盾构通用环管片选型技术
盾构施工管片质量控制与选型技术要点(课件)
的管片，其转弯环数量远大于100环。
（2）在掌握这个计算方法后，对区间的曲线段进行管片用量比例的拟合，这 个就是管片生产计划的基础，在管片生产计划上也适当考虑用于调整姿态和盾尾 间隙的反方向转弯管片；在实际控制中，对于缓和曲线和圆曲线，要根据姿态、 间隙、油缸行程等对比转弯环的用量，尽量使管片的线性沿设计轴线拼装，这就 是保证管片质量最基础的思想和思路。
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管片选型的原则： 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 下面讲两种管片选型的方法： 一是盾构机与管片的状态结合曲线偏移量的选型方法； 二是盾构机与管片的状态结合管片与设计轴线趋向的选型方法。 在讲选型方法前，重点要说说盾尾间隙的重要性。
4、管片浮动严重，尤其是上浮严重，致使超限。
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1、始发阶段 （1）反力架的定位要准确，避免始发时造成人为的油缸形成差过大，焊接、 连接要可靠，确保反力架不移位； （2）开始安装负环之前，需要在盾构下部安装2根垫条，防止负环管片下沉； （3）副环管片安装后，在其管片与始发托架之间每侧加设两个木楔；两侧斜 三脚架上工字钢与负环管片之间加设2个木楔； （4）负环阶段出现姿态恶化，在铰接离开托架后开始纠偏，一般从-2环可以 开始纠偏，确保在0环时将盾构机姿态、盾尾间隙调整至良好状态； （5）根据联络通道位置反推正1环的拼装点位。
盾构施工 管片质量控制与选型技术要点
中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司 穆世旭
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成都地铁管片参数简介 施工过程中常见的质量问题及原因分析 盾构施工管片质量控制关键环节
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管片选型技术
管片拼装控制重点 盾构施工质量控制管理 一些值得继续探讨的问题
管片选型技术
▪ 但实际拼装过程中不存在12点与6点拼装点位，而
且一般情况下，本着有利于隧道防水的要求，都只 使用上部6个点位。
管片选型要适应盾构机姿态
▪ 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，所以不可避免 地受到盾构机姿态的限制。
▪ 实际施工中盾构姿态失控的主要有两种表现： ▪ 一是使盾构主机偏离DTA， ▪ 二是使盾尾间隙局部变小。
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。
▪ 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。
▪ 德国海瑞克公司的土压平衡式盾构机， 20组推进油缸分为A、B、C、D四组，分 别代表上、右、下、左四个方向。
▪ 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
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向左上方倾斜。在对这环管片进行选型的时候， 就应选择一环左转弯环且还过小，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。
盾构机管片选型和安装
盾构管片选型和安装林建平在盾构法施工中，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客～大区间的实际施工情况，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。
（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。
管片排序时，要优化洞门的长度，在广州洞门长度要求在400mm以上，一环管片的长度是1500mm，在条件允许的条件下，通过调整始发负环的位置，把每节隧道两端的洞门长度之和控制在1500mm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。
