下载文档原格式
盾构法地铁隧道管片新型连接件技术应用研究毕湘利１ 柳 献２ 李文勇１ 曹伟飚４ 王秀志１ 陈 彪３（１．上海申通地铁集团有限公司，２０１１０３，上海；２．同济大学土木工程学院，２０００９２，上海；３．中铁一局集团有限公司，７１００５４，西安；４．上海市隧道工程轨道交通设计研究院，２００２３５，上海／／第一作者，正高级工程师）摘 要 盾构法隧道一般采用螺栓连接管片，具有管片生产简单、施工操作方便等特点，但存在接头连接精度较低、结构本体刚度较弱以及施工质量控制难等问题。
新型连接件的应用能提升盾构隧道管片的连接精度，保证成型隧道质量，是隧道管片连接件技术发展的方向。
介绍了地铁盾构隧道新型连接件的结构设计、结构力学性能试验、管片生产工艺、隧道施工工艺等方面的研究成果。
上海轨道交通１８号线示范工程实测数据表明：与传统螺栓连接的盾构隧道相比，新型连接件盾构隧道的各项施工质量控制指标均有明显改善，验证了采用新型连接件技术体系提高隧道成型质量的可行性。
关键词 地铁；盾构隧道；管片；新型连接件中图分类号 Ｕ４５５．４３ＤＯＩ：１０．１６０３７／ｊ．１００７－８６９ｘ．２０２０．０７．００１ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＮｅｗＣｏｎｎｅｃｔ ｉｎｇＳｅｇｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＭｅｔｒｏＳｈｉｅｌｄＴｕｎ ｎｅｌＢＩＸｉａｎｇｌｉ，ＬＩＵＸｉａｎ，ＬＩＷｅｎｙｏｎｇ，ＣＡＯＷｅｉｂｉａｏ，ＷＡＮＧＸｉｕｚｈｉ，ＣＨＥＮＢｉａｏＡｂｓｔｒａｃｔ Ｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｓａｄｏｐｔｂｏｌｔｓａｓｔｈｅｃｏｍｍｏｎｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｓｅｇｍｅｎｔｓ，ｗｈｉｃｈｆｅａｔｕｒｅｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｓｉｍｐｌｅｓｅｇｍｅｎｔｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｗｈｅｒｅａｓｔｈｅｙｒｉｓｅｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓｌｏｗａｃｃｕｒａｃｙｏｆｊｏｉｎｔｃｏｎ ｎｅｃｔｉｏｎ，ｗｅａｋｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｊｏｉｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｄｉｆｆｉｃｕｌｔｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｉｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｅｗｔｙｐｅｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｏｆｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｓｅｇｍｅｎｔｓａｎｄｅｎｓｕｒｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｆｏｒｍｅｄｔｕｎｎｅｌｓ，ｉｎａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｕｎｎｅｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｎｅｗｔｙｐｅｃｏｎｎｅｃｔｏｒｉｎｍｅｔｒｏｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌ，ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｔｅｓｔｓ，ｔｈｅｓｅｇｍｅｎｔｐｒｏ ｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｕｎｎｅｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｒｅｉｎ ｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＴｈｅｆｉｅｌｄｍｅａｓｕｒｅｄｄａｔａｉｎｔｈｅｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔｏｆＳｈａｎｇｈａｉｍｅｔｒｏＬｉｎｅ１８ｓｈｏｗｔｈａｔａｌｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ－ｑｕａｌｉｔｙｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｏｆｔｈｅｎｅｗｔｙｐｅｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｓａｒｅｓｉｇｎｉｆｉ ｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｏｓｅｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｂｏｌｔ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｓ，ｖａｌｉｄａｔｉｎｇｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆａｐｐｌｙｉｎｇｎｅｗｃｏｎｎｅｃｔｏｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓｙｓｔｅｍｔｏｅｌｅｖａｔｅｔｈｅｔｕｎｎｅｌｑｕａｌｉｔｙｕｐｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｍｅｔｒｏ；ｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌ；ｓｅｇｍｅｎｔ；ｎｅｗｃｏｎｎｅｃｔｏｒＦｉｒｓｔ ａｕｔｈｏｒ′ｓａｄｄｒｅｓｓ ＳｈａｎｇｈａｉＳｈｅｎｔｏｎｇＭｅｔｒｏＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，２０１１０３，Ｓｈａｎｇｈａｉ，Ｃｈｉｎａ０ 引言盾构法是地下工程隧道施工中的一种机械化施工方法，施工时掘进设备在地下进行暗挖掘进，施工过程的机械化和自动化程度都较高［１］。
盾构隧道盾体与管片的连接方式研究隧道施工中，盾构机是一种常用的施工设备，用于推进隧道的开挖。
盾构机由盾体和管片组成，盾体是用来抵抗地质力和地下水压力的保护结构，而管片是用来支撑隧道壁面的结构。
盾体与管片的连接方式对于隧道的稳定性和施工效率至关重要。
本文将对盾构隧道盾体与管片的连接方式进行研究。
一、挤压式连接方式挤压式连接方式是盾构隧道中最常用的连接方式之一。
该连接方式使用注浆机将快硬化注浆材料注入盾体与管片的连接缝隙中，形成坚固的连接。
该连接方式的优点是连接牢固，可以有效抵抗地层力和地下水压力的作用，同时施工方便快捷。
然而，挤压式连接方式对注浆材料的性能要求较高，一旦注浆材料质量不过关，连接的强度和稳定性就会受到影响。
二、机械锚固连接方式机械锚固连接方式是另一种常用的连接方式。
该连接方式通过将钢筋混凝土锚杆穿过盾体和管片，然后使用螺母和垫圈将盾体与管片紧密连接。
机械锚固连接方式具有连接牢固、可靠性高的特点，可以适应不同地质条件下的施工需求。
然而，该连接方式施工工艺较为复杂，需要专业的施工人员进行操作，同时需要考虑钢筋锚杆的材料和锚固力的合理设计。
三、预制连接方式预制连接方式是一种相对较新的连接方式。
在预制连接方式中，盾体和管片的连接在工厂中进行加工，然后在现场进行拼装。
预制连接方式具有连接速度快、质量可控的优点，可以提高施工效率和质量。
然而，预制连接方式需要考虑运输和搬运过程中的安全性和稳定性，同时需要保证连接的质量和可靠性。
四、螺栓连接方式螺栓连接方式是一种传统的连接方式。
