管片选型技术
管片选型与管片安装技术.
左转环 纠偏量 水平 -8.9 -9.63 -8.9 -6.18 -3.69 0 3.69 6.18 8.9 9.63 8.9 6.18 3.69 0 -3.69 -6.18 竖直 -3.69 0 3.69 6.18 8.9 9.63 8.9 6.18 3.69 0 -3.69 -6.188 -8.9 -9.63 -8.9 -6.18
左转环 纠偏量(mm) 竖直 -36 -24 -12 0 12 24 36 48 12 24 36 48 36 24 12 0
-36
-24 -12 0
12
24 36 48
36
24 12 0
-12
-24 -36 -48
12
24 36 48
36
24 12 0
-12
-24 -36 -48
-36
-24 -12 0
由简单几何关系知
L0=n*Sk+m*Smax L=（m+n）*Sk Li=m*Sk+n*Smin θ=L/R=L0/(R+D/2)=Li/(
R-D/2) 整理得：
D （m ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ） Sk Rn
m （ S K S max） D n D R 2
以大连地铁201标为例
-36
-48 -36 -24
-12
0 12 24
36
48 36 24
-36
-48 -36 -24 -12 0 12 24 36 48
-12
0 12 24 36 48 36 24 12 0
36
48 36 24 12 0 -12 -24 -36 -48
12
0 -12 -24 -36 -48 -36 -24 -12 0
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。
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
CL
BL
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。
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。
盾构施工管片质量控制与选型技术要点(课件)
第三章
盾构施工管片质量控制关键环节
3、联络通道段 （1）联络通道段有四环为特殊管片，拼装点位固定，且无楔形量，因此在进 入联络通道前要将盾尾间隙调整到位，盾构姿态良好； （2）若联络通道处在曲线上，要提前考虑掘进的偏转量，掘进控制好要提前 调整油缸行程差，管片提前顺应转弯形式，避免在联络通道位置出现较大的错台 和破损。
施工过程中常见的质量问题及原因分析
管片渗漏水： 管片渗漏水主要在管片接缝处和吊装孔位置。造成管片渗漏水的主要 原因有： 1、管片的止水条粘贴质量存在问题，不牢固、有缝隙； 2、拼装时止水条被挤裂、挤掉、变形严重； 3、拼装时止水条上带有泥沙，管片挤压时止水条被割破； 4、管片破损、裂缝较大或管片外弧面破损； 5、管片错台或管片浮动较大造成的止水条松动。
36.14 11.74
第二章
施工过程中常见的质量问题及原因分析
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。
（一）： 前文已经将管片楔形量的问题，大的选型原则和比例的问题讲解了，针对单 环或后几环的情况，应当如何进行考虑，第一次选型方法是在前文的基础上更为 具体的计算，把曲线段单环掘进的理论变化量和管片楔形量进行结合。 在曲线段，要实现良好的拼装环境和最大限度的拟合线性，盾构机的姿态和 前进方向必须与设计轴线高度契合或者沿着曲线的割线前进。
第三章
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。
地铁管片选型技术
地铁管片选型技术一、设计标准地铁设计标准：1.地铁主体结构设计使用年限为100年。
2.区间隧道防水等级为二级。
3.混凝土允许裂缝开展，管片最大允许裂缝宽度为0.2mm，并不得有贯穿裂缝。
4. 管片混凝土强度等级C50，抗渗等级为P12。
管片设计标准：衬砌环构造：管片外径6000mm，内径5400mm。
管片幅宽：线路曲线半径大于400mm时，采用1500mm宽管片，线路半径小于或者等于400mm时，采用1200mm的管片。
管片厚度300mm。
每环衬砌环由6块管片组成，1块封顶块，2块邻接块，3块标准块。
采用直线+左右楔形环拟合不同曲线。
成都地铁采用的楔形环为双面楔形，单面楔形量为19mm，转角为0.1814°，整环楔形总量为38mm，转角为0.363°。
管片连接：衬砌环纵、环缝采用弯螺栓连接，对于1500mm管片，每环纵缝采用12根M27螺栓，每个环缝采用10根M27螺栓；对于1200mm 管片，每环纵缝采用12根M24螺栓，每个环缝采用10根M24螺栓。
二、管片选型分析拼装点位：管片拼装点位表示每一环管片中封顶块所在的位置。
根据地铁管片设计构造特点，管片拼装分为10个点位。
拼装点位分布如下图所示。
拼装点位的选取原则。
1.相邻环管片不通缝。
2.楔形环不同楔形量使用合理，有利于调整盾尾间隙、油缸行程差和拟合隧道中心线。
拼装点位选择：现为了保证隧道的美观和防水效果，将管片的点位划分为两类：上半区点位（1点、2点、3点、9点、10点、11点），下半区点位（4点、5点、7点、8点）。
其中上半区点位位于隧道中线以上（含中线），有利于管片拼装和隧道的防水质量，因此上半区作为管片点位选择的主要区域。
+1环管片点位选取办法：根据联络通道第一环开口位置对应的管片点位，按里程推算至+1环，相隔偶数环则+1环选用不通缝点位，相隔奇数环则考虑通缝点位。
提醒：1.如果+1环管片点位选择错误，影响联络通道开口方向，则过程中可采用1.2米管片进行调整。
