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。
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。
前点O1坐标:X1 ,Y1,Z1 其中X1是水平偏差、Y1是垂直偏差、Z1是 里程 后点O2坐标:X2 ,Y2,Z2 其中X2是水平偏差、Y2是垂直偏差、Z2是 里程 上述两坐标均由盾构机测量系统自动测量得出。 水平趋向、垂直趋向是角度值，数值以弧度来表示。 水平趋向α1= （X1- X2）/L L为前后点的距离，约为4米。 垂直趋向Ө1= （Y1- Y2）/L L为前后点的距离，约为4米。
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。
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（由盾构机自动测量系统换算得来） 2、油缸行程差。
普通楔形管片分三种，左 转弯环、右转弯环、标准环。 其中标准弯环不具备拟合曲线 和纠偏能力。 左转弯、右转弯环是将封 顶块置于顶部的时候，管片所 能拟合的曲线进行命名的。
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
知道盾构机与设计轴线的夹角、管片与盾构机的夹角，则可计ຫໍສະໝຸດ Baidu出 管片与设计轴线夹角。 管片与设计轴线水平夹角α2 = α1 + α 管片与设计轴线垂直夹角Ө2 = Ө1 +Ө 管片选型就是要通过选择管片的型号和点位来使管片与设计轴线水平夹 角α2 、管片与设计轴线垂直夹角Ө2 向零靠近。
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 碎。所以在盾构管片选型过程中盾尾间隙要作为考虑的对象。一般 只有当盾尾间隙很小的情况下，盾尾间隙才作为选型的最重要的因 素考虑。 我公司一般以49mm为临界参数，当盾尾间隙低于该值时，必 须以盾尾间隙为要因进行选型。49mm~58mm为中间参数，管片 选型时，两者重要性各占50%，可综合两重因素考虑。当盾尾间隙 大于58mm时，选型以管片轴线作为最重要因素考虑，可不考虑盾 尾间隙。
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
管片轴向与设计轴线水平夹角：α2= α1+ α=-1.75 管片轴向与设计轴线垂直夹角 Ө2=Ө1+Ө=11.25
管片型号与点位的选择： 广州地铁、深圳地铁的管片为六分块，共10个点位， 36度一个点位。以封顶块所在位置，参考时钟进行点位编 号，分别为1、2、3、4、5、7、8、9、10、11。
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
曲线段管片选型的方法：
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），多少标准环；曲线段上标准环与转弯环 布置方式。 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。 转弯环偏转角的计算公式： 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 将数据代入得出θ＝0.342根据圆心角的计算公式： α＝180L/πR 式中： L―――一段线路中心线的长度 R―――曲线半径，取800m 而θ＝α，将之代入，得出L＝4.912m
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
中铁七局集团第三工程有限公司
管片选型与管片安装技术
目录
1、管片选型与拼装的重要性 2、管片选型技术 3、管片拼装控制重点 4、盾构施工常见问题及原因分析（案例）
一、管片选型与安装的重要性
管片作为盾构开挖后的一次衬砌，它支撑作用于隧道上的土 压、水压，防止隧道土体坍塌、变形和渗漏水，是隧道永久性结构 ，并且为盾构推进提供反力。
常见的管片问题：
管片的错台可分为三种： 1、在同一方向出现管片连续错台。 a、 在管片左侧或右侧出现连续错台 b、在管片上部或下部出现连续错台 2、在管片左右两侧出现交替错台。 3、K块错台。
谢 谢