盾构隧道管片拼装技术

盾构机管片拼装安全技术措施盾构机是一种应用于地下隧道施工中的重要设备，用于开挖和安装管片。

在盾构机管片拼装过程中，需要采取一系列安全措施，以确保施工过程的顺利进行和人员的安全。

首先，需要对盾构机进行全面的检查和维护，确保其各项功能正常运行。

在进行管片拼装前，需要检查盾构机的各个零部件是否完好，操作系统是否正常，润滑油和润滑脂是否足够，以及安全保护装置是否安装到位。

其次，需要对施工现场进行周密的安全检查，确保没有存在危险的因素。

在盾构机管片拼装区域周围设置明显的警示标志和围栏，以防止未授权人员进入施工区域。

同时，对周边环境进行检查，排除有可能对施工造成危险的因素，如泥浆波及附近建筑物或地下管线等。

在进行盾构机管片拼装前，需要进行必要的培训和教育，确保操作人员理解和掌握相关的安全操作规程和操作技能。

操作人员需要了解盾构机的性能和工作原理，掌握正确的操作方法和紧急停机程序，并严格按照操作规程进行操作。

在盾构机管片拼装过程中，需要保持合理的作业区域布置和人员分工。

作业区域内应设置明确的通行通道和安全出口，并确保通畅无阻。

操作人员应按照任务分工，在规定的操作区域内进行作业，避免交叉作业和互相干扰。

同时，作业区域内应保持整洁，避免杂物堆放和滑倒的危险。

在盾构机管片拼装的过程中，需要进行切割和连接管片的操作，这是一个高风险的环节。

在这个环节中，需要采取必要的安全措施，防止伤害和事故的发生。

操作人员需要佩戴防护手套和安全帽，以防止手部和头部的受伤。

同时，应按照规定的程序和安全工艺进行操作，不得擅自改变操作顺序或方法。

在盾构机管片拼装过程中，还需要定期对盾构机和管片进行检查和维护。

定期检查液压系统、电气系统和传动系统的性能是否正常，发现问题及时处理。

对管片进行质量检测，确保其符合要求。

同时，还需对施工现场进行安全巡检，及时排除可能的安全隐患。

总之，盾构机管片拼装是一项复杂的工程作业，需要严格遵守安全规程和操作规程。

管片拼装技术手册盾构区间管片拼装技术手册一、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：线路曲线半径大于等于400mm时，采用1500mm宽管片，线路半径小于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和1200mm管片，每环纵缝采用12根M27螺栓，每个环缝采用10根M27螺栓。

二、管片选型分析原则：确保管片的走向符合隧道设计线路，且拼装后的管片质量符合规范和设计要求。

依据：1.线路参数。

2.盾构机姿态与油缸行程差。

3.盾尾间隙。

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。

根据成都地铁管片设计构造特点，管片拼装分为10个点位。

拼装点位分布如右图所示。

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。

管片楔形量：成都地铁采用的左右转弯楔形环为等腰梯型，该类型的管片需要两次可达到调整方向的目的，纠偏量比较小，有利于盾构机掘进中的方向控制。

盾构隧道管片拼装施工选型与排版总结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。

地铁盾构隧道管片选型与拼装发表时间：2019-03-26T13:10:28.017Z 来源：《建筑细部》2018年第18期作者：杨文超[导读] 在盾构施工中因管片的选型和拼装不当而引起成型隧道管片破损及漏水现象是个普遍现象，结合西安六号线丈八六路站～丈八四路站区间右线的管片选型和拼装质量为研究对象，总结在施工过程中的经验说明了管片选型的原则，从管片不同拼装点位等方面叙述了施工中管片拼装要求。

杨文超中铁六局集团有限公司交通工程分公司北京丰台 100070摘要：在盾构施工中因管片的选型和拼装不当而引起成型隧道管片破损及漏水现象是个普遍现象，结合西安六号线丈八六路站～丈八四路站区间右线的管片选型和拼装质量为研究对象，总结在施工过程中的经验说明了管片选型的原则，从管片不同拼装点位等方面叙述了施工中管片拼装要求。

关键词：盾构机、管片、盾尾间隙、盾构机姿态、油缸行程差1工程概况西安地铁六号线一期TJSG-7标丈八六路站～丈八四路站区间采用盾构法施工，右线区间长度1138.4m，最小曲线半径R=2000m。

