管片基础知识与管片选型
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管片选型1、管片选型的原则1、管片选型要适合隧道设计线路;2、管片选型要适应盾构机的姿态。
1.1 管片选型要适合隧道设计线路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。
转弯环偏转角的计算公式:转弯环偏转角的计算公式:θ=2γ=2arctgδ/D式中: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―――曲线半径而θ=α,将之代入,得出L值上式表明,可以算出圆曲线拼装关系,结合线路就可以将管片大致排列出来。
1.2 管片选型要适应盾构机姿态管片是在盾尾内拼装,所以不可避免地受到盾构机姿态的约制。
管片平面应尽量垂直于盾构机轴线,也就是盾构机的推进油缸能垂直地推在管片上,这样可以使管片受力均匀,掘进时不会产生管片破损。
同时也兼顾管片与盾尾之间地间隙,避免盾构机与管片发生碰撞而损坏管片。
在实际掘进过程中,盾构机因为地质不均、推力不均等原因,经常要偏离隧道设计线路。
所以当盾构机偏离设计线路或进行纠偏时,都要十分注意管片选型,避免发生重大事故。
2、管片选型2.1 管片的拼装点位转弯环在实际拼装过程中,可以根据不同的拼装点位来控制不同方向上的偏移量。
这里所说的拼装点位是管片拼装时K块所在的位置。
区间的管片拼装点位为在圆周上按时钟分成12个点,即管片拼装的12个点位,相邻点位的旋转角度为36°。
由于是错缝拼装,所以相邻两块管片的点位不能相差2的整数倍。
一般情况下,本着有利于隧道防水的要求,都只使用上部6个点位。
根据工程实际情况,选择拼装不同点位的转弯环,就可以得到不同方向的楔形量(如左、右、上、下等)。
管片左转弯环不同点位的契形量计算表:左转弯环楔形量计算表表12.2 根据盾尾间隙进行管片选型如图2所示,通常将盾尾与管片之间的间隙叫盾尾间隙。
隧道盾构法施工中的管片选型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、速度快、作业安全、建成后投入运行早等优点。
在盾构法施工中采用预制钢筋砼块(管片)做为永久支护,或永久支护的一部分。
目前常用的是将管片分为左、右转弯环和标准环三种类型。
管片生产可以由专门从事砼制品的厂家提前制作,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,同时也使施工工厂化成为可能。
笔者根据从事盾构施工的经验和心得体会,对盾构施工中管片选型问题进行一下讨论。
一、管片与隧道线路隧道设计线路的特征决定了管片拼装成环后横断面的走向,同时也在总量上限制了管片在一个施工合同中的类型分布。
1、曲线地段曲线地段应根据线路的曲线要素、纵向坡度的大小、不同衬砌环的组合特征(楔形量、锥度、偏移量等)来决定要安装的管片类型。
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。
我们追求的是X环不同类型及封顶块的组合提供的锥度β′和X环管片长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。
如广州地铁二号线越三区间隧道盾构工程中左转弯曲线:R=399.863m, δ=50mm, D=6000mm, 通过计算L12+T+L1+T为最佳组合。
(备注:L12为左转弯12:00,T为标准环,装L1是满足线路为下坡及管片环与环间错缝拼装的要求。
)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移中线的纠偏量。
二、管片与盾构机姿态1、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。
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。