管片选型技术
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。
但实际拼装过程中不存在12点与6点拼装点位，而 且一般情况下，本着有利于隧道防水的要求，都只 使用上部6个点位。
管片选型要适应盾构机姿态
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，所以不可避免 地受到盾构机姿态的限制。 实际施工中盾构姿态失控的主要有两种表现： 一是使盾构主机偏离DTA， 二是使盾尾间隙局部变小。
衬砌管片
管片按其材料可分为钢筋混凝土管片和金属 管片，其中钢筋混凝土管片应用的更广泛。 管片按其形状可分为标准环和转弯环两种。 标准环和转弯环可以按照不同的组合形式拟 合出不同半径的曲线隧道。
隧道设计轴线（DTA）
在理想的情况下，主机是严格按照DTA向前 掘进的，主机的前后产考点应该都位于DTA 上。如果DTA为一段直线，每掘进一环推进 油缸向前推进相同的距离，如果DTA为曲线， 掘进时位于曲线外侧的油缸就会比内侧油缸 距离长一些，在曲线内外两侧的推进油缸上 产生行程差，否则管片的走向就会和主机的 走向偏离。
管片的标准环和转弯环
标准环与转弯环的不同之处在于从拼装好的一整环 管片的顶部看，标准环在平面上的投影为一矩形， 而转弯环在平面上的投影为对称的梯形，梯形长边 比短边长38mm。在管片拼装时，如果正在安装的 一环为转弯环，且转弯环中的楔型块的位置处于隧 道的正上方，这时隧道腰部两侧将会产生衬砌长度 的不同，这种长度的不同称为超前，它的数值称为 超前量。如上介绍的管片，每拼装一环将会在隧道 腰部两侧产生38mm的超前量。
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。
地铁盾构隧道管片选型
将数据代入得θ =0.458 根据圆心角的计算公式： a＝180L/∏R 式中： L－一段线路中心线的长度； R－曲线半径，取1000m 而θ = a 将之代入，得出L＝7.994m 上式表明，在800m的圆曲线上，每隔7.994m要用一 环转弯环，管片长度为1.2m，就是说，在800m的 圆曲线上，标准环与转弯环的拼装关系为6环标准 环＋1环转弯环。
调整的基本原则
哪边的盾尾间隙过小，就选择拼装反方向的 转弯环。在不同点位拼装一环左转弯环的盾尾 间隙调整。如此时盾构机在进行直线段的掘进， 则必须注意在拼装完一环左转弯环后，选择适 当的时机，再拼装一环右转弯环将之调整回来， 否则左边盾尾间隙将越来越小，直至盾尾与管 片发生碰撞。如盾构机处于曲线段，则应根据 线路的特点进行综合考虑。
1、 管片选型要适合隧道设计线路
当一个盾构工程开工之前,就要根据设计线路 对管片作一个统筹安排,通常把这一步骤叫管片 排版。通过管片排版，就基本了解了这个线路 需要多少转弯环（包括左转弯、右转弯），多 少标准环，曲线段上标准环与转弯环的布置方 式。现根据北京地铁四号线二十标段工程颐和 园 --- 北宫门区间的管片排版, 其简要技术参数 如表1所示。
2) 盾构机掘进 盾构机应尽量根据设计线路进行掘进，避免产生 不必要的偏差，这样基本可以根据管片排版进行管 片拼装，也有利于管片按计划进行生产。如果盾构 机偏离设计线路，在纠偏过程中也不要过急，否则 转弯环管片的偏移量跟不上盾构机的纠偏幅度，盾 尾仍然会挤时间坏管片。
目前，有些较为先进的盾构机上配备的自动测量系 统已经有了自动进行管片选型的功能。但该系统还不 是很完善，所以在实际的管片选型的过程中，还需要 人工进行复核和修正。 在盾构工程中管片选型是一项较为复杂且极为重要 的工作，对此应该认真对待，一旦选型失误，将会对 隧道质量产生重大影响。
盾构施工转弯环管片选型
・６ ． ２１
盾构施工转弯环管片选型
李 鹏 冲 １ ， ２
（、 １ 中铁 隧道 集团股份有限公 司长沙地铁项 目部，湖南 长沙 ４ ０ ０ ２ 河南工业 大学 ， 南 郑州 ４ ０ ０ ） １０ ０ 、 河 ５ ００ 摘 要： 结合工程实例 ， 介绍盾构施工转弯环 管片选型原则 ， 阐述其在地铁 盾构施 工中的应 用及 实施 ， 供类似工程借 鉴。 关 键 词 ： 构 ； 弯 环 选 型 ； 构 间 隙 盾 转 盾 地铁工程施工中， 盾构施工拼装成环的管片直接成为隧道的最终衬 砌， 成型管片的防水质量和外观质量成为影响隧道质量的直接因索； 因此 盾构施工对管片拼装质量的要求很高 ， 在掘进控制和管片选型时要采取 各种措施防止管片出现大的错台、 破裂和渗漏。
