盾构管片选型分解

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。

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。

362楔形量计算法盾构管片选型楔形量计算法作为盾构管片选型的一种方法，是一种相对简单而有效的方法。

在盾构施工中，楔形量是指盾构管片在施工过程中对地层的扰动程度，它与盾构施工的顺利进行和管片的选型有着密切的关联。

通过计算楔形量，可以选择适合施工地层条件的管片类型，从而保证盾构施工的质量和安全。

楔形量的计算方法主要包括体积法和位移法两种。

下面将分别介绍这两种方法的计算原理和步骤。

1.体积法：体积法是通过计算管片中位于土体中的楔形体积来确定楔形量的大小。

计算的步骤如下：(1)将土体按照盾构施工的步骤划分为一系列薄片，计算每个薄片的楔形体积。

(2)将每个薄片的楔形体积相加，得到总体的楔形体积。

(3)根据管片类型和楔形体积，选择合适的管片类型。

2.位移法：位移法是通过计算盾构推进时地层位移的大小来确定楔形量的大小。

计算的步骤如下：(1)分析盾构推进过程中地层的位移规律。

(2)根据地层位移与盾构推进距离的关系，计算出盾构推进过程中地层的总位移。

(3)根据总位移和管片类型，确定合适的管片类型。

在进行楔形量计算时，需要考虑以下因素：1.地层性质：地层的力学性质和稳定性是选择管片类型的重要依据。

常见的地层类型包括软土、弱固结土、黏性土等，每种地层类型对盾构推进的影响是不同的。

2.盾构机参数：盾构机的推进力、盾构机的外径等参数也会对楔形量的计算结果产生影响。

因此，在进行计算时需要准确测量和掌握这些参数。

3.管片类型：不同类型的管片具有不同的楔形体积和位移特征。

因此，选择合适的管片类型也是确定楔形量的重要因素。

通过楔形量的计算，可以根据施工地层的情况选择合适的管片类型。

合理选择管片类型可以保证盾构施工的安全和质量，提高施工效率。

同时，楔形量的计算方法也可以作为盾构施工设计和监测的参考依据，为工程的顺利进行提供支持。

隧道盾构法施工中的管片选型1 概述盾构法施工作为现代隧道施工比较先进的科学的方法，具有对围岩扰动小、施工速度快、作业安全、隧道建成后投入运行早等优点。

盾构法隧道施工中采用预制拼装块（管片）做为永久支护，或永久支护的一部分。

管片一般分为左、右转弯环和标准环。

可以由专门从事砼制品的具有较高水平的厂家提前制作，从而缩小施工用地、加快施工速度，特别对于城市中昂贵的地价、工期相对较短具有重大的意义。

2 影响管片选型的主要因素2.1隧道设计线路隧道设计线路各要素的特征原则上决定了管片拼装成环后横断面的走向，也在总量上限制了管片在一个施工合同中的综合类型分布。

2.1.1曲线地段曲线地段线路的曲线要素、纵向坡度的大小、不同衬砌环和组合特征（楔形量、锥度、偏移量等）决定了要安装的管片类型。

线路所要求提供的圆心角：α＝180L／πR式中：L—一段线路中心线的长度；R—线路曲线半径。

K块（封顶块）不同位置时管片锥度的计算：β＝2arctg(δ×cosθ／2D)式中: β—管片成环后的锥度。

标准环为0。

δ—转弯环楔形量，即转弯环管片12：00时水平方向内外宽度差。

D—管片外径。

θ—K块所在位置对应的角度。

线路所需要的圆心角α相等的X环不同类型的组合，管片选型时应按这种组合为基准来实施。

2.1.2直线地段直线地段原则上装标准环，只是在适当的时候靠转弯环来完成线路的纵向坡度，以及调整盾构机掘进过程中偏离中线的偏移量。

