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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。
盾构法隧道管片选型及拼装技术文章通过介绍盾构隧道管片的设计依据、楔形量、管片种类及选型、管片拼装点位选择方法和原则、管片拼装过程中应注意的问题等方面，阐述了盾构法隧道施工中的管片选型及拼装技术，以确保施工质量，供读者参考。
标签：盾构法；隧道施工；管片选型；管片拼装引言盾构法隧道施工技术在目前的城市地铁、轨道交通等地下隧道工程中的运用日益广泛，文章结合了深圳地铁5号线、7号线，台山核电站海底取水隧洞工程盾构施工，对盾构隧道施工中管片选型及管片拼装技术进行了总结和探讨。
1 管片选型1.1 盾构隧道管片设计管片宽度、厚度、配筋、砼强度和抗渗等级、分块长度、楔形量、直径等，均是管片设计的要素。
（1）管片厚度和配筋、砼强度和抗渗等级要根据全线的工程地质情况、隧道覆土厚度、施工荷载状况、隧道的使用目的及管片施工条件等多种因素確定，对管片配筋要进行试算和验算。
（2）管片环宽与分块设计主要由管片的制作、防水、运输、拼装、隧道总体线型、地质条件、结构受力性能、盾构掘进机选型等因素确定。
衬砌管片宽度越大，隧道结构的纵向刚度越大，抗变形能力越强；衬砌环纵向接缝越少，漏水环节、螺栓数量越少，施工速度越快，费用越省。
（3）管片楔形量。
楔形管环中最大宽度与最小宽度的差即楔形量。
楔形管片分为单面楔形、双面楔形两种，其中单面楔形又分为前楔形、后楔形两种，即通常所说的左转弯环、右转弯环。
确定楔形量的因素有三个：线路的曲线中心半径R，管片宽度d，管片直径D，标准环与楔形环环数之比U（U不小于1）。
取中心弧长L=（U+1）*d，圆心角β=L/R，外弧长L1=β（R+0.5D），内弧长L2=β（R-0.5D），即可计算出管片楔形量X= L1-L2。
1.2 管片选型应用实例每环管片均由标准块、邻接块、封顶块组成。
在深圳地铁5号线施工中，采用的管片为单面楔形，有标准环、左转弯环、右转弯环三种，外径6m，厚度30cm，宽度1.5m，楔形量38mm，每环分为6块（A1、A2、A3、B、C、K）。
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）。
盾构机纠偏及管片选型盾构机的姿态控制包括机体滚转控制和前进方向控制。
其控制操作原则有两条：（1）滚角应控制在+-10mm/m以内。
盾构机滚角值太大，盾构机不能保持正确的姿态，影响管片拼装的质量。
（2）如果盾构机水平向右偏，则需要提高右侧千斤顶分区的推力，反之亦然。
一、盾构机姿态控制的一般细则在一般情况下，盾构机的方向偏差应控制在+—20mm以内，在缓和曲线段及圆曲线段，盾构机的方向偏差控制在+—30mm以内，曲线半径越小，控制难度越大。
这将收到设备、地质条件和施工操作等方面原因的影响。
当盾构机遇到上硬下软土层时，为防止盾构机机头下垂，要保持上仰状态；反之则保持下俯。
掘进时要注意上下或者左右千斤顶行程差不能太大，一般控制在+—20mm以内，特殊情况下不能超过60mm。
当开挖面内的地层左右软硬相差很大而且又处在曲线段时，盾构机的方向控制将比较困难。
必要时，可将水平偏角放宽到+—10mm/m，以加大盾构机的调向力度。
当以上操作仍无法将盾构机的姿态调整到合理位置时，将考虑在硬岩区使用仿形刀进行超挖。
在曲线掘进时，管片易往曲线外侧发生偏移，因此，一般情况下让盾构机向曲线内侧偏移一定量。
在进入缓和曲线之前，若右转弯则掘进至20mm，左转弯则掘进至—20mm，以保证隧道成型后与设计轴线基本一致。
在盾构机姿态控制中，推进油缸的行程控制是重点。
对于1.5m宽的管片，原则上推进油缸的行程控制在1700~1800之间，行程差控制在0~50mm之间。
行程过大，则盾尾刷容易露出，管片脱离盾尾较多，变形较大，易导致管片姿态变差；行程差过大，易使盾体与盾尾之间的夹角增大，铰接油缸行程差加大，盾构机推力增大，同时造成管片的选型困难。
二、盾构机的纠偏措施盾构机在掘进时总会偏离设计轴线，按规定必须进行纠偏。
纠偏必须有计划、有步骤地进行，切忌一出现偏差就猛纠猛调。
盾构机的纠偏措施如下：（1）盾构机在每环推进的过程中，应尽量将盾构机姿态变化控制在+—5mm以内。
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。
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。
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。
智慧城站~神舟路站区间管片选型设计
1、管片选型的原则
1.1 管片选型适合隧道设计线路；
1.2 管片选型适应盾构机的姿态；
2、遵从隧道设计线路
2.1 管片技术参数
2.2 管片布置方式
本区间设计部署三种圆曲线，平面半径分别为R=600米、R=615米、R=800米、R=1000米；竖曲线形式为R=5000米、R=10000米。
依照曲线的圆心角与弯环偏角关系，各种施工段的的布置方式管片为：
（1）直线段：8+1模式
由于没有设计平、纵曲线，故仅考虑盾构机在掘进过程中，出现蛇行纠偏所表示的工况。
即8个标准环加1个右（左）弯环配置。
因为纠偏环多在缓和曲线到曲线之间，到曲线前就需提前安装纠偏环进行调整，以减少进曲线发生纠偏过急现象。
（2）R=600m段：1+1模式
在600m半径的圆曲线上，每隔3.80m要用一环转弯环，标准环与转弯环的拼装关系为3环标准环+2环转弯环。
（3）R=615m段：1+1模式
在615m半径的圆曲线上，每隔3.89m要用一环转弯环，标准环与转弯环的拼装关系为3环标准环+2环转弯环。
（4）R=800m段：2+1模式
在800m半径的圆曲线上，每隔5.06m要用一环转弯环，标准环与转弯环的拼装关系为2环标准环+1环转弯环。
（5）R=100m段：4+1模式
在1000m半径的圆曲线上，每隔6.33m要用一环转弯环，标准环与转弯环的拼装关系为3环标准环+1环转弯环。
（6）R=5000m竖曲线段：20+1模式
在5000m半径竖曲线上，每隔31.65m要用一环转弯环，标准环与转弯环的拼装关系为20环标准环+1环转弯环。
（7）R=10000m竖曲线段：41+1模式
在10000m半径竖曲线上，每隔63.31m要用一环转弯环，标准环与转弯环的拼装关系为41环标准环+1环转弯环。
