管片楔形量计算

管片楔形量一、管片楔形量计算护盾式TBM含盾构在曲线段施工和蛇行修正时,需要使用楔形管片环,楔形管片环分为左转环及右转环;蛇行修正用楔形管片环的数量,会因工程区域内所包含的缓曲线和急曲线区段的比例、有无S形曲线等的隧道线路、影响TBM含盾构操作稳定性的周围围岩的情况而不同;通常,蛇行修正用楔形管片环数量大概是直线区间所需管片环数的3%～5%,可通过线形计算;楔形量除了根据管片种类、管片宽度、管片环外径、曲线外径、曲线间楔形管片环使用比例、管片制作的方便性确定外,还应根据盾尾操作空隙而定;根据区间隧道线形,其最小半径为350m,建议曲线拟合采用楔形量38mm的楔形管片环,模拟线形采用标准环、左转环和右转环组合的方式;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：△=Dm+nB/nRD-管片外径,m:n-标准环与楔形环比值,B-环宽,R-拟合圆曲线半径结合青岛市地铁1号线工程具体情况,TBM施工区段线路最小曲线半径为350m,按最小水平曲线半径R=350m计算,楔形量△=38mm,楔形角β=°;楔形量与转弯半径关系如图的计算公式如下：曲线中心图楔形量与转弯半径关系图根据圆心角的计算公式：X＝180L/πR式中：L——段线路中心线的长度mm,R——曲线半径mm,X——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/R-3000=1500+△/2/R+3000R=9000000/△将管片拼装的最大楔形量△=38mm代入上式计算得此转弯环管片的理论最小转弯半径为：R=236842mm;本工程盾构区间环宽1200mm的管片为满足曲线模拟和施工纠偏的需要,设计了左、右转弯楔形环,通过与标准环的各种组合来拟合不同的曲线;管片楔形量计算应考虑线路最小曲线半径、管片环类型、管片环排版方式、曲线拟合误差等因素,并留有一定的余量,以满足最小曲线半径段的施工要求;楔形环为双面楔形,楔形量为△=,楔形角β=°,楔形量平分为两部分,对称设置于楔形环的两侧环面;在标准环：楔形环按照1：1排版的情况下能满足R=300m的最小平面曲线半径;在不同平面曲线半径下的楔形环与标准环的比例见下表：表5-3 不同平面曲线半径的盾构楔形环与标准环组合比例Rm 300 400 500 600 700 800 1000 1500 2000 楔形环：标准环1:1 3:5 3:7 1:3 3:11 3:13 3:17 1：9 3：37二、参考一期刊论文,论文中对管片楔形量的计算有论述：具体可参照“小半径曲线地铁隧道盾构施工技术”,作者：陈强;三、管片的检算可以参考“小半径曲线盾构施工技术”中有关楔形量的检算;。

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]。

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。

大直径通用楔形管片拼装技术摘要：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 ensure the smooth completion of safety shield tunnel bo ring, 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。

管片楔形量一、管片楔形量计算护盾式TBM（含盾构）在曲线段施工和蛇行修正时，需要使用楔形管片环，楔形管片环分为左转环及右转环。

蛇行修正用楔形管片环的数量，会因工程区域内所包含的缓曲线和急曲线区段的比例、有无S形曲线等的隧道线路、影响TBM （含盾构）操作稳定性的周围围岩的情况而不同。

通常，蛇行修正用楔形管片环数量大概是直线区间所需管片环数的3%～5%，可通过线形计算。

楔形量除了根据管片种类、管片宽度、管片环外径、曲线外径、曲线间楔形管片环使用比例、管片制作的方便性确定外，还应根据盾尾操作空隙而定。

根据区间隧道线形，其最小半径为350m，建议曲线拟合采用楔形量38mm的楔形管片环，模拟线形采用标准环、左转环和右转环组合的方式。

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（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）结合青岛市地铁1号线工程具体情况，TBM施工区段线路最小曲线半径为350m，按最小水平曲线半径R=350m计算，楔形量△=38mm，楔形角β=0.3629°。