该连接方式通过在盾体和管片连接处安装螺栓，然后使用扳手和螺母将盾体与管片紧密连接。
螺栓连接方式的优点是施工简便，可以在现场快速组装。
然而，该连接方式在连接强度和稳定性方面存在一定的局限性，需要考虑螺栓的材料和连接力的设计。
以上是对盾构隧道盾体与管片的连接方式进行的简要研究。
在实际工程中，需要根据具体的地质和工程要求选择合适的连接方式，并将其合理应用于施工过程中。
盾构法施工是一种常用于地铁隧道建设的现代化施工方法。
在盾构法施工中，管片连接件的技术发展日益成熟，新型管片连接件的应用逐渐成为地铁隧道建设的重要技术。
一、盾构法施工地铁隧道盾构法施工是指通过使用盾构机进行地下隧道开挖和支护的方法。
盾构机是一种利用特殊装置在地下进行隧道掘进和支护的设备，由于盾构法施工具有施工进度快、对地表影响小等优点，因此在城市地铁建设中得到了广泛应用。
盾构法施工地铁隧道需要将挖掘出的隧道衬砌支撑结构连接成一体，以确保隧道的结构稳固和密封性能。
管片连接件作为隧道衬砌的关键组成部分，对于隧道的安全运行和使用寿命具有重要作用。
二、新型管片连接件技术1. 硬连接件技术硬连接件技术是一种常用的管片连接技术，其特点是连接牢固、稳定性好。
硬连接件通常为金属材质，通过螺栓连接或焊接方式固定在管片连接处，具有较高的承载能力和抗震性能。
随着材料和工艺的不断改进，硬连接件技术在盾构法施工地铁隧道建设中得到了广泛应用。
2. 柔性连接件技术随着隧道构筑物工程学的不断发展，柔性连接件技术逐渐成为管片连接件的研究热点。
柔性连接件通常采用聚合物材质或橡胶材料，其具有较好的变形能力和防震性能，能够有效缓解地震和地质变形对隧道结构的影响。
柔性连接件技术能够提高隧道的安全性和使用寿命，因此受到了广泛关注和应用。
三、新型管片连接件技术的发展趋势1. 多功能化随着地铁隧道在城市交通系统中的重要性越来越突出，管片连接件需要具备更多的功能，如防水、防火、防腐等。
未来新型管片连接件技术将朝着多功能化方向发展，满足不同地质条件和使用需求的要求。
2. 轻质化隧道结构的重量是影响地铁隧道建设和运营成本的重要因素。
新型管片连接件技术在不降低结构强度的前提下，需要尽可能减轻结构自重，以减少材料消耗和施工成本。
3. 自动化随着工程机械和自动化技术的不断发展，新型管片连接件技术需朝着自动化方向发展，提高施工效率和质量。
自动化管片连接件制造和安装技术将成为未来地铁隧道建设的发展趋势。
北京盾构隧道管片及联络通道标准化设计的研究的开题报告1. 研究背景及意义大规模城市建设和交通基础设施建设需要大量的地下隧道，而盾构隧道是其中一种常见的隧道类型。
盾构隧道管片及联络通道是盾构隧道中的重要组成部分，其设计质量和施工效率直接影响到隧道的稳定性和安全性。
然而，目前盾构隧道管片及联络通道的设计大多数仍采用传统的手工绘图方式，难以满足快速开展工程建设的需求，而且由于设计师的经验和素质存在差异，导致设计结果往往存在着不合理的情况。
因此，将盾构隧道管片及联络通道的设计标准化，可提高设计效率和设计质量，确保工程的安全。
2. 研究内容本研究将探索盾构隧道管片及联络通道的标准化设计，并主要从以下三个方面展开研究：（1）盾构隧道管片的标准化设计：主要研究盾构隧道管片设计的标准化流程和方法，通过建立管片设计参数的标准化体系，实现有效的管理和控制。
（2）联络通道的标准化设计：主要研究联络通道的设计标准和规范，针对常见的连接方式和变化情况，制定适用于不同场景的标准化设计方案。
（3）标准化设计软件的开发：基于盾构隧道管片及联络通道的标准化设计流程，开发一套可视化的设计软件，实现快速设计和标准化管控。
3. 研究方法本研究将采用文献调研、实地调查、实验室测试和软件开发等方法，具体步骤如下：（1）文献调研：通过收集国内外相关文献，深入了解现有的盾构隧道管片及联络通道设计方法和标准。
（2）实地调查：实地走访盾构隧道的建设工地，了解实际建设情况，掌握现场设计的实际操作和问题。
（3）实验室测试：在实验室中对盾构隧道管片材料进行测试，获取管片机械性能数据，为管片设计提供定量的参数支持。
（4）软件开发：基于盾构隧道管片及联络通道的标准化设计流程，开发一套可视化、操作简单的标准化设计软件。
4. 研究预期成果本研究将设计一套盾构隧道管片及联络通道的标准化设计流程和标准规范，开发一套可视化的标准化设计软件，实现从设计到施工全流程的标准化管控，提高设计效率和质量，减少施工难度和风险。
盾构衬砌管片接头内力变形统一模型及试验分析一、内容概要随着城市地铁建设的发展，盾构施工技术已经成为地铁隧道工程的主要施工方法。
然而盾构施工过程中的管片接头是影响隧道结构安全和使用寿命的关键因素之一。
为了解决这一问题，本文对盾构衬砌管片接头内力变形进行了统一模型的研究，并通过试验分析验证了模型的有效性。
首先本文从管片接头的结构特点出发，分析了管片接头在盾构施工过程中所受到的外力作用，包括盾构机推进力、土压力、地下水压力等。
在此基础上，建立了考虑这些外力的管片接头内力变形统一模型，该模型能够全面描述管片接头在不同工况下的内力变形规律。
其次为了验证模型的有效性，本文采用实验室试验的方法，对不同类型的管片接头进行了静载荷试验。
通过对试验数据的分析，得出了管片接头在不同工况下的内力变形分布规律，以及关键参数对内力变形的影响程度。
同时根据试验结果对模型进行了修正和完善。
本文结合实际工程案例，对所建立的模型进行了验证。
通过对实际施工中的管片接头内力变形的监测数据进行分析，证实了模型的有效性和实用性。
此外本文还提出了针对不同类型管片接头的内力变形控制措施，为盾构施工提供了有针对性的技术指导。
1. 研究背景和意义随着城市化进程的加快，盾构施工技术在地下工程中的应用越来越广泛。
盾构施工过程中，管片接头是连接盾构机与隧道壁的关键部件，其性能直接影响到隧道的结构安全和使用寿命。
然而目前关于盾构衬砌管片接头内力变形的研究尚不完善，主要集中在理论分析方面，而实际应用中的效果评价和改进措施仍需进一步探讨。
因此建立一套统一的盾构衬砌管片接头内力变形模型，以指导实际工程应用，具有重要的理论和实践意义。
首先研究盾构衬砌管片接头内力变形统一模型有助于提高工程质量。
通过对管片接头内力变形规律的深入研究，可以为工程设计提供更为精确的理论依据，从而降低工程风险，确保工程质量。
此外该模型还可以为施工过程中的质量控制提供技术支持，有助于提高施工效率和降低成本。
地铁盾构隧道管片接缝、接口防水技术措施探讨摘要：本文通过结合某地铁盾构隧道施工实例，针对隧道管片施工环节，提出采取可行的接缝防水技术措施，从密封垫防水、螺栓孔防水、嵌缝防水、端头井接口防水、联络通道接口防水等措施分别探讨管片接缝、接口防水的实现，旨在能为同类工程提供有价值的参考。
关键词：地铁盾构；隧道施工；接缝防水；接口防水1概述某地铁盾构区间线路单线总长度2080m，该地铁盾构隧道衬砌采取C50钢筋混凝土预制管片拼装成型，管片内径5800mm，外径6400mm拼装采取“3+2+1”错缝拼装，同时对于管片的接缝位置采取三元乙丙橡胶止水条防水。
根据招标文件隧道设计要求，区间隧道及连接通道等附属的隧道结构防水等级应为二级，顶部不允许滴漏，其它不允许漏水，结构表面可有少量湿渍，总湿渍面积不大于总防水面积的2/1000，任意100m2防水面积上的湿渍不超过3处，单个湿渍的最大面积不大于0.2m2。
隧道工程中漏水的平均渗漏量不大于0.05L/m2.d，任意100m2防水面积渗漏量不大于0.15L/m2.d。
2密封垫防水管片应至少设置一道密封垫沟槽。
接缝密封垫宜选择具有良好弹性或遇水膨胀性、耐久性、耐水性的橡胶类材料，其外形应与沟槽相匹配。
管片接缝密封垫应能被完全压入密封垫沟槽内，密封垫沟槽的截面积应为密封垫截面积的l倍～1.15倍。
密封垫的高度与设计考虑的最大压缩率和最小止水压缩率有关。
多孔型弹性橡胶密封垫增加了橡胶的压缩空间，使沟槽面以上橡胶高度增加，且回弹性良好，在较低压应力下能适应较大的接缝张开量，同时可避免管片沟槽侧壁混凝土剪切破损，而同样截面的三元乙丙（EPDM）橡胶的松弛要比氯丁橡胶要小，因此目前国内轨道交通领域一般选用多孔型三元乙丙弹性橡胶密封垫。
管片接缝密封垫应满足在计算接缝最大张开量和估算的错位量下、埋深水头的3倍水压下不渗漏的技术要求；选用的接缝密封垫应进行一字缝或T字缝耐水压检测。
