盾构通用环管片选型技术

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。

城市轨道盾构隧道管片选型及技术要点发布时间：2021-06-22T10:06:34.840Z 来源：《基层建设》2021年第8期作者：席鹏[导读] 摘要：在我国快速发展过程中，轨道交通建设在不断加快，轨道交通的建设有助于缓解城市交通压力，为中心城区与周边郊区提供联系通道。

中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司湖北省武汉市 430000摘要：在我国快速发展过程中，轨道交通建设在不断加快，轨道交通的建设有助于缓解城市交通压力，为中心城区与周边郊区提供联系通道。

根据城市对于地铁工程的要求，多采用快线A+型车，最高时速140km/h，施工中盾构隧道工程较为关键，普遍使用到内径5.5m的管片。

考虑到盾构施工的质量要求，有必要从工程实例出发，围绕管片选型、施工技术等方面做深入的探讨。

关键词：管片选型；拼装；楔形量引言在我国进入21世纪快速发展的新时期，经济在迅猛发展，社会在不断进步，地铁隧道工程施工工法主要包括明挖法、浅埋暗挖法以及盾构法。

其中明挖法隧道施工主要适用于场地开阔、地表建筑物稀少、地面道路交通要求较低的地区;浅埋暗挖法最初由王梦恕院士提出，适用于埋深较浅地铁隧道的施工作业，并在北京地铁复兴门折返线工程中成功应用;盾构法是一种能够适用于多种复杂水文地质条件的地铁区间隧道主流暗挖工法。

自18世纪英国在伦敦泰晤士河首次采用盾构工法修建隧道以来，经过近一个世纪的发展，盾构法隧道修建技术己发展成为几乎可以适用于任何水文地质条件的施工工法，并在公路、铁路、水利水电、城市轨道交通等多方面得到了广泛应用。

由于盾构法对施工区域环境扰动小、地层适应性强以及施工快速安全可控，己成为世界各国修建地铁区间隧道的主流施工工法，对于穿越江海等地表水体的水下隧道修建，盾构工法具有其天然优势。

1盾构法隧道的发展历史与现状目前我国经济持续快速发展，基础建设进程日益加快，城市地铁隧道、铁路隧道、公路隧道、引水隧洞、城市地下路等隧道及地下工程的建设正迎来高速发展期。

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。

地铁盾构隧道施工管片选型技术研究摘要：以广州地铁隧道1.5米管片，左转、右转、标准三种管片型号为例，介绍盾构隧道掘进管片选型技术。

关键词：盾构机、管片、盾尾间隙1. 线路设计：地铁隧道设计，受车站、地表与地下地质情况的限制，基本上所有线路都要插入不同曲线半径的圆曲线来转弯，圆曲线的前后采用缓和曲线过度，如何用预制好的管片来拟合线路曲线，成了隧道掘进施工的一个重要的基础工作。

2. 管片设计：广州地铁管片设计一般采用长1.5米管片，分左转（L）、右转（R）、标准（P）三种管片型号，管片内径为5.4米，外径为6米，一环管片共有六块组成，分别为A1、A2、A3、B、C、K块。

标准环管片长度为1.5米，左、右转弯环管片为楔型，最宽的位置与最窄的位置相差38mm（图1）。

3. 盾构机相关部位简介：与管片选型有关的两个重要指标为千斤顶行程与盾尾间隙，千斤顶指的是盾构推进千斤顶，千斤顶行程是指千斤油缸的伸出长度（海瑞克机千斤顶最大行程为2m，一般掘进施工伸长到1.8米就可以满足安装管片的要求）。

盾尾间隙指的是管片外弧面与盾构机后体内壳之间的间隙（海瑞克盾构机的设计盾尾间隙为75mm）（图2）4. 管片选型管片选型：指的是采用那种类型的管片？K块安装在什么位置？（一般K 块的位置与钟表的点位相对应，比如P11，P指标准环，K块安装位置在11点钟。

）。

选型时要考安装纵缝的错缝拼装。

管片的选型决定了左右转弯的幅度，即线路的走向。

如上面的管片设计与拼装图。

管片选型的原则是：盾构机开到哪里，管片就安装在哪里。

管片选型方法：管片选型的主要依据是千斤顶行程与盾尾间隙，选型采用左、右手定则。

左侧千斤顶较长，盾尾间隙较小，管片选用右转环，采用右手定则；右侧千斤顶行程较长，盾尾间隙较小，选用左转环，采用左手定则。

千斤顶行程与盾尾间隙均衡则采用标准环。

左右手定则为：伸出左或右手，掌心朝自己，大拇指与其余四指（其余四指并拢）垂直，四指指向千斤顶行程最长的位置即管片最宽的位置，那么大拇指所指的点位即K块的位置。

盾构管片选择要点
盾构施工的关键部分之一是管片的选择。

通常在选择盾构管片时需要考虑以下几个要点：
材料的质量和强度：盾构管片的材料质量和强度直接影响到整个隧道的施工质量和安全性，因此应该选择质量优良、强度高的材料。

管片的尺寸和规格：根据盾构机的特点和设计参数来选择合适的管片尺寸和规格，以确保其与盾构机匹配。

管片的表面平整度：管片表面平整度对于隧道的质量和施工效率有着重要的影响，因此选择表面平整度高的管片可以降低隧道内部的水泥浆用量和加固程度。

管片的结构形式和连接方式：不同类型的盾构设备所用的管片结构形式和连接方式会有所不同，因此应该选择适合特定设备的管片结构形式和连接方式。

生产厂家的信誉度和服务质量：选择知名的生产厂家，能够保证管片质量和售后服务的质量，更好地保障施工安全和质量。

综上所述，正确选择盾构管片需要综合考虑施工工艺、机具设备、材料质量等多个方面的因素。

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。

盾构施工中管片的简易选取原则广佛项目部 刘国栋在盾构施工中要精确的控制推进油缸行程，使主机最大限度的沿着设计轴线DTA 前进很重要的一个环节就是管片的选取与拼装。