区间隧道底部埋深介于17.14-24.52m之间。

隧道从丈八四路站西端以线间距14.0m坡度2‰出站后，以25‰的坡度下行，继续以14‰的坡度下行至区间最低点。

然后以20‰的坡度上行，最终以2‰的坡度进入丈八六路站。

2管片设计2.1本区间隧道管片采用C50P12预制钢筋混凝土管片，管片设计具体参数见下表：3管片选型的影响因素管片作为成型隧道衬砌、是隧道永久支护的一部分，会受到来自土层、地下水压力等特殊外力，如管片选型不当，会引起管片错台、开裂、隧道渗水，所以管片的选型至关重要。

选取管片主要需要考虑3方面的因素：（1）盾尾间隙；（2）推进油缸行程差；（3）铰接油缸行程差。

3.1管片选型首先要考虑盾尾间隙对管片选型的影响本工程采用小松TM614PMX-12号盾构机盾尾外径为6140mm、壁厚为40mm的圆柱形钢结构，管片的外径为6000mm。

盾构法隧道管片选型及拼装技术文章通过介绍盾构隧道管片的设计依据、楔形量、管片种类及选型、管片拼装点位选择方法和原则、管片拼装过程中应注意的问题等方面，阐述了盾构法隧道施工中的管片选型及拼装技术，以确保施工质量，供读者参考。

标签：盾构法；隧道施工；管片选型；管片拼装引言盾构法隧道施工技术在目前的城市地铁、轨道交通等地下隧道工程中的运用日益广泛，文章结合了深圳地铁5号线、7号线，台山核电站海底取水隧洞工程盾构施工，对盾构隧道施工中管片选型及管片拼装技术进行了总结和探讨。

1 管片选型1.1 盾构隧道管片设计管片宽度、厚度、配筋、砼强度和抗渗等级、分块长度、楔形量、直径等，均是管片设计的要素。

（1）管片厚度和配筋、砼强度和抗渗等级要根据全线的工程地质情况、隧道覆土厚度、施工荷载状况、隧道的使用目的及管片施工条件等多种因素確定，对管片配筋要进行试算和验算。

（2）管片环宽与分块设计主要由管片的制作、防水、运输、拼装、隧道总体线型、地质条件、结构受力性能、盾构掘进机选型等因素确定。

衬砌管片宽度越大，隧道结构的纵向刚度越大，抗变形能力越强；衬砌环纵向接缝越少，漏水环节、螺栓数量越少，施工速度越快，费用越省。

（3）管片楔形量。

楔形管环中最大宽度与最小宽度的差即楔形量。

楔形管片分为单面楔形、双面楔形两种，其中单面楔形又分为前楔形、后楔形两种，即通常所说的左转弯环、右转弯环。

确定楔形量的因素有三个：线路的曲线中心半径R，管片宽度d，管片直径D，标准环与楔形环环数之比U（U不小于1）。

取中心弧长L=（U+1）*d，圆心角β=L/R，外弧长L1=β（R+0.5D），内弧长L2=β（R-0.5D），即可计算出管片楔形量X= L1-L2。

1.2 管片选型应用实例每环管片均由标准块、邻接块、封顶块组成。

在深圳地铁5号线施工中，采用的管片为单面楔形，有标准环、左转弯环、右转弯环三种，外径6m，厚度30cm，宽度1.5m，楔形量38mm，每环分为6块（A1、A2、A3、B、C、K）。

技术交底记录（轨道交通工程）方向放置，避开盾构机千斤顶位置，尾部靠在盾尾刷附近。

型钢靠近撑靴处与盾壳点焊2个点，以方便负环管片安装完成后将其割除。

（2）拼装落底块A2负7环管片封顶块K在16点位，落底块A2中线与隧道铅垂中线重合。

负7环管片测量定位时，管片的后端面应与线路中线垂直，在管片安装机位置定出隧道中线，落底块A2中线螺母与之对应，确保后期管片安装角度符合设计要求。

（3）拼装标准块A1、A3A1在盾尾左侧，A3在盾尾右侧。

每安装一块管片，立即将管片环向连接螺栓插入连接孔，并戴上螺帽用气动扳手紧固。

管片安装到位后，应及时伸出相应位置的推进千斤顶撑靴固定管片，防止管片倾覆，然后方可移开管片拼装机。

（4）拼装邻接块A1、A2及封顶块K安装负7环管片上部2块邻接块及1块封顶块时，因负7环管片为第一环，没有纵向螺栓固定管片，所以在拼装邻接块时，先将其与标准块的环向螺栓连接。