密封垫一般包含弹性橡胶密封垫和遇水膨胀橡胶密封垫两大类，前者一般用在普通接缝处，多采用多孔型三元乙丙弹性橡胶密封垫；后者一般用在变形缝处或远期可能存在较大变形的区段，多采用多孔型三元乙丙橡胶和遇水膨胀橡胶复合而成，复合型密封垫，应微波一次性硫化成型。
盾构管片连接方式《盾构管片连接方式：像搭积木又不简单》说起盾构管片的连接方式，那可有点意思。
这盾构管片啊，就像是给地下隧道穿上的一片片铠甲，把它们连接好才能让隧道稳稳当当的。
我有一次啊，去参观一个盾构施工现场。
刚到那儿，就看到一堆堆像大圆盘一样的管片堆在那儿，我当时就好奇，这么多管片，到底是咋连起来的呢？我就凑到工程师叔叔旁边，眼睛瞪得大大的，像个好奇宝宝一样问：“叔叔，这些管片咋个连起来哟？”叔叔看我这么感兴趣，就开始给我讲起来。
这盾构管片连接方式啊，有一种是螺栓连接。
叔叔拿起一个管片，指着边上的那些孔说：“你看，这些孔就是用来穿螺栓的。
”就好比我们平时穿珠子一样，不过这珠子可是超级大的那种，螺栓就是那根线。
工人叔叔们要把螺栓一个一个地穿过这些孔，然后用工具把螺栓拧紧。
这可不是个轻松活儿呢。
我看到一个工人叔叔，他拿着扳手，咬着牙，手臂上的肌肉都鼓起来了，就像那些超级英雄发力的时候一样。
他一边拧一边还嘟囔着：“嘿，你个小螺栓，可给我听话点。
”那模样可逗了。
而且啊，这螺栓拧紧的程度还很有讲究，松了不行，隧道就不牢固了；紧过头了也不行，说不定会把管片给弄坏呢。
还有一种连接方式是榫卯连接，不过这在盾构管片里啊，是一种比较新的方式。
叔叔从旁边的小模型里拿出两个管片，就像玩拼图一样，把一个管片上的凸出部分和另一个管片的凹进去的部分卡在一起。
他说：“看，这样就像咱们古代的榫卯结构，卡得紧紧的。
”我当时就想，这古人的智慧用到现代的隧道建设里，可真厉害。
我试着自己去卡那两个小模型管片，结果弄了半天都没卡好，不是这儿歪了就是那儿对不上，急得我直冒汗。
叔叔笑着说：“小朋友，这可没那么容易，这也是要经过精确计算和制作的呢。
”这盾构管片的连接啊，不管是螺栓连接还是榫卯连接，都像是一场精心编排的舞蹈。
每个动作，每个步骤都得恰到好处。
就像我在现场看到的那样，工人们在那昏暗的隧道里，小心翼翼地摆弄着管片，就像对待自己最心爱的宝贝一样。
某地铁施工中的盾构机掘进与隧道管片拼装技术分析随着城市化进程的加速和人口增长的日益迅猛，城市交通问题日益凸显。
为了解决这一问题，地铁建设成为了必然的选择。
在地铁建设中，盾构机掘进与隧道管片拼装技术是至关重要的环节。
本篇文章将从多个角度对某地铁施工中的盾构机掘进与隧道管片拼装技术进行深入分析。
第一部分：盾构机掘进技术的原理与应用盾构机掘进技术被广泛应用于地铁隧道的建设中。
盾构机通过推进装置推进，并将地层土壤运至隧道尾部，同时在机身前端组装隧道管片，实现同步掘进与管片拼装。
其主要原理是将盾构机外壳作为整体来承载地下水压力，以保证施工过程的安全性。
第二部分：盾构机掘进技术的优势与应用范围盾构机掘进技术具有高效、安全、灵活等优势，正因如此，它在地铁建设中被广泛应用。
首先，盾构机可以在地下施工，不仅可以减少对市区地面的占用，也能降低对交通的影响。
此外，盾构机掘进速度快，施工效率高，可以缩短地铁建设周期，将方便快捷的交通工具早日送达市民身边。
第三部分：盾构机掘进技术的挑战与解决方案盾构机掘进技术在实际施工中也面临一些挑战，例如地层复杂、地下水位高等问题。
为了应对这些挑战，工程技术人员采取了多种解决方案，如加固地层、降低地下水位等。
同时，在设计盾构机时，还将适应性考虑得越来越全面，以应对各种复杂环境。
第四部分：隧道管片拼装技术的原理与要点隧道管片拼装技术是盾构机掘进技术的关键环节之一。
隧道管片负责支撑地下施工情况下的土壤，确保施工过程的持续稳定。
隧道管片拼装技术的原理主要包括安装导轨、安装临时支撑等步骤。
第五部分：隧道管片拼装技术的难点与解决方案隧道管片拼装技术在实际应用中也面临一些难点，例如拼装过程中的精度控制、接口连接等问题。
为了解决这些问题，工程技术人员采取了多种措施，如引入自动化控制系统、加强工人培训等。
第六部分：盾构机掘进与隧道管片拼装技术的新发展随着科技的不断进步，盾构机掘进与隧道管片拼装技术也得到了进一步的发展。
