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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。
管片选型与排版区间盾构结构为预制钢筋混凝土环形管片，外径6200mm，内径5500mm，厚度350mm，宽度1200mm。
在盾构施工开工前，应对管片进行预排版，确定管片类型数量.1）隧道衬砌环类型为满足盾构隧道在曲线上偏转及蛇形纠偏的需要，应设计楔形衬砌环，目前国际上通畅采用的衬砌环类型有三种：①直线衬砌环与楔形衬砌环的组合；②通用型管片；③左、右楔形衬砌环之间相互组合。
国内一般采用第③种，项目隧道采用该衬砌环。
直线衬砌环与楔形衬砌环组合排版优缺点：优点—简化施工控制，减少管片选型工作量；缺点—需要做好管片生产计划，增加钢模数量。
盾构推进时，依据预排版及当前施工误差，确定下一环衬砌类型。
由于采用衬砌环类型不完全确定性，所以给管片供应带来一定难度。
2）管片预排版1、转弯环设计区间转弯靠楔形环完成，分三种：标准换、右转弯环、左转弯环。
即管片环向宽度六块不是同一量，曲线外侧宽，内侧窄。
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 ①（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）本次南门路到团结桥楔形环设计为双面楔形，楔形量对称设置于楔形环的两侧环面。
按最小水平曲线半径R=300m计算，楔形量△=37.2mm，楔形角β=0.334°。
值得注意的是转弯环设计时，环宽最大和最小处是固定的，左转弯以K块在1点位设计，右转弯以K块在11点位设计，即在使用转弯环时，要考虑错缝拼装和管片位置要求。
2、圆曲线预排版设需拟合圆曲线半径为450m（南门路到团结桥区间曲线半径值），拟合轴线弧长270m，需用总楔形量计算如下：β=L/R=0.6 ②△总=（R+D/2）β-（R-D/2）β=3720mm ③由△总计算出需用楔形环数量：n1=△总/△=100 ④标准环数量为：n2=（L-n1*B）/B=125 ⑤标准环和楔形环的比值为：u=n2：n1=5:4 ⑥即在R=450圆曲线上，标准环和楔形环比例为5:4，根据曲线弧长计算管片数量，确定出各类型管片具体数量，出现小数点时标准环数量减1，转弯环加1。
地铁隧道常用管片特点与选型计算（王国义中铁十三局集团第二工程有限公司，广东深圳 518083）内容提要：盾构作为地铁隧道施工的主要设备在中国迅速发展，管片作为地铁隧道的永久衬砌应用非常广泛，管片选型的好坏直接影响到地铁隧道的精度和质量，甚至达到隧道重新修改设计线路的严重后果。
从现在最常用管片的特点开始着手，着重讲述现今应用普遍的等腰梯形转弯环管片的楔形量计算、管片排版计算及盾构管片选型依据，首次提出根据实际拼装管片和设计隧道中心线的偏离值与盾构自动导向系统生成管片的偏差相比较，校核人工测量和盾构自动导向测量的准确性理论，对地铁盾构施工有一定的指导作用。
关键词：管片；转弯环；楔形量；选型；校核1 引言在国内各大城市地铁隧道工程中，目前已越来越多地开始使用盾构来掘进区间隧道，用预制钢筋混凝土管片[1]作为永久衬砌。
成型管片的质量直接关系到隧道的质量，而隧道的成型质量直接受到管片选型好坏的影响。
这就需要在盾构施工中掌握管片技术参数及管片楔形量计算知识，达到能够灵活选用盾构[2]管片，保证盾尾间隙和管片成型质量之目的，同时实际成型隧道位置是否正常直接影响到隧道的最终验收及使用。