图 １
系为 （８ 一 ｌ ）１ ， ９ ２ ５ ５ ： 即 环标准环 ：０ ５ ． １ 环转弯 环。 实际 拼装 中要考虑 到线
＝ 三 ｊ 兰三 互 。 。 。交 妻 。 。。 兰 三 。 二 二。
路坡度和盾构机蛇行以及管片楔形量不能 ｌ０ Ｎ用等因素 ， Ｏ％ 应适当增 加转弯环 。 ． ２ ２盾构机趋势 、 ２ 油缸行程差和盾尾间隙的关系。 盾构机的趋 势实际就是主机前后参 的坐标差对前后参考点距离的比值。海瑞克 盾构机前后参 自距离为 ６ 。 ｍ 主机趋势与油缸行程的关系为： 趋势变 化值 ＝油缸行程差的变化量 ／ 油缸安装直径 ｆ ｍ）当油缸行程比较大 ５ ． ７ 时， 安装的管片对盾尾间隙会产生相当明显的影响。例如， 主机左右油缸 图２ 行程差变化量为 ６ ｍｍ， ０ 现在安装一环标准环， 则油缸行程较小—侧的盾 Ｂ 尾间隙就会减少 ６ ｒ １ ｉ ／． ｍ １ｍｎ因此 ， ０ ｍ＊． ５ ７ ＝ ６ ｒ， ａ ｓ ｎ 油缸行程与盾尾间隙 之间有—个简单的近似公式盾尾间隙变化量 ＝油缸行程差的变化量 ，。 ４ Ｃ ＾ｌ 以本工程隧道施工为例， 根据本工程质量管理条例规定 ， 管片每环纠偏量 不得大于９ ｍ 即盾尾间隙变化量最大值为 ９ ｍ ａ ｒ ， ａ ｒ 。油缸行程差的变化值 ＾己 为 ９ ４ ６ ｍ， ＂＝３ ｍ 趋势变化值为 ３ ／． ６ ％ ， ６５ ＝ ． 。即每环趋势变化值不得大于 ＇ ７ ３ Ａ３ （ ％， 。实际控制中以５ 空 ３ ％ 制标准。．３曲线段掘进过程中盾尾间隙的 ２． ２ 管片分块图 左转弯环展开图 标准环展开图 右转弯环展开图 变化。 ｆ 殳盾构始终沼设计轴线的割线前进 ， 油缸撑蝌 位于设计
地铁盾构法施工管片的选型及探讨
隧道盾构法施工中的管片选型1 概述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、施工速度快、作业安全、隧道建成后投入运行早等优点。
盾构法隧道施工中采用预制拼装块（管片）做为永久支护，或永久支护的一部分。
管片一般分为左、右转弯环和标准环。
可以由专门从事砼制品的具有较高水平的厂家提前制作，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。
2 影响管片选型的主要因素2.1隧道设计线路隧道设计线路各要素的特征原则上决定了管片拼装成环后横断面的走向，也在总量上限制了管片在一个施工合同中的综合类型分布。
2.1.1曲线地段曲线地段线路的曲线要素、纵向坡度的大小、不同衬砌环和组合特征（楔形量、锥度、偏移量等）决定了要安装的管片类型。
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。
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。
2.1.2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离中线的偏移量。
2.2盾构机姿态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。
我们在选择要安装的管片类型时，一定要考虑盾构机的趋势、盾构机偏移中线在水平和竖直方向的程度，以及计划要在以后几环中调整盾构机到隧道中心线上。
比如盾构机竖直方向偏移中线16mm，每环L使下一环向下低头4mm,10才能调整过来,但此时一定还要同线路的水平特性、盾构机则最少需要4环L10上下趋势等相结合。
2.3盾尾间隙管片安装是在盾尾壳体的支护下完成，安装完的管片应该处于盾尾的正中央，也就是说，管片外壁和盾尾内壁之间的孔隙是匀均的。
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。
盾构施工管片质量控制与选型技术要点
盾构施工中常见的质量问题主要围绕管片的外观质量和线性控制，管片质量问 题主要分为错台、破碎、渗漏水三类，线性控制的问题主要表现在成型隧道的轴线 与设计轴线偏差超限。