楔形量与转弯半径关系（如图7.8）的计算公式如下：曲线中心图7.8 楔形量与转弯半径关系图根据圆心角的计算公式：X＝180L/πR式中：L——段线路中心线的长度(mm)，R——曲线半径(mm)，X——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)/(R-3000)=(1500+△/2)/(R+3000)R=9000000/△将管片拼装的最大楔形量△=38mm代入上式计算得此转弯环管片的理论最小转弯半径为：R=236842mm。

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。

摘　要：盾构隧道主体结构是由一系列预制的钢筋混凝土管片排列而成的。

而管片的选型、拼装不仅会影响盾构机的姿态、设计线路，同时还会造成成型的隧道管片出现破碎、漏水等影响隧道后期使用的问题。

所以做好管片的选型、拼装尤为重要。

本文结合宁波市轨道交通一号线一期工程某区间使用的通用型楔形管片的工程实例，对通用型楔形管片的选型、拼装进行了分析研究，并提出了控制措施。

关键词：通用型；楔形管片；选型；拼装；控制；措施DOI:10.3772/j.issn.1009-5659.2011.23.022随着社会经济的发展城市人口增多、规模变大，现有的城市交通已经不能满足城市发展的需要。

经济发达的城市开始修建地铁工程，盾构施工技术普遍应用于地铁工程中。

盾构法施工的隧道衬砌方式有两种：单层装配式衬砌和多层混合式衬砌。

在盾构施工中，主要采用单层装配式衬砌，衬砌为预制的钢筋混凝土管片，它们构成了盾构隧道的主体结构并承受四周土体的荷载。

盾构隧道是由一系列管片排列而成的，可以看成一组短折线的集合，近似地拟合成实际线路。

由于采用短折线来代替光滑曲线，实际的线性和设计线性不能完全吻合，两者之间存在一定的偏差。

传统的普通管片对于平面曲线可以通过转弯环来模拟，但对于竖曲线，只能够通过粘贴楔形衬垫来拟合，粘贴工作费时费力，可控性差。

而且，由于加大了环缝间隙，降低了弹性密封垫的压缩率，也不利于防水。

通用型楔形管片可以通过封顶块位置的改变，即选择不同的拼装点位来达到转弯或竖曲线的目的，使得管片的选型灵活多变，随意性较大。

但是不可避免的封顶块位置也需要根据实际情况相对变换，对设备选型和管片的选型及拼装提出了一定的要求。

本文结合宁波市轨道交通一号线一期工程某区间使用的通用型楔形管片的工程实例，对通用型楔形管片的选型、拼装进行了分析研究，并提出了控制措施。

1 管片设计概述本项目盾构区间采用的是预制钢筋混凝土管片，管片外径6200mm，内径5500mm，宽度1200mm，厚度350mm。

管片楔形量一、管片楔形量计算护盾式TBM（含盾构）在曲线段施工和蛇行修正时，需要使用楔形管片环，楔形管片环分为左转环及右转环。

蛇行修正用楔形管片环的数量，会因工程区域内所包含的缓曲线和急曲线区段的比例、有无S形曲线等的隧道线路、影响TBM （含盾构）操作稳定性的周围围岩的情况而不同。

通常，蛇行修正用楔形管片环数量大概是直线区间所需管片环数的3%～5%，可通过线形计算。

楔形量除了根据管片种类、管片宽度、管片环外径、曲线外径、曲线间楔形管片环使用比例、管片制作的方便性确定外，还应根据盾尾操作空隙而定。

根据区间隧道线形，其最小半径为350m，建议曲线拟合采用楔形量38mm的楔形管片环，模拟线形采用标准环、左转环和右转环组合的方式。

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（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）结合青岛市地铁1号线工程具体情况，TBM施工区段线路最小曲线半径为350m，按最小水平曲线半径R=350m计算，楔形量△=38mm，楔形角β=0.3629°。

楔形量与转弯半径关系（如图7.8）的计算公式如下：曲线中心图7.8 楔形量与转弯半径关系图根据圆心角的计算公式：X＝180L/πR式中： L——段线路中心线的长度(mm)，R——曲线半径(mm)，X——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)/(R-3000)=(1500+△/2)/(R+3000)R=9000000/△将管片拼装的最大楔形量△=38mm代入上式计算得此转弯环管片的理论最小转弯半径为：R=236842mm。