论地铁盾构管片选型
论地铁盾构管片选型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）。
举个例子，左转弯环的管片拼在1点位时，管片的偏移量是如何计算的。
其实1点位的时候，正好是偏离12点位18°，假如左转弯是拼装在12点，根据左手定则（食指和拇指撑开呈90°）可知，食指做指向的方向是代表点位，拇指的方向是最大楔形量的位置（右转弯则用右手定则）。
管片选型技术 会
中国铁建十一局集团有限公司 郑州地铁二号线C标项目经理部
提纲
1、管片选型原则 2、管片选型要素 3、管片选型依据 4、总结
1、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 两个原则进行选型：
第一 要符合隧道的设计线路； 第二 要适应盾构机的掘进姿态。 第三 要适应盾尾间隙。 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 计线路的允许误差±50mm内。
个，而且它们沿管片的圆周方向是均匀分布的，任何相邻 的两个环向螺栓孔与管片中心所成的角度都为36°，也就 是说管片沿环向有10个安装位置，每个位置称为管片的一 个拼装点位。
为了方便理解，我们把拼
装点位与时间刻度相结合，K
块位于最上方时管片相对隧道 的位置称为12点，K块位置顺
10点位
时针旋转18°后管片相对隧道
曲线中心
简化公式：[（r+3）-（r-3）]*1.5/R=9/R;所以环宽1.5米 的管片的外弧线比内弧线长度计算公式为9/R，R为曲线半径， 可以根据管片楔形量估算出标准环和转弯环的比例。
2）、根据盾尾间隙进行管片选型 盾尾间隙是管片选型的一个重要依据。如果盾尾间隙
圆曲线段隧道可按以下公式计算：
本标段使用的管片宽1.5m管片，楔形量为45。 楔形量与转弯半径关系(如图4)的计算公式如下：
根据圆心角的计算公式： X＝180L/πR 式中： L―――一段线路中心线的长度(mm)
R―――--曲线半径(mm)， X―――一圆心角 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)/(R3000)=(1500+&/2)/(R+3000) &=9000000/R=9000000/350000=25.71mm 得出每掘进1.5m,为了拟合设计曲线，每环隧道转弯半径外 侧比内侧长25.71mm,考虑封顶块的位置不能每次都拼装在正点 位，所以每2环直线拼装一环转弯环。在实际施工中可以通过计 算的方法，根据盾尾间隙，设计曲线，盾构机趋向提前选择管 片。
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
A
5
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。
A
6
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。
A
18
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
A
14
A
15
A
16
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
A
17
管片选型方法[含曲线]
![管片选型方法[含曲线]](https://img.taocdn.com/s3/m/237d2c3a7cd184254b35359b.png)
管片选型方法1、引言管片选型的目的就是按照设计线路的要求，选择适宜的点位将管片拼装成型，尽可能得符合设计线路。
管片选型的基本思路是根据设计线路和盾构机姿态，计算已成型管片与设计线路的相对趋向，选择下一环管片的安装点位，以拟合成型管片与设计线路的相对误差，同时管片选型还需兼顾盾尾间隙。
2、趋向2.1趋向的定义趋向，实际是角度,只是代表的含义不同，趋向表示以此角度的方向上前进1米而在该角度上变化多少毫米，故趋向的单位是mm/m。
例如盾构机与设计线路的相对趋向，实为盾构机轴向与设计线路中线的夹角，若VMT上显示盾构机的水平趋向为4，其意义为盾构机按目前的方向每往前推进1米，则盾构机水平方向要偏离设计线路中线+4毫米。
垂直方向上的趋向理解同上。
盾构机与设计线路的相对趋向为α，后续管片与盾构机的相对趋向为β，则后续管片与设计线路之间相对趋向为α+β。
2.2趋向的计算现以海瑞克盾构机(刀盘6.28米)为例，进行趋向的计算。
按常规操作规定水平方向右为正，左为负；垂直方向上为正，下为负。
海瑞克盾构机VMT测量系统前点位于切口换处，后点位于中盾内，前点和后点的距离为3.92米，为计算方便取4米；盾构机推进油缸位置处于中心对称半径为2.85米的圆上，相邻油缸距离约4米。
根据VMT测量系统的显示能得知盾构机前点为（x1，y1），后点为（x2，y2），故盾构机相对设计线路的水平趋向为α1=（x1-x2 ）/4 ，垂直趋向为α2=（y1- y2 ）/4。
同理，管片相对盾构机的趋向可以根据推进油缸的行程计算得出。
设四组油缸行程分别为L A、L B、 L C、L D,根据推进油缸中心对称的原理得知，水平方向油缸行程差为L A- L D = L B - L C，垂直方向油缸行程差为L A- L B = L D - L C，故管片相对盾构机的水平趋向为β1=（L A- L D）/4 ，垂直趋向为β2=（L A- L B）/4。
所以管片与设计线路的水平趋向为α1+β1=（x1-x2 ）/4+（L A- L D）/4，垂直趋向为α2+β2 =（y1- y2 ）/4+（L A- L B）/4；管片选型的目标是尽量使管片与设计线路的趋向接近于零，故下环管片应尽量选取管片自身水平趋向为-（α1+β1），垂直趋向为-（α2+β2）的点位。