管片质量问题虽然表现为三类，但产生问题的原因往往是相同的，甚至这些问 题不是单一出现，产生这些问题最主要的原因就是管片选型不当、盾构间隙不足和 管片拼装控制不严；成型隧道超限的问题更多出现在施工程序管控不严，技术管理 不严谨。
4
点位
1点 2点 3点 4点 5点 7点 8点 9点 10点 11点
左转环
楔形量：mm
水平
垂直
-36.14 11.74
-22.34 30.74
0
38
22.34 30.74
36.14 11.74
36.14 -11.74
22.34 -30.74
0
-38
-22.34 -30.74
-36.14
-11.74
（a）标准块 （b）邻接块
（c）封顶块
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成都地铁管片基本参数为外径6m，厚度0.3m，幅宽1.5m或1.2m，转弯环楔
形为等腰梯形，楔形量为38mm，封顶块（K块）与最小或最大楔形量位置为90°
关系，以右转管片为例，K块在12点是，最小楔形量在3点，最大楔形量在9点。
右转（ 点）
管片转弯示意图
右转管片楔形量示意图
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楔形量计算： 圆曲线上某段（截取圆环的其中一段），其圆心角为： α=（L/2πR)*360=180L/ πR 具体到单环的楔形量，也就是在圆环上取一环管片的宽度，圆心角α是等于单 环管片的偏转角θ
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楔形量计算： 在管片直径6000mm，管片楔形量38mm的规格下，θ=0.363，将已知条件带入 可得：在300m半径时，L=1.9m，即每隔1.9m要用一环转弯环
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
地铁盾构隧道施工管片选型技术研究
地铁盾构隧道施工管片选型技术研究摘要：以广州地铁隧道1.5米管片，左转、右转、标准三种管片型号为例，介绍盾构隧道掘进管片选型技术。
关键词：盾构机、管片、盾尾间隙1. 线路设计：地铁隧道设计，受车站、地表与地下地质情况的限制，基本上所有线路都要插入不同曲线半径的圆曲线来转弯，圆曲线的前后采用缓和曲线过度，如何用预制好的管片来拟合线路曲线，成了隧道掘进施工的一个重要的基础工作。
2. 管片设计：广州地铁管片设计一般采用长1.5米管片，分左转（L）、右转（R）、标准（P）三种管片型号，管片内径为5.4米，外径为6米，一环管片共有六块组成，分别为A1、A2、A3、B、C、K块。
标准环管片长度为1.5米，左、右转弯环管片为楔型，最宽的位置与最窄的位置相差38mm（图1）。
3. 盾构机相关部位简介：与管片选型有关的两个重要指标为千斤顶行程与盾尾间隙，千斤顶指的是盾构推进千斤顶，千斤顶行程是指千斤油缸的伸出长度（海瑞克机千斤顶最大行程为2m，一般掘进施工伸长到1.8米就可以满足安装管片的要求）。
盾尾间隙指的是管片外弧面与盾构机后体内壳之间的间隙（海瑞克盾构机的设计盾尾间隙为75mm）（图2）4. 管片选型管片选型：指的是采用那种类型的管片？K块安装在什么位置？（一般K 块的位置与钟表的点位相对应，比如P11，P指标准环，K块安装位置在11点钟。
）。
选型时要考安装纵缝的错缝拼装。
管片的选型决定了左右转弯的幅度，即线路的走向。
如上面的管片设计与拼装图。
管片选型的原则是：盾构机开到哪里，管片就安装在哪里。
管片选型方法：管片选型的主要依据是千斤顶行程与盾尾间隙，选型采用左、右手定则。
左侧千斤顶较长，盾尾间隙较小，管片选用右转环，采用右手定则；右侧千斤顶行程较长，盾尾间隙较小，选用左转环，采用左手定则。
千斤顶行程与盾尾间隙均衡则采用标准环。
左右手定则为：伸出左或右手，掌心朝自己，大拇指与其余四指（其余四指并拢）垂直，四指指向千斤顶行程最长的位置即管片最宽的位置，那么大拇指所指的点位即K块的位置。
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。
盾构施工中管片的简易选取原则
盾构施工中管片的简易选取原则广佛项目部 刘国栋在盾构施工中要精确的控制推进油缸行程，使主机最大限度的沿着设计轴线DTA 前进很重要的一个环节就是管片的选取与拼装。
管片按其形状可分为平行环（标准环）和楔形环（转弯环）两种。
