盾构隧道转弯环管片在缓和曲线上的排版

盾构隧道转弯环管片在缓和曲线上的排版
（中铁十一局集团第四工程有限公司于洪）
【内容摘要】：盾构施工在缓和曲线上的管片选型排版直接关系到在圆曲线上盾构机的姿态控制，现以某区间缓和曲线段管片的选型排版为例，对管片在缓和区线段的选型排版方法进行总结介绍，以便在今后盾构施工进行借鉴和指导。

【关键词】：盾构转弯环缓和曲线排版
一、引言
目前盾构工程在地下铁路施工中应用越来越多，由于曲线的存在就要用标准环与转弯环配合使用，以适应线路的走势。

曲线是由一条圆曲线和两条缓和曲线组成。

对于圆曲线的管片排版已有了相对较为成熟的理论。

而缓和曲线上的管片排版以往通常是根据盾构机VMT来选择，没有成型的理论支持，为此，结合测量理论和弯环管片的实际探索出在缓和曲线上准确选择弯环管片理论排版的方法，介绍给大家，供参考和借鉴。

二、缓和曲线理论
按线路的前进方向，直线与缓和曲线的连接点称为直缓点，依次类推其余各点分别为缓圆点、圆缓点、缓直点，分别记为ZH、HY、YH、HZ。

其相对关系见图1及图2。

图1 曲线要素示意图
图2 缓和曲线图
由2
2S L RL β= (rad) 可得 L =β――为缓和曲线上任一点P 处的切线角； L S ――任一点P 所对应的切线长 当L S =L
时，即可得出β=L/2R 02L
R
β= (rad) 。

2.1.弯环管片偏转角计算
依照曲线的圆心角与转弯环产生的偏转角关系可知：
图3 标准环、转弯环关系图
θ=2γ=2arctg δ/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
将数据代入得出θ＝0.3629º
三、缓和曲线上转弯环管片用量计算
在缓和曲线段内，缓和曲线切线角β与一环转弯环的偏转角θ的比值即为曲线上所需管片的数量。

现以某区间右线JD8为例进行计算。

某区间管片技术参数如下：
管片长度：1500ｍｍ；管片内径：5400ｍｍ；
管片厚度：300ｍｍ；管片外径：6000ｍｍ；
转弯环楔形量：38ｍｍ；
右线JD8的曲线要素如下：
由相关数据计算可得：
N=β/θ=10.53(环)
N——单条缓和曲线需加设的弯环管片用量
由此可以看出在JD8的单条缓和曲线上需放10.53环转弯环管片，但是管片都要成环拼装，0.5环就要和圆曲线组合综合考虑了，整条曲线的弯环数按取整数进行取舍，如果有不足一环的管片存在，就可以多拼出一个转弯环，而不能少拼，即拼66环。

四、缓和曲线上转弯环管片位置确定
考虑切线角β累计超过转弯环偏转角θ的一半时即应该放置一个转弯环管片，可以计算出当β＝0.5θ、1.5θ、2.5θ、3.5θ……时所对应曲线长，即将每一个弯环所对应的曲线长度逐个计算出来。

再通过曲线位置计算出转弯环在线路上的具体里程。

从表中可以清楚的看出每个转弯环管片准确的位置。

得出上表后，曲线的整体情况及始发里程、联络通道位置等具体情况将转弯环管片放置在相应的里程即可。

五、结论或总结
此法算出的缓和曲线转弯环管片数量可以精确的计算出在缓和曲线段转弯环的使用量，算出管片的具体放置里程，使管片排版尽可能的与线路相拟合。

这种方法是在盾构隧道施工理论界所没有的，属于一项新的创新，它将对管片排版与选型起到有价值的指导作用。

【参考文献】
1、《盾构隧道施工手册》张凤祥项兆池杨国祥人民交通出版社 2005年6月
2、《盾构隧道》朱合华傅德明张凤祥人民交通出版社 2004年9月
3、《复合地层中的盾构施工技术》竺维彬鞠世健中国科学技术出版社 2006年5月。