管片楔形量计算

管片楔形量

一、管片楔形量计算

护盾式TBM（含盾构）在曲线段施工和蛇行修正时，需要使用楔形管片环，楔形管片环分为左转环及右转环。蛇行修正用楔形管片环的数量，会因工程区域内所包含的缓曲线和急曲线区段的比例、有无S形曲线等的隧道线路、影响TBM （含盾构）操作稳定性的周围围岩的情况而不同。通常，蛇行修正用楔形管片环数量大概是直线区间所需管片环数的3%～5%，可通过线形计算。

楔形量除了根据管片种类、管片宽度、管片环外径、曲线外径、曲线间楔形管片环使用比例、管片制作的方便性确定外，还应根据盾尾操作空隙而定。根据区间隧道线形，其最小半径为350m，建议曲线拟合采用楔形量38mm的楔形管片环，模拟线形采用标准环、左转环和右转环组合的方式。

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）结合青岛市地铁1号线工程具体情况，TBM施工区段线路最小曲线半径为350m，按最小水平曲线半径R=350m计算，楔形量△=38mm，楔形角β=0.3629°。

楔形量与转弯半径关系（如图7.8）的计算公式如下：

曲线中心

图7.8 楔形量与转弯半径关系图

根据圆心角的计算公式：

X＝180L/πR

式中： L——段线路中心线的长度(mm)，

R——曲线半径(mm)，

X——圆心角。

将圆心角公式代入得，

180×(1500-△/2)/[π×(R-3000)]=180×(1500+△/2)/[π×(R+3000)]简化得楔形量与转弯半径关系公式：

(1500-△/2)/(R-3000)=(1500+△/2)/(R+3000)

R=9000000/△

将管片拼装的最大楔形量△=38mm代入上式计算得此转弯环管片的理论最小转弯半径为：R=236842mm。

本工程盾构区间环宽1200mm的管片为满足曲线模拟和施工纠偏的需要，设计了左、右转弯楔形环，通过与标准环的各种组合来拟合不同的曲线。管片楔形量计算应考虑线路最小曲线半径、管片环类型、管片环排版方式、曲线拟合误差等因素，并留有一定的余量，以满足最小曲线半径段的施工要求。楔形环为双面楔形，楔形量为△=48.0mm，楔形角β=0.46°（0.008rad），楔形量平分为两部分，对称设置于楔形环的两侧环面。在标准环：楔形环按照1：1排版的情况下能满足R=300m的最小平面曲线半径。

在不同平面曲线半径下的楔形环与标准环的比例见下表：

R（m）300400500600700800100015002000楔形环：标准环1:13:53:71:33:113:133:171：93：37

二、参考一期刊论文，论文中对管片楔形量的计算有论述：具体可参照“小

半径曲线地铁隧道盾构施工技术”，作者：陈强。

三、管片的检算可以参考“小半径曲线盾构施工技术”中有关楔形量的检

算。

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