管片基础知识与管片选型
二、管片选型相关基础知识
管片超前量示意图 人工测量管片超前量
二、管片选型相关基础知识
任意点位楔形量的计算
本工程所采用的管片为带双面等腰楔形，楔形量为 40mm。管片各点位的楔形量通用计算公式：
（式1）
式（1）中：B——任意点位与最窄处（即K块中心 ）之间的夹角如图所示。
当小角度时。式（1）可为简化δ =20×（1-
二、管片选型相关基础知识
二、管片选型相关基础知识
错缝拼装点位分布 所谓“拼装点位”，是指管片拼装时封顶块所在的位置。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。
常见的管片环缝连接螺栓有10根和16根，本区间采用16个根环缝连接螺栓，螺栓孔 的沿管片圆周均匀分布，对应的在圆周上一共有16个点位可以选择。
二、管片选型相关基础知识 2.2、管片选型的概念
管片选型是指通过灵活选用盾构管片，从而满足拟合设计线路行进的要求，同时保证 管片的成型质量，达到满足验收及使用的目的。
本区间采用通用楔形管片拼装，每一环除了因埋深不同而配筋不同的区别以外，楔形 量的布置的都是完全相同的，只要通过K块位置的选择从而旋转管片调整管片在各个方向 上的超前量进行符合设计线路的行进，有别于标准环、转弯环设置的管片需要进行不同类 型的管片组合使用。因此此类管片选型的核心就在于选择K块拼装的点位。
二、管片选型相关基础知识 2.3、通缝与错缝的区别
按照相邻两环管片拼装缝的位置不同，管片的拼装可以分成两种形式，通缝拼装 和错缝拼装，通缝即每一坏与上一环相对的位置是完全重合的，错缝即上一环与下一 环之间的纵缝不能重合，错缝拼装比通缝拼装在工程应用上出现的晚，但由于它在承 受纵向力和保持成圆度方面比通缝拼装优越，所以在很多工程中被大量应用。本区间 管片亦是采用错缝拼装。
管片拼装选点技巧口诀
管片拼装选点技巧口诀
以下是 7 条管片拼装选点技巧口诀：
1. 先看形状对不对，就像拼图别乱配。
比如这一块管片，明显和旁边不搭，那可不行哦！
2. 连接之处要紧密，岂能留缝让人急。
你想想，如果连接不紧密，那不是会出问题嘛！
3. 角度一定得找准，歪了可就糟糕了。
好比射击要瞄得准，这里角度不能瞎搞呀！
4. 中心位置别忘掉，稳定基础很重要。
这就如同房子的根基，中心不抓好怎么行呢！
5. 周边情况多看看，兼顾全局才不乱。
不把周边都留意到，那不就像闭着眼走路嘛！
6. 耐心细致不能少，匆匆忙忙易出错。
做事可不能毛躁啊，得慢慢仔细着来！
7. 经验积累要记牢，越拼越顺有妙招。
就像游戏越玩越厉害，经验多了自然就厉害啦！
我的观点结论就是，管片拼装选点可是个技术活，掌握好了这些技巧口诀，绝对能让工作事半功倍！。
管片选型培训讲义
管片排序时，要优化洞门的长度，始发洞门长度按照设计 要求设置，到达洞门厚度根据实际排版情况而定，但不应小于 400mm。
中铁二局成都地铁2号线土建14标项目部
在曲线段，依照曲线的圆心角与转弯环产生的偏转角的 关系，可以计算出区间线路曲线段的转弯环与标准环的布置 方式。 通用管片需根据不同拼装点位对应楔形量来拟合不同 曲线要求。
中铁二局成都地铁2号线土建14标项目部
1.1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
解了这段线路需要多少转弯环（包括左转弯、右转弯）（采用通
用型管片除外），多少标准环，曲线段上标准环与转弯环的布置
方式。
中铁二局成都地铁2号线土建14标项目部
盾尾间隙是管片选型的一个重要依据。比如，海瑞克盾 构机盾尾间隙为75mm（扣除整容环高度，一般为30mm左 右），每次安装管片之前和掘进到1m左右，对管片的上、 下、左、右四个位置进行测量。如发现有一方向上的盾尾间 隙接近50mm时，就要用转弯环对盾尾间隙进行调节（在盾 构掘进过程中，应及时跟踪盾尾间隙，发现盾尾间隙有变小 趋势，最好能通过千斤顶推力来调整间隙）。调整的基本原 则是，哪边的盾尾间隙过小，就选择拼装反方向的转弯环。
中铁二局成都地铁2号线土建14标项目部
2.5、管片选型实例
第二步；考虑盾尾间隙：根据八个方向的间隙大小，往盾尾
间隙大的方向旋转一个点位。
第三步：考虑错缝拼接情形，根据现场实际情况向左或向右
旋转一个点位。
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。
管片的选型和拼装
管片的选型和拼装一、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。
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
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▪ 如当地质情况变化剧烈时，主机会突然偏向 一边很大的数值，盾尾间隙将急剧变小，这 是更要在管片安装和掘进方向上综合考虑， 避免出现过激的纠偏以至造成大错台，甚至 破坏管片。
▪ 掘进控制和管片选型在盾构施工中唇齿相依、 相互适应，不能分开对待。
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二、盾构机管片选型依据
们把拼装点位与时间刻度相结合，楔形块位于最上 方时管片相对隧道的位置称为12点，楔形块位置顺 时针旋转18度后管片相对隧道的安装位置称为1点， 再转36度后称为2点，以此类推，如下图：
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▪ 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。