2 常用地铁管片的特点目前在地铁隧道盾构施工中，各个大中城市主要采用标准环和转弯环管片对设计隧道平纵曲线拟合，管片一般分为标准环、左转弯环、右转弯环三种管片，每环管片一般由六块管片组成，三块标准块，两块邻接块，一块封顶块，由盾构上的拼装机[3]拼装成一个整环(如图1)。
2.1 地铁常用管片技术参数(如表1)表1 地铁常用管片技术参数图1 右转弯环管片示意图2.2 管片拼装点位的分布管片成型的隧道为了能够达到很好的线形，完成隧道的左转弯、右转弯、上坡、下坡等功能，需要使用不同的楔形量管片[4]，这就要求转弯环管片有不同的位置来达到此目的。
现在常用的地铁管片一般采用错缝拼装，有10个点位，来达到转弯所需要的不同楔形量。
管片拼装点位是以封顶块的中线位置来叙述的(管片拼装点位如图2)，转弯环不同的拼装点位在平曲线中有不同的楔形量，达到不同的转弯半径[5]。
精心整理成都地铁四号线二期土建五标管片拼装质量控制技术一、工程概况及管片简介二、管片拼装施工流程（1（2（3（1（2（3（4五、管片拼装常见问题分析（1）管片错台（2）管片破损（3）管片上浮（4）管片渗漏水一、工程概况及管片简介1、工程概况站东段～8.840m16‰((里程宽采用C50、3通过与标准环的组合来达到满足曲线地段线路拟合及施工纠偏的需要。
楔形环楔形量38mm，为双面楔形式，衬砌环纵、环缝采用弯螺栓连接，其中1.5m幅宽的管片纵缝间采用12根M27螺栓连接成环，相邻环缝间采用10根M27螺栓连接。
A型配筋管片螺栓机械性能等级为5.6级，螺母级别为6级，垫圈机械性能等级为Hv=140，其它配筋型式管片螺栓机械性能等级为8.8级，螺母级别为8级，垫圈机械性能等级为Hv=200。
2、管片简介在国内城市地铁隧道工程中，目前已越来越多的开始使用盾构机来掘进区间隧道，用预制混凝土管片作为永久衬砌。
管片通常由专业的厂家提前制作，按其功能又通常分为两种，即标准环和转弯环。
顾名思义，标准环是用于直线段，转弯环是用于曲线段。
标准环与转弯环配合使用就可以拼装各种线性的隧道。
管片选型直接2.110根横向、122.2、管片标准环与转弯环的区别标准环与转弯环的不同之处在于从拼装好的一环管片看。
标准环在平面上的投影为长方形，转弯环在平面上的投影为等腰梯形。
梯形的长边长度为1519mm，短边长度为1481mm。
在管片拼装时，如果正在安装的管片为转弯环，且封顶块位置处于隧道正上方，这时隧道腰部两侧会产生衬砌长度的不同。
这种长度的不同我们称之为超前，它的数值称之为超前量。
转弯环分为左转环和右转环，以封顶块都拼装在正上方为例。
左转环的正右方的超前量最大，右转环反之。
转弯环几何尺寸特性二、管片拼装与施工流程11.11.2然后拼1.3开挖面将不稳定，管片拼装空间也将难以保证。
因此，随管片拼装顺序分别缩收和顶上盾构千斤顶非常重要。
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
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。
趋向的计算
现以海瑞克盾构机(刀盘米)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。
当盾构机正常掘进时，|α1+β1|、|α2+β2 |均应控制在0~3之间，在4~6之间应该调整，绝对不允许大于6。
在纠偏线路上，应根据纠偏线路，|α1+β1|、|α2+β2 |可略增加，增加幅度与盾构机实际纠偏线路的趋向一致。
3、管片选型实例计算
直线段管片选型
在直线段盾构掘进过程中，设计线路的自身趋向为0，盾构机相对设计路线的趋向由VMT显示得知，如：
后点前点趋向
水平 2 5 1
垂直 -2 -6 -1
则α1=1，α2=-1。
