用标 准环与转 弯环配合 。盾构 区 间 ２ ２ 管 片选 型要 适应盾 构机 姿 态 ．
管片技术参数见表 １ 。
衰 １ 盾构区间管片技术参数衰
管片长度／ ｎ ｒ ｍ 管片厚度／ ａ ｒｎ ｏ 管片外径／ ａ ｗｎ 转弯环楔形量／ ａ ｒｎ ｒ ｌ ０ ０ ５ ３０ ０ ６ ｏ ０ ｏ ３ ８ 管片 内径 ／ ａ ｗｎ 盾尾 内径 ／ ａ ｗｎ 转弯环截面 盾尾间晾 ５４０ ０ ６１ ０ ５ 等腰梯形 盾尾内径减管片外径
所谓“ 盾构姿 态” 是指盾构机 的空间方位 和走 向、 管片是在 盾 尾内拼装 ， 以不可避 免地受到盾构机 姿态 的限制 。在实 际掘 进 所 过程 中， 盾构 机因为地质不 均、 力不均等原 因 ， 推 盾构机 的姿态经 常会偏离隧道设计线 路 ， 当盾 构机偏 离设 计线 路进 行纠偏 时 ， 要 特别注意管片 型号 的选择 ， 避免 因盾尾 间隙过小 而造成管 片破损
移传感器反映在显示 屏上 ， 过计 算各组 油缸 之 间的差值 ， 能 通 就
进行正 确的管片选型。
Ａ
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３ ｔ Ｂ
三。 ／
图 ２ 油 缸 分 区 图
３３ 根据 盾尾 间隙选择 管 片及拼 装 点位 ．
盾尾 与管片之间 的间 隙叫盾 尾间 隙。该盾构 机 的盾尾 内径
盾 构 隧 道 管 片 拼 装 技 术
王 林 民
摘 要： 通过云 南金 河二级水 电站导流隧道管片选型的实践 ， 介绍 了管片型号的选型原则 ， 从管 片的拼装 点位 、 片的选 管 用等方面 阐述 了引水隧道施工 中的管 片拼装技术 ， 使得隧道实际线路满足有关要 求。 关键 词 ： 管片拼装 ， 盾构机 ， 油缸行程
Ｄ四组 ， 分别代表 上 、 、 、 四个 方 向。油缸行 程 可 以通 过位 右 下 左
３ 管片 拼装 技术
３ １ 管 片的拼装 点位 ．
所谓“ 拼装点位 ” 是指 管 片拼装 时封顶 块所 在 的位置 。转 弯 环在 实际拼装过 程中 ， 以根据不 同的拼装点位来 控制不 同方向 可 上的偏移量 ， 过管 片不 同 点位 的拼装 ， 以控制 盾构 隧道 的曲 通 可 线走 向 ， 从而实现隧道 的调 向。 云南金河二级水 电站 导流 隧道 的管 片拼装 点位 为在 圆周上 均 匀分成 １ ０个点 ， 即管片拼 装的 １ 点位 ， ０个 相邻点 位 的旋 转角 度为 ３ ， 印。由于是错缝拼装 ， 以相邻两块 管片的点位 不能相差 ２ 所 的整数倍 。一般情 况下 ， 本着 有利于 隧道 防水的要求 ， 只使 用 都 上部 ５个点位 。根据 工 程实 际情 况 ， 择 拼装 不 同点 位 的转 弯 选 环 ， 可以得 到不同方 向的楔形量 。盾构 区间的管 片左 转弯环 不 就 同点位 的楔形量计算表如表 ２所示 。
裹 ２ 左转 弯环楔形量计算裹