城际轨道通用管片特性与拼装研究一、什么是盾构管片？隧道施工由两个环节构成：一是掘进，二是衬砌。
对于盾构隧道而言，掘进是由刀盘的旋转刮削实现；而衬砌就是在尾盾内部拼装管片环。
管片环就是一个钢筋混凝土圆环，该圆环的内径是隧道的成型直径；依据最大埋深、抗渗能力、抗震能力等技术要求设计管片的厚度。
内径加厚度等于管片环的外径。
管片环的另一个结构参数是管片环的宽度。
该参数相当于钻爆施工的一个掘进循环的进尺。
盾构机刀盘、盾壳的尺寸就是根据管片环的这几个参数来设计的。
整体的管片环是无法在隧道内运输、安装的。
解决方法就是将管片环分解成多块。
零散运输，洞内拼装。
这些块就是管片(segment)。
管片是构成管片环的所有分块的统称，包括标准块(B)，邻接块(L)和封顶块(F)三类。
管片的分块数量因隧道直径（对应管片环的周长）的不同而不同。
原则就是不宜做得太大，以便于运输和安装。
其中，封顶块只有一块；邻接块分布在封顶块的两侧，有两块。
因此，分块数量的不同，实际是指标准块的数量不同。
为什么会有这些分别呢？想象一个平放的圆筒，从上而下通过圆心像切蛋糕一样，简单地切割成几个等份的圆弧块不是更简单吗？也许最初大家确实是这么想的。
按这个思路我们继续想象下去，看看会发生什么呢：现在，将这个等份切割的圆筒竖起来（圆心的法线想象成隧道轴线）。
拿掉其中任意一块。
怎么拿？当然，是沿直径方向往外移动。
反之，向内是拿不掉的。
这是因为圆环的外周长较内周长大，每一份分得的外弧长也比内弧长要大。
同理，将这拿掉的一块再装回去的话，也只能是从外向内地“凑”上去。
拿掉一块的过程相当于隧道内的管片拼装过程的逆过程。
隧道施工时，人员的操作都是在隧道内部进行的。
你怎么将这最后的一块管片送到管片环外侧再由外向内地将这块管片凑到正确的安装位置呢？这显然是不行的。
为解决这个问题，技术人员采取了两种办法：一：将认定为最后安装的一块管片的环向结合面（就是上面说的切割面）设计成内弧长，外弧短。
盾构管片接头连接方式研究现状1.概述盾构法[1]-[3]是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法。
它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌。
同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。
通常采用盾构法施工的隧道,一环管片衬砌由数块管片组成,环与环之间采用通缝或者错缝拼装形式。
管片间的连接有沿隧道纵轴的纵向连接和与纵轴垂直的环向连接。
连接方式有螺栓连接、无螺栓连接和一些其他的方式。
由于其结构特点,接头在整个结构之中具有非常关键的作用[4],因此,对于盾构法隧道的研究特别集中在关于接头的各个方面,不管是其宏观计算模型,还是微观接头构造,或者是各种因素对于接头的性能影响,以及接头的防水构造等等,都得到了各国学者的充分重视。
相比较国外的盾构工法发展,我国的盾构工法尽管起步较晚,但其发展速度伴随着我国城市建设脚步在不断加快,盾构工法以其噪声低、环境影响小等诸多优势在国内城市地铁工程中已被广泛使用,还有一些大型水利工程如南水北调穿黄隧洞工程同样也采用盾构工法进行修筑,目前盾构工法已在城市隧道施工技术中确立了稳固的统治地位[5]。
因此,有人将其称为“城市隧道工法”。
2.管片接头连接方式研究现状2.1 常用构造部分本段主要讨论钢筋混凝土管片的接头，其一般分为9个构造部分[6]:连接件、定位装置(桦槽或定位棒)、传力衬垫、密封垫和嵌缝，如图1所示。
2.2接头形式目前国内盾构隧道管片接头常用形式以及盾构扩挖形成的特殊接头形式如下:2.2.1柔性节点形式盾构管片的连接有多种形式的接头构造类型。
按螺栓形状分,有直螺栓接头和弯螺栓接头按结构设计分,有双排也有单排按螺栓种类分,有用销钉或不用按接触面分,有平面接触、桦槽接触或球铰。
从受力角度,柔性要求相邻管片间允许产生微小的转动与压缩,使管片能产生一定的变形[7]。
这种柔性接头在国内普遍采用的形式有：樟槽式接头:当隧道区间出现较大的纵向不均匀沉降时,凸起的樟槽块可以提供较大的抗剪能力。