盾尾内管片与盾构机的相对趋向由推进油缸行程差计算得知，如：A组油缸行程：L A =1842mm，B组油缸行程：L B =1810mm，C组油缸行程L C =1799mm，D组油缸行程：L D =1831mm，则管片相对盾构机的水平趋向为β1=（L A- L D）=（1842-1831）∕4≈3，垂直趋向为β2=（L A- L B）/4=（1842-1810）∕4=8。
因此管片与设计线路的水平相对趋向为α1+β1 =1+3=4，垂直相对趋向为α2+β2 =-1+8=7。
下环管片应尽量选取管片自身水平趋向为-4，垂直趋向为-7的点位。
下面以广州常用的左右转环管片为例选择点位。
该管片为后楔形，楔形量为38mm。
其中标准块长度为1498mm，左、右转环长边为
1517mm，短边为1479mm。
根据正弦定律可计算K块拼装在各个点位时的水平和垂直的楔形量，计算结果如下表所示：
管片外径为6米，故K块拼装在各个点位时的水平趋向和垂直趋向为相应的楔形量／6米，例如左转1点的水平趋向为／6≈6，垂直趋向为／6≈2。
上述管片与设计线路的水平相对趋向为α1+β1 =4，垂直相对趋向为α2+β2 =7。
下环管片应尽量选取管片自身水平趋向为-4，垂直趋向为-7的点位。
根据楔形量计算管片自身趋向得出，左转环K块拼装在10点或者右转环K块拼装在4点的位置时水平自身趋向为／6=／m，垂直趋向为／6= mm／m，能较好的满足拟合趋向的要求。
已知半径曲线段管片选型
对已知曲线半径的管片选型方法，基本思路跟上述一致，只需多计算设计线路的自身趋势，在管片选型时叠加。
例如:已知设计线路曲线半径为右转400米，每环转弯楔形量为6000×／400=，即管片拼装完成后的平均楔形量为时就能满足设计线
路为400米的半径。
设计线路自身水平趋向为γ=∕6≈4，故管片选型时应选取的管片自身水平趋向为-（α1+β1）+γ=-（α1+β1）+4。
设计线路在纵向坡度竖曲线修正时的曲线半径通常很大，管片选型时可以忽略竖曲线修正时的影响。
4、考虑盾尾间隙选型
在盾尾和管片处于真圆状态时，上下盾尾间隙和左右盾尾间隙之和分别应等于150mm，为了管片的受力均匀，管片的走向应使盾尾间隙趋于均等。
例如测得盾尾间隙为上：65mm 下：80mm 左：60mm 右：90mm，则盾尾间隙差为：上-下=65-80=-25mm；右-左=90-60=30mm，通过盾尾间隙判断，下一环管片走向应是右下方，即选择右转环11点或10点。
盾尾间隙上、下、左、右分别为ζ1、ζ2、ζ3、ζ4，当管片即将拖出盾尾时，对应盾尾间隙ζ1、、ζ2、、ζ3、、ζ4、其关系如下：ζ1、=ζ1 +（L3-L1）L/4 ζ3 、=ζ3 +（L1-L3）L/4
ζ2 、=ζ2 +（L4-L2）L/4 ζ4、=ζ4 +（L2-L4）L/4
注：L为实测管片间隙处距尾刷端部的距离。
当ζ1、、ζ2、、ζ3、、ζ4、值小于ζ时，管片在脱出盾尾地方受到该方向盾尾的附加压力，容易造成管片开裂和变形。
差值越大，受力越大。
根据一般经验差值大于30mm时，管片将会破损。
通常情况下管片选型必须按照设计线路和盾构机的姿态来选择K 快点位，只有盾尾间隙在≦60mm的情况下，才能根据盾尾间隙来选型。
5、小松盾构机管片选型
小松盾构机管片选型的原理与上述原理完全一致，只是由于盾构机和测量系统的自身差异，计算管片选型时选取的数据有所差异。
测量系统上，小松盾构机分前点、中点和后点，由于小松盾构机的主动式铰接在前盾和中盾之间，所以我们选择测量的中点和后点的距离计算盾构机与设计线路的相对趋向；同理，计算管片与盾构机的相对趋向时，应先根据小松盾构机推进油缸安装的位置计算相邻两组油缸的距离，其他计算过程则与海瑞克盾构机完全一样。
