盾构管片的选型与安装

管片选型与拼装昆明地铁晓东村至世纪城站区间，沿途经过华洋五金机电城，雨龙村等，城中建筑多为二至七层结构。

我们在管片拼装时主要面临着350m小半径的难题，在管片选型我们要时刻注意油缸的行程与盾尾间隙，在推进的过程中还要考虑转弯对管片的损害。

在这个区间我们的管片采用的时候通用型管片，所以我们在管片选型时可以不用考虑选用左弯环、右弯环或者是通用环。

每一环共有6块管片，分别为B1\B2\B3\L1\L2\K块，管片的最小楔形量为零，最大楔形量为37.2mm。

盾构机共有16组油缸，其中K块由一个油缸顶着，其余每块由三组油缸顶着。

在盾构机推进的过程中盾体接着管片的反作用力前进。

所以管片的拼装决定着盾构机的姿态以及盾构机的走向。

管片是在尾盾进行拼装，所以在盾构机推进时，不合理的拼装会与尾盾有摩擦，有肯能将管片损坏。

所以在拼装管片时，管片应该尽量垂直于盾构机轴线，使盾构机的推进油缸的撑靴能垂直贴在管片上，这样可以使管片受力均匀，掘进时不会事管片破损。

同时也要兼顾管片与盾尾的间隙，使其控制在55mm，这样的缘由有以下两点：第一、盾尾间隙过大，在同步注浆时由于注浆的压力在3bar左右，浆液容易将盾尾脂冲破，造成漏浆，空隙填充不饱满，地面一起沉降；第二、盾尾间隙过小，盾尾上的盾尾刷紧贴管片，在推进过程中，盾尾刷在前进，容易将盾尾刷刮坏，造成漏浆，或者将管片损坏，在盾尾托出管片时地下水从管片破损处流进，后果不堪设想。

盾构机在推进时应该尽量根据设计路线进行掘进，避免产生不必要的偏差。

在实际掘进过程中，盾构机因为地质不均，推理不均等原因，盾构机的姿态经常会偏离隧道的设计路线，当盾构机在偏离设计路线进行纠偏时，要特别注意管片型号的选择，避免因为盾尾间隙过小造成管片的破损。

如果盾构机偏离设计路线时，在纠偏的过程中不要过急，为了保证盾尾密封，盾尾钢丝刷密封工作的良好，同时也为了保证管片的不受损坏，纠偏过程不应该有太大的调整，一环的纠偏值应该控制在8mm内，否则管片的便宜量跟不上盾构机的纠偏量，盾尾会挤坏管片。

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。

论地铁盾构管片选型世界经济的迅猛发展加速了城市化建设，城市人口和建筑密度的不断增加，加快了城市水电管网及轨道交通的建设。

在城市隧道施工中，由于地面及周边环境复杂，基本上都采用现在已经比较成熟的盾构法施工。

由于城市（重要）建构筑物、桥梁等较多，为节省投资资金，避免风险，保护建构筑物等，盾构隧道的曲线越来越多，半径越来越小，多管片的拼装质量要求越来越高，对管片选型技术要求也越高。

本文结合几个案例分析探讨盾构管片选型技术。

一、管片的结构与拼装形式过去，广州市盾构每环管片由六块管片组成（L1、L2、L3、B、C、K），分为标准环、左转弯、右转弯环，拼装时主要靠调节K块的位置来确定管片的转向，重而与设定的轴线进行耦合。

首先，介绍管片的点位的由来。

考虑管片的受力情况，一般采用错缝拼装的形式进行，由于管片的横向螺栓有十套，因此，管片通常的点位就按10个点位来区分。

如下图所示：图一图二管片的具体形式决定每块管片的角度，任意相邻两点所对应的夹角为36°（图一所示）。

但是，1点和11点中间夹着12点，那么，1点和12点的夹角就是18°，11点和12点的夹角也是18°，同理可证5点和7点的角度是18°。

其次，偏移量的计算公式。

从图二中可得转弯环的管片最大楔形量为38（mm），管片的外径是6000（mm）。

根据Tanа=38/6000=0°21′46.33″ ∵а=в可得到：∴偏移量=Tanв×1500=9.5（mm）通过计算结果得出转弯环的最大偏移量是9.5（mm）。

再次回到正面点位图，可以看出只有12点、3点、6点、9点的时候是最大偏移量的位置，而管片的点位中没有12点和6点，即得3点和9点位置是管片偏移量最大的位置（9.5mm）。

举个例子，左转弯环的管片拼在1点位时，管片的偏移量是如何计算的。

其实1点位的时候，正好是偏离12点位18°，假如左转弯是拼装在12点，根据左手定则（食指和拇指撑开呈90°）可知，食指做指向的方向是代表点位，拇指的方向是最大楔形量的位置（右转弯则用右手定则）。

盾构法管片安装工艺3.14.1工艺概述一、定义（1）管片指用于盾构开挖后完成隧道衬砌的预制钢筋混凝土圆环。

（2）管片吊机指把管片从编组列车的管片运输车上吊下，运至盾构内管片小车的轨行式吊机。

（3）管片安装机指盾构机自备的用于管片安装的机器。

管片安装机位于盾构中体上，可前后 2000mm，圆周200°范围内进行移动。

图 3.14.1-1 管片安装机更换或修复管片安装3.14.2 作业内容主要作业内容包括：管片选型、管片检查、管片安装、紧固螺栓、螺栓复紧。

3.14.3 质量标准及验收方法管片拼装允许误差见下表。

3.14.4 工艺流程图图 3.14.14-1 管片安装工艺流程图3.14.5 工艺步骤及质量控制说明一、管片选型根据推进油缸行程、盾尾间隙及设计线路的水平曲线选择管片类型。