但桦槽式连接的抗弯刚度很小,它不能抵抗外加荷载引起的弯矩作用,必须依靠周围围岩的抗力达到自身的受力平衡。
所以当出现沿径向的不均匀沉降等原因引起的弯矩时,桦槽式接头会很快出现较大的张开量,对管片整体性和防水性不利。
其优点是安装简单,施工速度快而且造价低廉。
目前桦槽式接头在南京地铁,上海金山隧道[8]采用。
弯曲螺栓接头，它与直螺栓相比造价高,接头易变形,而且弯螺栓及管片钢模在制作时若不能严格按照设计弧度与精度加工,施工时螺栓穿孔将会比较困难,特别是错缝拼装的时候,螺栓穿孔将会消耗大量的时间与人力。
采用弯曲螺栓接头,它被安置于由计算得到的弯曲最大的几个环节,它通过几层防水橡胶保证其密闭性,同时可以抵抗很大的弯矩,剪切位移,拉伸和压缩。
弯曲螺栓接头的柔性较好,应用面广,目前北京,卜海,南京等地铁[9]普遍都在使用。
直螺栓接头，直螺栓在达到一定螺栓预紧力的条件下,同样具有较好的抗弯刚度,工程使用效果好,制作简单,用料省,经济合理。
但还需要进行螺栓头的处理,现有方法是加上速凝混凝上和一个塑料密封盖。
其经济的造价,方便的安装,现今仍得到广泛的使用。
图为上海地铁[10]采用的短直螺栓式接头形式。
2.2.2刚性节点形式多螺栓接头，管片的刚性节点多是在柔性节点的基础上,采取增加螺栓数量的手段增加接头的抗弯抗剪刚度。
刚度大,密封性好,在较大的地层应力下不易变形。
一般在深埋隧道或海底隧道中使用。
下图为上海打浦路隧道的盾构管片接头形式。
一弯一直两根螺栓连接,结构刚度高,但成本大大提高,而且必须使用二次衬砌。
插入式接头:这一种接头广泛应用于日本的隧道管片环缝的连接[11],分为锁扣接头和摩擦接头,它们都是靠千斤顶丫〔接将雌雄接头推牢,前者依靠锁打的力量产生接头需要的拉力,后者由其摩擦力、咬合力锁住。
它们安装快捷方便,省掉了大量拧螺栓的人工及时间。
如下图所示。
由于连接件相当短,所以变形长度很小,刚度较大另外由于没有手孔和海在外面的金属件,不川削弱管少乍结构,减少了渗水途径,防水和防腐蚀的能力强,也无需二次衬砌,使用面很广。
销插式接头[11], 这样的接头抗剪、抗弯刚度大,连接便捷,没有手孔,使用的材料有钢的,也有合成材料的. 但由于插入安装方便的考虑,往往楔形块与块之间有空隙,不利于防水,因此这一类接头很多用于给排水工程,而且往往配合薄层的二次衬砌2.2.3特殊节点形式TA－SRING接头[12]，如图所示，成功的应用于日本的许多盾构隧道纵缝的连接之中。
它连接方便，配合各种插入式连接方式，可以仅靠千斤顶的推力安装就位。
2.3接头研究现状相邻管片间的刚度，直接影响了衬砌结构的整体刚度，它是衬砌结构分析中的重点[13]。
管片环的变形与内力，与衬砌结构的相对刚度息息相关。
管片间接头的力学性态的展开研究，多体现在理论分析、数值模拟以及模型试验等方面。
随着盾构施工技术的愈发成熟，盾构隧道管片的分块数进行了准确的分类。
一般而言，更具隧道断面和施工条件的不同，隧道管片的分块数可分为6-10片。
而分片数过多所带来的拼装方便的同时，会造成接头处局部刚度减弱，使得整环的相对刚度变低，进而对整环结构受力变形产生影响。
在错缝拼装中，应当充分考虑由管片环环间错缝拼接引起的错缝拼接效应即环间管片的剪力和变形的相互影响。
接头刚度，对于管片环的受力分析至关重要。
接头刚度可以根据实验数据获得，而接头刚度计算理论的发展，使得盾构隧道管片的理论计算更加接近实际情况。
针对管片接头的课题,国内外专家学者作了大量工作,并取得了一定的研究成果：万岸林针对预应力盾构隧道管片[18]技术进行大比例尺的接头试验，通过数值模拟，并与试验据进行比较，可以看出，试验值与数值模拟值接头张角的发展趋势基本一致；并且，通过对预应力为 400 kN 的工况进行模拟可以看出，提高预应力，则接头抗弯刚度也会相应的提高。
李周沛,欧阳娜通过建立管片接头的精细三维有限元模型,对管片接头进行不同弯矩、轴力组合下的数值荷载试验,分析管片接头的变形特征、刚度、管片应力分布、裂缝分布及弯曲螺栓轴力。
接头的存在不仅降低了管片环的刚度,也降低了管片环的承载力。
管片允许承受的正弯矩荷载应根据实际工程状况、接头防水构造及应力、裂缝分布计算结果综合确定。