现场实施将临接块抬升10mm以便封顶块的插入，邻接块上部用单边长为37cm厚20mm的4块L型钢板焊接在盾壳上。

封顶块就位后，用螺栓连接，割除L型钢板，两块邻接块落下与封顶块搭接密实。

连接块固定L型钢板（5）负7环管片后移负7环管片拼装完成后，盾构机用拼装模式将负7环管片后推，顶靠在反力架上，为下一环拼装做准备。

由于始发架轨道与管片外侧有一定的空隙，为了避免负环管片全部推出盾尾后下沉，在始发架导轨上插打木楔，将负环管片托起，保持管片轴线。

（6）钢丝绳单环加固在负环管片出盾尾后及时用钢丝绳、花篮螺栓配合进行单环加固，以保证在传递推力过程中管片不会浮动、下沉变位。

2、拼装负6环负环管片根据盾尾间隙及负6环管片拼装情况，进行负6环拼装。

3、盾构始发，拼装负5环至负1环管片防水装置安装完成后，盾构始发，将负5环管片放置在拼装位置，盾构前移达到拼装长度后迅速拼装负5环管片，盾构顶推进洞，正式掘进，错缝拼装负6环至负1环，根据现场实际选取合适点位，保证负环管片中线沿轴线拼装。

管片拼装施工技术交底1. 工程概况本项目为XXX隧道工程，隧道全长XXX米，采用管片拼装法施工。

隧道内径直径为XXX米，外径直径为XXX米，管片厚度为XXX厘米。

隧道穿越地层主要为粘土、砂土及粉土层。

工程采用土压平衡式盾构机进行施工。

2. 管片拼装施工流程管片拼装施工流程分为以下几个步骤：1.盾构推进前的准备工作：包括施工现场的布置、管片的运输和储存、拼装设备的检查等。

2.盾构推进：根据设计速度和推进计划进行盾构推进，同时进行土层的地质观察和记录。

3.管片拼装：在盾构推进过程中，按照设计要求进行管片的拼装，确保管片的质量和拼装速度。

4.隧道轴线控制：通过测量和调整，保证隧道轴线符合设计要求。

5.管片接缝防水处理：对管片接缝进行防水处理，确保隧道的防水性能。

6.隧道内部施工：在管片拼装完成后，进行隧道内部的施工，包括轨道铺设、通风系统安装等。

3. 管片拼装施工技术要求1.管片选型：根据隧道直径、地质条件、施工环境等因素选择合适的管片。

2.管片质量：管片应符合国家标准和设计要求，表面应平整、无裂缝、无破损。

3.拼装顺序：根据隧道轴线和曲线变化，按照设计要求进行管片的拼装。

4.拼装精度：管片拼装应满足隧道轴线、高程和横向误差的要求。

5.接缝处理：管片接缝应采用防水材料进行处理，确保隧道的防水性能。

6.施工安全：施工过程中应严格遵守安全规定，确保施工人员的安全。

4. 质量控制与验收1.质量控制：在管片拼装过程中，应定期进行质量检查，发现问题及时处理。

2.验收标准：管片拼装完成后，应按照国家标准和设计要求进行验收。

3.验收程序：验收组应由施工方、设计方、监理方等相关单位组成，共同进行验收。

5. 施工安全与环保措施1.施工安全：加强施工现场的安全管理，定期进行安全教育培训和演练。

2.环保措施：遵守国家环保法规，采取有效措施减少施工过程中的噪音、扬尘等污染。

其他为管片拼装施工技术交底的主要内容，施工过程中应严格遵守相关规定，确保工程质量和施工安全。

地铁盾构管片拼装通过1号车架的单轨梁、盾构与车架之间的双轨梁以及拼装机后部的喂片机构将管片从运送小车装运到拼装机下进行拼装。

管片拼装机型式为环齿式，可按顺时针和逆时针旋转220度，其轴向平移行程达800mm，以保证封顶块的嵌入。

拼装机工作时由无线遥控器控制，为防止无线系统损坏，另备有一套线连接的悬挂式控制器。