管片按其形状可分为平行环（标准环）和楔形环（转弯环）两种。

标准环和转弯环按照不同的组合方式可以拟合出不同曲率半径的隧道。

在选取管片的过程中我们主要需要考虑三方面的因素。

一、盾尾间隙；二、推进油缸行程差；三、隧道趋势。

所以在选取管片的时候需要综合考虑，对于选取管片的一些参数我们要做到心中有数。

一、管片选取相关参数以及相互关系计算记u 为上一环管片拼装完成后的油缸行程差，D 为油缸安装直径，因为盾尾间隙的该变量△t 远小于管片的宽度b ，上一环管片拼装完成后的油缸行程差u 远小于油缸安装直径，所以可以得到如下等式：b t =Du →△t =b D u （1） 通过以上计算公式我们可以发现下一环的盾尾间隙的数值可以通过本环的管片拼装完成后的油缸行程差得出，在拼装本环管片时我们就可以通过计算得出本环拼装完成后的盾尾间隙以及本环拼装完成后的油缸行程差，进一步得出下一环的盾尾间隙对下一环的盾尾间隙进行判断，综合主机方向以及DTA ，确定是否需对主机趋势进行改变，以良好的拟合DTA ，同时又保证合理的盾尾间隙。

二、超前量对油缸行程差标准环与转弯环的不同之处在于从拼装好的一环管片顶部看标准环在平面上的投影为一矩形，而转弯环在平面上的投影为对称的梯形。

在管片安装时，如果正在安装的一环为转弯环，且转弯环的中K 块的位置处于隧道的正上方，这时管片腰部的两侧将产生衬砌长度的不同，这种长度的不同称为超前，它的数值称为超前量，超前量的大小因隧道设计曲线的要求而不尽相同。

对于有超前量的管片来说，它的安装点位对隧道设计曲线的拟合的质量好坏影响很大。

对应不同的点位转弯环对油缸行程差以及盾尾间隙的调节作用是不同的。

设每个管环的纵向螺栓孔有N 个，而且这些螺栓孔沿着管环圆周方向均匀分布，所以每两个相邻的螺栓孔之间与管环中心所形成的角度为360/N 。

第三章盾构隧道断面、线形和管片选型一.盾构隧道断面1.通常盾构隧道按其端面来分有圆形隧道、半圆形隧道、双圆搭接形隧道、三圆搭接形隧道、矩形隧道、马蹄形隧道、椭圆形隧道等多种隧道。

（1）圆形断面圆形隧道是使用得最多的断面外形，因此，人们通常把圆形断面称为标准断面。

本书以后若无其他说明，一般提到的隧道均指圆形断面的盾构隧道。

圆形隧道有以下几个优点：①由于圆形断面的拱作用，故管环上作用的外压小（相对非圆断面而言），管环受损小，寿命长，即隧道的耐久性好、平安性好。

②圆形盾构断面盾构机掘削机理简洁，掘削系统（刀盘，力、扭矩的传递结构）简洁制作、造价底。

③管片的制作简洁简洁，拼装便利。

④圆形断面隧道的内空（直径）可大可小。

内空采用率底，存在铺张。

（2）矩形断面矩形断面的优点是内空采用率高，与圆形断面相比构筑时可以削减3 O %的土体切削和排放。

利于成本降低。

此外，矩形断面地中占位小，地下空间采用率高。

缺点是管环上的作用大，不适于大尺寸隧道的构筑；管片设计、施工简单；盾构机制作简单、价格偏高。

双圆搭接端面这种多用于铁路、大路来回复线的情形。

地中占地面积小、空间采用率高。

盾构机制作简单、造价高，管片设计、组装、施工简单。

（3）三圆搭接断面三圆搭接断面可以说是为构筑地铁车站而设计的盾构断面外形。

优点是空间采用率高，使地铁车站的构筑施工完全转入地下，此工法的造价底。

缺点是盾构机、管片的设计、制作和施工均比较简单。

二.盾构隧道的线形1.平面线形平面线形可以分为平曲线和竖曲线，平曲线和竖曲线在盾构隧道的线形中有直线、缓和曲线、圆曲线几种形式。

从盾构工法自身的施工性来方面来看，盾构隧道最好选用直线和大曲率半径的平面线形。

但多数的施工对象是城市市区的地下工程，因都市地区的地下构筑物密集，加上地价昂贵，所以线形的确定受地层条件、地表条件、地下障碍物及用地条件的制约。

也就是说，线形为直线和大曲率半径的条件通常不易得以满意，而多数状况会消失小曲率半径的急转弯，所以小曲率半径的设计、施工是平面线形争论的重点。