二、 施工准备（1） 在地面上进行管片止水条、软木衬垫及自粘性橡胶薄板的粘贴，并经检查合格后方可运至隧道内。

（2） 在盾构掘进过程中，由管片吊机将管片由编组列车管片运输车运至管片小车上或放于连接桥区域。

（3） 将盾壳内的积水、污泥完全清除干净。

（4） 管片安装司机、螺栓安装人员及工具就位。

三、管片安装前检查（1）运至作业面的管片是否和工程师下达的本环管片指令类型相同。

（2）再次检查管片是否有破损、掉角、脱边以及裂缝。

止水条、衬垫和自粘性橡胶薄板等是否有起鼓、隆起、断裂、破损和脱落等现象，止水条是否部分已失效，并在止水条上涂抹肥皂液等润滑液。

（4）管片连接螺栓、垫圈、螺栓孔密封垫圈及吊装孔封堵塞等数量是否齐全，质量是否完好。

（5）安装工具（风动搬手、梅花搬手、榔头）是否齐全，风管及高压风等状况是否良好。

四、管片安装步骤图 3.14.5-1 管片安装示意图（1）安装最下方一块管片，及时连接纵向螺栓。

（2）由下到上左右对称安装剩余管片，随每块管片的安装将环向、纵向螺栓连接好并进行紧固。

（3）封顶块安装时，先搭接 4/5，再径向插入，边调整位置边缓慢纵向顶推。

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：优点一简化施工控制，减少管片选型工作量；缺点一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（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P =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:P 二L/R=0.6△总=(R+D/2) P - (R-D/2) P =3720mm由△总计算出需用楔形环数量:n1= △总/ △=100标准环数量为:n2= (L-n 1*B ) /B=125标准环和楔形环的比值为:u=n2: n1=5:4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。

关于下发《管片进场及施工质量控制办法》的通知项目部各部室和各分包商：为实现“创广州市优质样板工程，争创‘五羊杯’”的质量目标，为确保隧道管片质量，项目部依照地铁规范、广州地铁公司相关文件要求及与分包商施工承包合同制定以下管理办法：一、管片进场控制管理办法1、管片在出厂前，经项目部驻厂工程师检查管片试件强度、施工资料、止水条合格证等资料，管片外观质量、橡胶止水条粘贴、螺栓孔等外观项目进行检查，达到合格要求，方可发货出厂。

发现有质量问题的禁止出厂，应及时进行修理；存在严重质量问题不能使用的管片作报废处理。

2、在上车、卸货及运输途中，应采取有效措施保护管片，防止因碰撞而发生管片损坏现象，如有损坏由管片厂负责。

3、管片进入施工现场后，在卸车之前，必须由项目部质检工程师对管片质量进行严格检查，检查内容（管片编号、外观质量、橡胶止水条粘贴是否牢固、螺栓孔是否堵塞等项目）。

如发现有质量问题的禁止卸车，同时通知安德管片厂，要求管片返厂处理。

4、经质检工程师检查通过后，地面司索及时组织人员和龙门吊进行卸车，保证正确合理起吊，慢起轻放。

因操作失误而造成的管片损坏，责任由施工队承担，项目部将按照有关规定进行处罚。

5、管片的存放要求：按同类管片分类、分区堆放整齐，禁止同环管片分开任意堆放，同时堆放时，在保证不影响施工的前提下，要充分利用地面场地，使管片存放场地紧凑有序；管片在场地存放期间，施工队应严格保管，防止出现因碰撞而发生的管片损坏、橡胶止水条松动等质量问题；禁止在管片上乱写乱画，保持管片整洁。

6、施工队作业人员应严格遵守相关技术要求粘贴软木衬垫，如发现有脱落现象，应重新粘贴，确保软木衬垫粘贴平整牢固。

7、在吊装下井之前应仔细检查管片砼有无破损，橡胶止水条及防撞垫片有无起胶等，若有此类情况要及时进行修补或粘牢。

在吊入井下过程中，尤其是管片放上管片小车时，应谨慎操作，避免因碰撞而造成管片损坏。

8、管片在井下运输过程中，相关施工人员应小心谨慎、防止管片与其它物体发生碰撞，造成管片损坏。

管片选型培训讲义结合广州地铁四号线和南京地铁盾构三标的实际情况，详细介绍管片选型的原则、方法以及影响管片选型的其他因素，并根据实际的施工情况，介绍了一些管片选型的实例，供从事盾构施工的技术人员参考。

管片选型标准环转弯环盾尾间隙油缸行程差在国内城市地铁隧道工程中，目前已越来越多地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。

管片选型直接关系到隧道线路、隧道质量等一系列隧道的关键指标，所以管片选型是否正确，将决定盾构工程的成败。

以下就管片选型的问题，结合广州地铁四号线琶大区间的实际情况谈一谈笔者的体会。

1、管片选型的原则管片选型的原则有两个，第一：管片选型要适合隧道设计线路；第二：管片选型要适应盾构机的姿态。

这两者相辅相成。

1.1 管片选型要适合隧道设计线路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的布置方式。

现根据广州地铁四号线琶大区间的情况简要介绍一下管片排版。

琶大区间管片技术参数表广州地铁四号线琶大区间，分布三组圆曲线，半径分别为450米、800米、竖曲线3000米。

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。

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＝0.3629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＝5.067m上式表明，在800m的圆曲线上，每隔5.067m要用一环转弯环，广州地铁的管片长度为1.5m，就是说，在800m的圆曲线上，标准环与转弯环的拼装关系为2环标准环+1环转弯环。