一、衬砌拼装方式1、隧道衬砌由六块预制钢筋混凝土管片组成，采用通缝拼装。

其中拱底块最重为3.75T，整环总重16.1T。

成环形式为小封顶纵向全插入式。

2、纵环向均采用M30双头直螺栓连接，环向螺栓每环12只，纵向螺栓每环17只。

连接件采用锌基铬酸盐涂层防锈处理，涂层厚度为6mm。

纵环向螺栓机机械性能等级为5.8级。

二、拼装前的准备工作（1）钢筋混凝土管片应验收合格后方可运至工地，管片在地面上按编号拼装顺序排列堆放,粘贴好管片接缝密封衬垫等防水材料, 管片接缝的连接件和配件、防水垫圈等的数量规格准备齐全，随管片运送至工作面。

（2）清除前一环管片环面和盾尾内杂物，检查前一环管片环面防水材料是否完好，如有损坏应及时采取修补措施，发现环面质量问题，必要时在新一环管片拼装时采用纠正措施。

（3）按有关盾构设备操作要求，全面检查拼装系统管片拼装机的动力及液压设备是否正常，确保拼装作业安全可靠。

三、拼装作业（1）将衬砌环拼装顺序列表提供给竖井工程师、盾构掘进机的操作者等；（2）钢筋混凝土管片拼装中，应保持盾构稳定状态，并防止盾构后退和已砌管片受损。

举重钳钳牢管片操作过程中，施工人员应退出管片拼装范围。

（3）钢筋混凝土管片拼装时应先就位底部管片，然后自下而上左右交叉安装，每环相邻管片应均布摆匀并控制环面平整度和封口尺寸，然后插入封顶管片成环。

（4）钢筋混凝土管片拼装成环时，其连接螺栓应先逐片初步拧紧，脱出盾尾后再次拧紧。

当后续盾构掘进至每环管片拼装之前，应对相邻已成环的3环范围内管片螺栓进行全面检查并复紧。

（5）拼装过程中选定各块管片位置，须缩回相应的千斤顶，形成管片拼装空间。

一、管片拼装工艺流程盾构管片拼装的施工流程：二、管片安装施工要点1、盾构管片现场验收管片到达施工场地后，进场验收，主要的检验项目有：管片出厂合格证是否齐全有效；管片外表是否清洁;止水条、缓冲垫是否贴牢完好；管片标识(包括管片型号、模具编号、生产日期、生产厂家、合格状态)是否齐全和完整；管片是否有崩角、破损、砂眼或裂缝等；吊装孔螺栓孔是否完好,孔内是否有异物.然后由地面工程师对进场管片负责签收，并对每环管片做好标识,做到有据可查。

卸货后由地面工班黏贴止水条。

2、管片拼装施工措施管片拼装是盾构法施工的重要环节，其拼装质量的好坏不仅直接关系到成洞的质量，而且对盾构机能否继续顺利推进有着直接的影响。

因此，管片在拼装前仍要进行一次检查，再次确认管片种类正确、质量完好无缺和密封垫黏结无脱落，管片的吊装孔预埋位置正确,封堵盖完好无损,以及其他主要预埋件和混凝土的握裹牢固，管片接头使用的螺栓、螺母、垫圈、螺栓防水用密封垫等附件准备齐全后，才允许拼装.每环管片拼装结束后要及时拧紧各个方向的螺栓，且在该环脱出盾尾后再次拧紧.3、管片的堆放运输管片出厂前逐片进行尺寸、外观的检测，不合格者不允许出厂。

外观的检测内容有：管片表面光洁平整，无蜂窝、露筋,无裂痕、缺角，无气、水泡，无水泥浆等杂物；灌浆孔螺栓套管完整.安装位置正确.对于轻微的缺陷进行处理，止水带附近不允许有缺陷。

达到龄期并检验合格的管片有计划地由平板车运到施工现场。

管片运输时其间用垫木垫实，以免使管片产生有害裂纹，或棱线部分被碰坏.管片到达现场后由龙门吊卸到专门的管片堆放区。

管片堆放区应选择适当,以免因其自重造成场所不均匀沉降和垫木变形产生异常的应力而破裂.在卸之前对管片进行逐一的外观检测，不符合要求（裂缝、破损、无标志等）的管片立即退回。