2.2盾构机姿态盾构机姿态决定管片选型盾构机姿态在某种程度上决定了管片选型。

我们在选择要安装的管片类型时，一定要考虑盾构机的趋势、盾构机偏移中线在水平和竖直方向的程度，以及计划要在以后几环中调整盾构机到隧道中心线上。

比如盾构机竖直方向偏移中线16mm，每环L使下一环向下低头4mm,10才能调整过来,但此时一定还要同线路的水平特性、盾构机则最少需要4环L10上下趋势等相结合。

2.3盾尾间隙管片安装是在盾尾壳体的支护下完成，安装完的管片应该处于盾尾的正中央，也就是说，管片外壁和盾尾内壁之间的孔隙是匀均的。

盾构管片的选型原则和拼装施工技术（2018年6 月）一、管片的选型原则1、管片选型符合隧道设计线路；2、管片选型要适合盾构机的姿态；3、管片选型尽量采用ABA 的拼装型式；说明：1、管片选型如何符合隧道设计线路根据隧道中线的平曲线和竖曲线的走向，管片分为标准环、左转弯、右转弯三类。

直线上选标准环，左转曲线上选左转环，右转曲线上选右转环。

其中转弯环数量的计算公式如下：θ=2γ=2*arctg（δ/D）式中：θ——转弯环的偏转角δ——转弯环的最大楔型量的一半D——管片直径每条曲线上的转弯环个数为N=（α0+β）/θ式中：α0——曲线上切线的转角β ——缓和曲线偏角经计算本标段所需左转弯环131 环，右转弯环131 环根据圆心角的计算公式α=180L/（πR）式中：L——段线路中心线的长度R——曲线半径而θ =α，将之代入的到L=6.33m，所以在圆曲线上每隔6.33m 一个转弯环（N=6.33/1.5=4.2 环，即平均4.2环一个转弯环）。

经过实际计算，在缓和曲线上，也近似于6m 一个转弯环。

2、管片选型要符合盾构机的姿态管片是在盾尾内拼装，所以不可避免的受到盾构机姿态的约制。

管片平面尽量垂直于盾构机轴线，让盾构机的推进油缸能垂直地推在管片上，这样使管片受力均匀，掘进时不会产生管片破损。

同时也要兼顾管片与盾尾之间的间隙，避免盾构机与管片发生碰撞而破损管片。

当因地质不均、推力不均等原因，使盾构机偏离线路设计轴线时，管片的选型要适宜盾构机的姿态，尤其在曲线段掘进时更要注意。

3、根据现有的管模数量和类型，及生产能力现有管模四套，两套标准环管模，一套左转环管模，一套右转环管模，每套管模每天能生产两环管片。

为了满足每天掘进8~9 环的进度要求，用转弯环代替标准环，例如用一套左转环和一套右转环来代替两个标准环。

二、影响管片选型的因素1、盾构机的盾尾间隙的影响盾尾与管片之间的间隙叫盾尾间隙盾尾间隙是管片选型的一个重要的一个重要依据。

1.6 管片环的分块
一环管片一般是由几块A型管片（标准块）、两块B型管片（邻接块）和一块K型管片（封顶块）组成。

一般情况下，标准块和邻接块的弧长是很接近的，封顶块的弧长为标准块和邻接块弧长的1/3-1/4左右、其圆心角多为7°－15°。

·分块方案A——7+1模式
采用的是7＋1模式，即5A(51.428°)+2B(46.43°)+K(10°)，见图1所示。

每块管片在纵向布置4个螺栓，每个纵向螺栓间的圆心角为12.857°。

·分块方案B——8块等分模式
每块管片的中心线圆心角度为45°，即详细分块形式为5A(45°)+2B(45°)+K(45°)，见图2所示。

每块管片在纵向布置3个螺栓，每个纵向螺栓间的圆心角为15°。

广州、成都、深圳
北京
南京、武汉
上海
一环分成6 块:管片封顶块( K) 圆心角为10°,邻接块2 块(L) 圆心角均为67°,标准块3 块(B) 圆心角均为72°;纵向连接螺栓孔为10 处,按36°等角布置。