王玉龙，李彬衬[21]研究得出砌管片纵向和环向的螺栓赋予了这种装配式衬砌结构介于连续和非连续介质的特殊力学行为；管片环向受力分析中的梁－弹簧模型法关键在于确定接头抗弯刚度，结合有限元分析系统ＡＮＳＹＳ的单元类型，提出相应的接头抗弯刚度数值试验方法及利用销钉单元的梁－弹簧模型方法。
郑俊基于渗流及固结理论，推导了流固稱合的数学模型及计算方法；通过理论分析各种管片计算模型，引出梁弹簧模型计算，并对梁弹簧模型的有限元理论进行介绍。
通过理论上的分析和解析，为数值计算提供理论依据，并丰富了计算内容。
郭瑞,何川等大断面水下铁路盾构隧道一狮子洋隧道工程为研究对象，运用有限元数值分析方法，并结合管片接头原型抗弯试验，研究环向管片接头抗弯刚度，并运用梁一弹簧模型进行接头抗弯刚度对整环管片结构内力影响的研究。
在相同接头弯矩条件下，接头抗弯刚度随轴力的增加而增大；接头抗弯刚度对管片轴力分布的影响微弱，对管片弯矩的影响显著；随接头抗弯刚度的增大，整环管片的弯矩分布趋于均匀；在抗弯刚度取值范围内，极值弯矩相差最大达80％左右，极值轴力最大减小5％左右，变形最大减小20％左右。
封坤等阐述了大型水下盾构隧道在设计阶段、施工阶段及长期运营阶段可能存在的结构问题,董新平首先采用经典弹性接触理论与试验结果进行对比，在经典弹性接触理论的接触面光滑、弹性假设与试验数据发生背离的背景下，提出了“接触面缺陷”假设，并确定的参数进行的反分析结果与实测的管片轴向位移以及弯矩－转角曲线非常吻合。
蔡恒在盾构法与浅埋暗挖法[29]-[31]结合建造地铁车站综合技术研究的课题基础上,通过使用大型分析软件,采用数值模拟的方法,对照接头模型试验,对这一管片一结构特殊节点的受力特性进行了综合分析，分析过程中考虑盾构管片接头类型和接头结构参数两个主要因一素,重点分析了不同结构参数的调整对管片一结构节点力学行为的影响。
同时本文作者所在课题组采用1:1的接头原位模型试验对该暗挖塔柱式地铁车站的结构部位进行了验证。
张鹏通过力学解析与数值模拟相结合的方法对管片环向接头性能进行了系统研究,并在两种方法计算结果的基础上,提出了环向接头阶段性刚度模型,为管片设计中环向接头刚度的取用提供了一种计算模型;通过结合本文阶段性刚度模型,系统比较了非连续介质管片计算模型与连续介质模型之间的差异。
欧云龙提出了一种盾构隧道管片接头的短期加固方法，即当接头张开量过大时，将预处理过的形状记忆合金（Shape Memory Alloy，简称 SMA）螺栓装入相邻管片的预留孔中并加热，利用 SMA 的形状记忆效应为管片接头提供一定的闭合回复力，促使接头张开量减小从而为后续长期加固创造有利条件。
3 管片接头选择及位置优化接头结构形式的选择在盾构隧道的设计中有着举足轻重的作用在盾构管片的设计中,管片的接头刚度如果设计得太大,管片的应力也随之加大,这将使对管片的强度要求过高；而如果管片的接头刚度设计得太小,则管片的接缝变形又太,止水问题又比较突出。
因此，选择适当大小的接头刚度,对于结构的受力状态和结构的止水问题是至关重要的。
而在选择接头结构形式时,既要考虑到隧道承受的荷载、周围的地质情况及防水要求等,又要考虑到施工方便、经济合理、工期减短等方面进行最优化的组合设计。
在接头形式选择中，还必须考虑到经济适用性的问题。
这里的经济性需要考虑三个方面：材料加工成本，工期成本与人工费，养护维修成本。
一种安装方便，自动化程度高的接头形式，可能会使材料和加工成本有所升高，但相应的人工费用和工期大幅度地减少，特别是工期减少带来的附加效应在现在工程实施中显得意义巨大；另外涉及到的方面还包括生产线的生产精度，施工设备、人员素质等，需要多方面考虑。
国内管片标准是由螺栓连接，在管片内面有预留孔，因此露出的螺栓和接头等有锈蚀的问题。
国外总的趋势是将由螺栓紧固件的钢筋混凝土管片更换为内表面光滑的钢筋混凝土块，用定位销等各种连接件连成管片衬砌环，自动化程度相当高，大大减少了隧道的建设成本和工期，是在国内很有推广前景的项目。
在盾构法装配式管片隧道设计中,应考虑接头位置变化对衬砌结构刚度、内力变形、隧道防水等方面的影响;可以通过改动接头位置,以获得更加合理的内力分布,从而使衬砌结构设计更加经济合理。
封底块大小对衬砌刚度影响较大,通过减小封底块可使结构内力分布更加合理。