标准环和转弯环按照不同的组合方式可以拟合出不同曲率半径的隧道。
在选取管片的过程中我们主要需要考虑三方面的因素。
一、盾尾间隙；二、推进油缸行程差；三、隧道趋势。
所以在选取管片的时候需要综合考虑，对于选取管片的一些参数我们要做到心中有数。
一、管片选取相关参数以及相互关系计算记u 为上一环管片拼装完成后的油缸行程差，D 为油缸安装直径，因为盾尾间隙的该变量△t 远小于管片的宽度b ，上一环管片拼装完成后的油缸行程差u 远小于油缸安装直径，所以可以得到如下等式：b t =Du →△t =b D u （1） 通过以上计算公式我们可以发现下一环的盾尾间隙的数值可以通过本环的管片拼装完成后的油缸行程差得出，在拼装本环管片时我们就可以通过计算得出本环拼装完成后的盾尾间隙以及本环拼装完成后的油缸行程差，进一步得出下一环的盾尾间隙对下一环的盾尾间隙进行判断，综合主机方向以及DTA ，确定是否需对主机趋势进行改变，以良好的拟合DTA ，同时又保证合理的盾尾间隙。
二、超前量对油缸行程差标准环与转弯环的不同之处在于从拼装好的一环管片顶部看标准环在平面上的投影为一矩形，而转弯环在平面上的投影为对称的梯形。
在管片安装时，如果正在安装的一环为转弯环，且转弯环的中K 块的位置处于隧道的正上方，这时管片腰部的两侧将产生衬砌长度的不同，这种长度的不同称为超前，它的数值称为超前量，超前量的大小因隧道设计曲线的要求而不尽相同。
对于有超前量的管片来说，它的安装点位对隧道设计曲线的拟合的质量好坏影响很大。
对应不同的点位转弯环对油缸行程差以及盾尾间隙的调节作用是不同的。
设每个管环的纵向螺栓孔有N 个，而且这些螺栓孔沿着管环圆周方向均匀分布，所以每两个相邻的螺栓孔之间与管环中心所形成的角度为360/N 。
盾构线形和管片选型
第三章盾构隧道断面、线形和管片选型一.盾构隧道断面1.通常盾构隧道按其端面来分有圆形隧道、半圆形隧道、双圆搭接形隧道、三圆搭接形隧道、矩形隧道、马蹄形隧道、椭圆形隧道等多种隧道。
（1）圆形断面圆形隧道是使用得最多的断面外形，因此，人们通常把圆形断面称为标准断面。
本书以后若无其他说明，一般提到的隧道均指圆形断面的盾构隧道。
圆形隧道有以下几个优点：①由于圆形断面的拱作用，故管环上作用的外压小（相对非圆断面而言），管环受损小，寿命长，即隧道的耐久性好、平安性好。
②圆形盾构断面盾构机掘削机理简洁，掘削系统（刀盘，力、扭矩的传递结构）简洁制作、造价底。
③管片的制作简洁简洁，拼装便利。
④圆形断面隧道的内空（直径）可大可小。
内空采用率底，存在铺张。
（2）矩形断面矩形断面的优点是内空采用率高，与圆形断面相比构筑时可以削减3 O %的土体切削和排放。
利于成本降低。
此外，矩形断面地中占位小，地下空间采用率高。
缺点是管环上的作用大，不适于大尺寸隧道的构筑；管片设计、施工简单；盾构机制作简单、价格偏高。
双圆搭接端面这种多用于铁路、大路来回复线的情形。
地中占地面积小、空间采用率高。
盾构机制作简单、造价高，管片设计、组装、施工简单。
（3）三圆搭接断面三圆搭接断面可以说是为构筑地铁车站而设计的盾构断面外形。
优点是空间采用率高，使地铁车站的构筑施工完全转入地下，此工法的造价底。
缺点是盾构机、管片的设计、制作和施工均比较简单。
二.盾构隧道的线形1.平面线形平面线形可以分为平曲线和竖曲线，平曲线和竖曲线在盾构隧道的线形中有直线、缓和曲线、圆曲线几种形式。
从盾构工法自身的施工性来方面来看，盾构隧道最好选用直线和大曲率半径的平面线形。
但多数的施工对象是城市市区的地下工程，因都市地区的地下构筑物密集，加上地价昂贵，所以线形的确定受地层条件、地表条件、地下障碍物及用地条件的制约。
也就是说，线形为直线和大曲率半径的条件通常不易得以满意，而多数状况会消失小曲率半径的急转弯，所以小曲率半径的设计、施工是平面线形争论的重点。
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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。
体现已拼装管片姿态与设计轴线之间的趋向
曲线段管片预排版方法
曲线段管片预排版方法
以 管R片=3位拼0装0点m 为左例（计mm算） 其基右本（组mm管合）片。超前上量（mm）
下（mm）
K16
0
0
-18.6
18.6
K1