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▪ 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。
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隧道直线段管片对隧道的拟合计算
▪ 直线段理论上只需要标准环，但在掘进和管 片安装时，油缸推力的不均匀、主机的蛇行、 已安装管片的沉降等因素会造成盾尾间隙和 油缸行程的不均衡，当这种因素累加到一定 程度时就必须安装转弯环进行管片纠偏。
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缓和曲线段管片对隧道的拟合计算
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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。
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▪ 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。在实际掘进过程中，盾 构机因为地质不均、推力不均等原因，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 管片破损等事故。
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9
5 KL 6
CL
BL
6 KL 5
BL
CL
4
max. l
A3L
+Y +X
1
1
min. lmin. l
A1L
A1L
+Y +X
4
max. l
A3L
3
2
A2L
2
3
A2L
Ⅱ
Ⅱ
A3L
CL
+Z
BL
A1L
KL
Ⅰ
+X
Ⅰ
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+X
A3L
A2L + Z
A1L
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管片对隧道的拟合
▪ 一定的标准环和一定的转弯环按照一定量和 适应的顺序排列，能够拟合出不同的半径的 曲线隧道，这种管片的排列计算叫做管片对 隧道的拟合计算。下面分别介绍在直线、缓 和曲线、圆曲线段管片对隧道的拟合计算。
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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。
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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
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▪ 上式表明，在400m圆曲线上，每隔2.282m 就要用一环转弯环，广州地铁的管片长度为 1.5m，也就是说每隔2.282×2=4.564m就需 要两环转弯环，即标准环与转弯环的关系为1 环标准环＋2环转弯环。
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管片的钟点特征
▪ 我们从管片设计图上已经知道管片的纵向螺栓孔有 10个，而且他们沿管片的圆周方向是均匀分部的， 任何相邻的两个纵向螺栓孔与管片中心所成角度都 为36度，也就是说管片沿环向有十个安装位置，每 个位置称为管片的一个安装钟点。为了方便理解我
▪ 在缓和曲线段，转弯环的数量需要满足隧道转弯造 成的隧道总的超前量的需要。例如：缓和曲线的长 度为65m；圆曲线半径为400m；管片宽度为1.5m； 每环超前量为38mm。
▪ 经过计算已经知道整个缓和曲线段隧道内外两侧的 超前量总和为463mm。整个缓和曲线段需要的管片 中数量为65m/1.5m=44环，其中需要的转弯环数量 为463mm/38mm=15环，需要的标准环数量为4415=29环
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根据油缸行程差进行管片选型
盾构机管片选型技术
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1
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
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2
一、盾构机管片选型原则
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3
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。
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4
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。
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5
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。