4、管片吊放及隧道内运输管片下井采用龙门吊进行.洞内运输采用电瓶车牵引管片车运输。

管片车上的管片堆放有序，堆放次序依据管片安装顺序摆放。

大直径通用楔形管片拼装技术张毅1 徐贤宇2 荣亮3（1．中铁隧道股份有限公司，河南郑州 453000；2．中铁隧道集团科研所，河南洛阳 471009）摘要：武汉长江隧道是我公司第一个大直径泥水盾构过江隧道工程。

盾构隧道管片外径11000mm，内径10000mm，管片环宽2000mm，采用双面楔形的通用管片，楔形量为55mm，采用9块等分“大楔型封顶”分块形式。

管片拼装的质量直接影响到盾构掘进工程的安全、进度和隧道整体的防水质量。

为了保证盾构安全顺利的完成隧道掘进，本人对管片拼装的技术和遇到问题的解决办法加以研究总结。

关键词：盾尾间隙点位选取管片安装管片旋转管片椭圆质量保证Large-diameter General Wedge Segment Assembly technologyZhang Yi1,Xu Xian yu2,Rong Liang3（1．China Railway Tunnel Stock Co, Ltd., Xinxiang 453000,He’nan；2．China Railway Tunnel Group Scientific Research Institute, Luoyang 471009, He’nan）Abstract: The Wuhan Yangtze River Tunnel is the first company of large diameter shield muddy river tunnel project. Shield Tunnel-diameter 11000 mm, diameter of 10000 mm, the ring-width 2000 mm, using double-sided wedge of the Universal film, for the wedge of 55 mm, using nine sub-"big wedge-shaped cap" block form. The quality of the films assembled a direct impact on the security shield tunneling projects, progress and the overall water quality of the tunnel. In order to ensurethe smooth completion of safety shield tunnel boring, I assembled the film's technical problems and solutions to summarize.Key words: Mei space shield，Select the Point，Installation Segment，Segment Rotation，Segment Elliptic，Quality Guarantee.1. 概况本工程施工中，采用错缝拼装通用楔形管片。

盾构管片拼装机原理及结构分析-陈国伟盾构管片拼装机原理及结构分析1.盾构管片拼装机简介管片拼装机，又称举重臂，是一种设置在盾尾部位、可以迅速把管片拼装成确定形式的起重机械。

开挖后的隧道需要用洞外预制好的钢筋混凝土管片进行永久性支护，管片拼装机的作用就是将管片快速准确地安装到刚开挖的隧道表面，以支护隧道表面、防止地下水土的渗透和地表沉降，管片承担着盾构前进的推进反力。

盾构管片拼装机是一种典型的复杂机电液产品，是盾构成套装备系统的关键子系统之一(见图1)，管片拼装机的功能直接影响到管片拼装质量和隧道施工的效率。

图1 盾构机上的管片拼装机2.盾构管片拼装机工作原理:管片拼装机将自动输片装置输送来的管片夹持锁紧，升降油缸提升管片，平移机构将提起的管片移到拼装的横断面位置，回转机构将该管片旋转到管片安装的径向位置，完成管片在隧道中的初步定位;再用偏转油缸、仰俯油缸和举升油缸的不同步伸缩微调定位，使待装管片的螺栓孔与前一环、前一片管片的螺栓孔同时对齐，当一环管片(一环管片衬砌通常由6,11块管片按一定顺序拼砌而成)安装完成后，用螺栓将环向及轴向相邻的管片按一定的力矩进行联接，完成管片的拼装(其示意图如图2)。

图2 管片拼装过程示意图整个过程完全自动化，管片拼装机在空间内能完成6个自由度的无干涉运动:纵向直线运动(沿隧道轴线)、径向直线运动(隧道断面方向)、圆周方向回转运动(绕隧道轴线)及绕坐标系的三个姿态微调整转动(其示意图如图3)，6个自由度分别由电液比例多路阀通过液压马达和液压缸来实现。

管片拼装机在实际施工中，一般按以下顺序拼装管片:供给管片?夹持锁紧管片?提升管片?初定位管片?微调管片?螺栓连接。

图3 管片拼装机六自由度示意图3.盾构管片拼装机的结构管片拼装机通常的型式有盘式和中心环式。

盘式拼装机一般以挡拖轮定位，中心环式一般以回转支承定位，由于中心环式具有定位精度高、结构相对简单等特点，主要用于中大型隧道断面管片安装，是目前主要的结构型式[2]。