26.40mK6m、 14.2143.m2 m 以及-1零3.楔2 形量。13.2
-13.2
则
以26右.KKK4789转/2弯4.8为≈例1环，-77.0，若.11 采用楔形-77量0..11
26.40m1178m..2617.2为主的管--1178片..26基本组合，
-17.2
可使K1用0 管片组合-13【.2K2、 K61】3.2，此时，1该3.组2 合的楔-形13.量2 为 26.40
一、引言
2.在施工过程中，根据实际盾构隧道掘进施工参数来确定管片拼装方 案，通过控制盾构机姿态来保证管片轴线尽量符合设计轴线。这种排版 方法的优点在于可以确保管片排版方案与当前盾构机掘进状态相匹配， 提高成型管片拼装质量，缺点在于施工人员要根据自己的经验来进行管 片选型，对施工人员要求比较高，同时要求盾构司机能够保证盾构姿态 及负责纠偏工作。
管片超前量
右（mm） 上（mm）
0
-18.6
-7.1
-17.2
-13.2
-13.2
-17.2
-7.1
-18.6
0
-17.2
7.1
-13.2
13.2
-7.1
17.2
0
18.6
7.1
17.2
13.2
13.2
17.2
7.1
18.6
0
17.2
-7.1
13.2
-13.2
7.1
-17.2
下（mm） 18.6 17.2 13.2 7.1 0 -7.1 -13.2 -17.2 -18.6 -17.2 -13.2 -7.1 0 7.1 13.2 17.2
错缝拼装
错缝拼装是指相邻两环管片纵缝相互错开的管片拼装型式， 它具有圆环接缝刚度分布均匀、接缝变形小、接缝防水较易 处理等优点。
通用环管片型式
一、引言
一、引言
通用环管片排版主要是研究封顶块的拼装位置，封顶块的拼装点位确 定后，其他邻接块、标准块的拼装位置也就相应确定。目前国内对通用 环管片的排版主要有以下两种方向： 1. 施工前，根据设计轴线的走向和管片的几何特征对管片拼装点位预先 进行排版，主要是通过几何线形对管片进行排版，使得管片中心轴线尽 量接近线路设计轴线，盾构机掘进参数根据管片排版确定。这种排版的 主要缺陷在于盾构机姿态控制受到多方面的影响，盾构机掘进轴线往往 并不能满足管片预排版设定条件的要求，如果按照预定管片排版方案选 择管片点位，可能会出现盾尾间隙不足等情况，造成管片破损。
管片拼装点 位
K16 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11 K12 K13 K14 K15
管片超前量的计算
左（mm） 0
7.1 13.2 17.2 18.6 17.2 13.2 7.1
0 -7.1 -13.2 -17.2 -18.6 -17.2 -13.2 -7.1
管片超前量的计算
通过公式即可计算出拼装点位为16时管片上下左右处超 前量的值，即此时点位16、4、8、12处的管片超前量的 值。
当拼装点位为1时，可以看作是拼装点位为16的管片顺 时针旋转了，则此时管片上下左右处超前量的值即为拼装 点位为16时点位15、3、7、11处管片超前量的值，以此 类推可以计算出不同拼装点位下管片上下左右位置超前量 的值，详见下表。
二、通用环管片基本参数
福州地铁管片型式 一环通用环管片由有3块标准块、2块邻接块、1块封顶块组成，管片
外径6200mm，内径5500mm，宽度1200mm，厚度350mm。管片型 式为双面楔形管片，单边楔形量为18.6mm，每环管片纵向共16只M30 螺栓，即封顶块的拼装点位有16处。
管片超前量的计算
一、引言
普通环管片型式
一、引言
通用环型式是指在整条隧道施工中只使用一种具有一定楔形量的衬砌圆 环，通过楔形圆环的有序旋转和组合，使得在同一条隧道内仅采用这一 种管片形式就能适合于直线、左转曲线、右转曲线等各种工况条件，不 需要采用楔形贴片来拟合竖曲线，从而拟合出设计所需的线路。因此， 理论上，只需要一套钢模，即可实现隧道的任何形式的设计曲线，减少 管片生产、存放、调度难度。目前广州、深圳、宁波、成都、武汉、福 州等城市地铁采用通用环管片型式。
管片超前量的计算
归纳上述超前量数值的规律，可以得到拼装点位为N的情况下的通用环 管片上下左右方向的超前量差的规律公式：
管片超前量的计算
盾构施工三轴线控制
盾构施工三轴线控制
盾构轴线与设计轴线夹角
体现盾构机姿态与设计轴线之间的趋向
管片轴线与盾构轴线夹角
体现盾尾内管片与盾构机盾尾之间的关系
管片轴线与设计轴线夹角