点位 方向 右楔形量／ ａ ｔｎ ｒ 上楔形量／ ｎ ｎｎ 下楔形量／ ａ ｔｎ ｒ １ ０点 左 ３ ８ １ ９ １ ９ １ 点 左 ３ ． ４４ ７８ ．３ ３ ． ｏ２ ２ 点 左 ２ ． ４８ ０９ ．３ ３ ． ７１ ９点 左 ４ ４ ３． ３ ． ０２ ７８ ．３ ８ 点 左 ２ ． ４８ ３ ． ７１ ０９ ．３
１ 要适合隧道设计线路 ； ） ） ２ ຫໍສະໝຸດ Baidu适应盾构 机的姿态 。通 过正确 式中 ： — — 段线路 中心线 的长度 ； Ｌ Ｒ—— 曲线半径 ８ ０ｍ。 取 ０
而 ０ ， 之代入 ， Ｌ：５０ ４ｍ。 ＝ａ 将 得 ．６
２ １ 管 片型 号 的选择要 适合 隧道设 计 线路 ．
等 事故 。如果 盾构机偏 离设计 线路 ， 纠偏过 程 中不 要过急 ， 在 为 依照 曲线 的圆心角 与转 弯环产 生 的偏转 角的关系 ， 以计 算 了保证盾构机 的铰 接密 封、 可 盾尾钢 丝刷 密封工 作 良好 ， 同时也为 出区间线路 曲线段 的转 弯环与标准环的布置方式（ 图 １ 。 见 ） 了保证管 片不 受损坏 ， 盾构纠偏过程 中不 能有太大的调整量 ， 一
ａ＝ １ ０Ｌ Ｒ 。 ８
轴度 ， 避免盾尾密封刷受损 ， 也防止管片挤压二碎裂损坏 。 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两个原则 ： 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 ±５ 内。 ０ｍｍ
Ｏｎ ｍａ ｕ ａ ｔ ｒｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｍ￣ ｅ ｉ ｉ ｇ ｔｏ ｌｙ ｎ ｆ ｃ ｕ ｉ ｇ ｔｃ ｎ ｌｇ ｆｔ ｎ ｌｌ ｎ ｒ ｌ ｎ ｅ
ＬＥ ＮＧ ｏ Ｔａ
Ａ ｓ ａｔ ｎｈｒ ｏ ｈｇ ｍａ ｕａｔｒ ｇｔ ｈ ｉ ｌ ｅｕｒｍｅｔ ｄ ｔｕｔｒｌｈｒｃ ｒ ｏ ｅｌ ｕ ｒｌｙ ｔｅ ｕｈ ｒｎｒｄ ｃｓ ｈ ｎａ — ｂｔ ｃ：Ｉ ｇ ｔ ｆ ｉｈ ｎ ｆｃ ｉ ｅ ｎｃ ｑ ｉ ｎｓ ｎ ｒｃｕａ ｃａａ ｅｓ ｆ ｔ ｍｏ ｌ ｏ ｅ ， ｈ ａｔｏ ｉｔ ｕｅ ｔｅ ｌ ｒ ｈ ｕ ｎ ｃ ａｒ ｅ ａ ｓ ｔ ｓｅ ｄｔ ｌ ｏ ｎ
ｕ ｔ ｒ ｇ ｔｃ ｎ ｌｇｅ ｆｉ ｍａｎｐ ｒｓａ ｏ ｉ ｒｍｅ ｒｃ ｏ ｈｃｕ ｉ ｅｈ ｏｏ ｉ ｎ ｓｏ ｔ ｓ ｉ ａ ｔ ｓｂ ｇｅｆａ ，ｔａ ｔ ｎｍｅ ｈ ｎｓ ａ ｄｆｒ ｉ ｃ ａ ｉｍ ｎ ｏｍｗｏ ｋ，ａ ｄ ｐｏ ｏ ｅ ｒ ｎ ｒｐ ｓｓｗｅｄｎ ｌｉｇｄｅ ｅ ｔ ｏ ｒｉｕａｅ ａｅ ｍ ｎ ｓ ｆａｔ ｌｔ ｇ ｔ ｃ ｄ ｓｏ ，ｉ ｒｅ ｏｉ ｒｖ ｎ ｆｃｕｉｇｌｖ ｌ ｆｓｅ ｌ ｕｄｔｏｌｙａ ｄ ｔ ｏ ｕａｉ ｓａ ｐｉ ｔ ｎ． ｈ ｅ ｎ ｏｄ ｒｔ ｍｐ ｏ ｅｍａ ｕａ ｔｒｎ ｅ ｔｅ ｌ ｒｌ ｏｐ ｐ ｌｒ ｅｉ ｐ ｌａ ｉ ｅ ｏ ｍｏ ｅ ｎ ｚ ｔ ｃ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ ｔｅ ｕｄ ｔｏｌｙ，ｍａ ｕａ ｔｒｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ，ｆｒ ｙｗｏ ｄ ：ｓｅ ｌ ｌ ｌ ｍｏ ｒ ｅ ｎ ｆｃｕｉｇ ｔ ｎ ｌｇ ｃ ｏｍｗｏ ｋ，ａｔ ｕａｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｒｉ ｌｔ ｇ ｅｓ ｏ ｃ ｄ ａ
下 左 右 当铰接 油缸 个掘进循 环内盾尾间隙 的纠偏值 宜控制 在 ±８ｒｒ 内， ｌｌ 否则 转弯 器将 上 、 、 、 四个方 向 的行 程显示 在显示 屏上 ， ｒＩ 环管片的偏移量跟不上盾构机 的纠偏幅度 ， 盾尾 会挤坏管片。
的上下或左右的行程差值较 大时 ， 盾构机 中体与盾尾 之间产生一 个角 度， 这时应 当将 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的差值 ， 最后的结果作为选择管片的依据。 土压平衡式盾构机 ， 如图 ２ 示 ，０对推进油缸分 为 Ａ， Ｃ， 所 １ Ｂ，
收稿 日期 ：０ ６Ｏ —３ ２ ０ 一６２
作者简介 ： 王林 民（９ １ ）男 ， １ ７ 一 ， 工程师 ， 中铁十九局集团一公 司， 宁 辽阳 辽
Ｉ １０ Ｉ ００
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２３卷 月 第 ７ １ ３ ０ ０ 年 ０ 智
山 西 建 筑
对称楔形环 ， 楔形 量为 ３ ｍ。 ８ｍ
图 １ 标 准 环 与 转 弯 环 的 关 系 图（ 位 ：ｕ ） 单 ｎ ｎ
转弯环偏转角 的计算公式 ：
０：２７＝ ２ ｒ ｔ ｄ Ｄ 。 ａｃｇ ／
２ 管片型号的选择原则
衡盾构机施工 ， 盾构 机 的盾 壳 的铰接 结 构将 盾 构分 成前 后 两 该
为 ６１０ｒｎ ， ５ ａ管片外径为 ６０ ０ｒｒ， ｎ ０ Ｌ 因此 ， ｌｎ 在直线段施工时 ， 准 标 盾尾间隙为 ７ 瓶 。盾尾 间隙是 管 片选择 的依 据之一 。如果 间 ５Ｈ
隙过小 ， 则盾构机在 推进 过程中盾尾会 与管片 发生干扰 。轻则 增 右转弯环 的情 况与左转弯相 反 ， 就不 再列举 。通过管 片 这里 加盾构机 向前 掘进的阻力 ， 降低掘进 速度 ， 重则 盾尾将管片损坏 ， 不 同点位 的拼装 ， 可以实现隧道的调向。 就 造成隧道渗漏水或地表沉 。
段， 之间通过铰接装 置连接 ， 盾尾 可偏 转 ， 可保持盾尾和管 片的 同
— —
该隧道采用德 国海德瑞克公 司制造 的外径 ６２ ０ｍｒ 土压平 式 中 ：——转弯环的偏转角 ； ５ ｌ ｌ 日 转弯环 的最 大楔形量 的一 半 ；
Ｄ— —管片直径。 将 数据代入得 ： ＝０ ３ ２９ ０ ．６ 。 圆心角的计算公式如下 ：