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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。
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 。
小曲线隧道盾构管片排版与选型技术探讨发布时间：2022-05-19T08:26:15.061Z 来源：《建筑实践》2022年第2月第3期作者：王洋[导读] 盾构法大坡度、小曲线隧道施工最关键的是管片排版与选型技术，直接影响了隧道成型质量。
隧道施工完成王洋中铁九局集团第四工程有限公司有限公司，沈阳 110000摘要：盾构法大坡度、小曲线隧道施工最关键的是管片排版与选型技术，直接影响了隧道成型质量。
隧道施工完成后是由很多短直线组成的合集，直线连接处视为折线，通过短直线拟合成实际的曲线线路，实际与设计中心线存在一个夹角，它是控制隧道质量的重要环节和关键指标。
本文从施工前进行管片排版，根据设计线形进行计算拟定生产的管片类型及数量，施工中通过盾构机姿态、千斤顶行程差、盾尾间隙选择管片型号及拼装点位，探讨如何结合隧道设计轴线进行管片排版、如何根据实际推进参数进行管片选型，为类似的工程提供参考经验。
关键词：小曲线；排版；行程；间隙；姿态；选型；0 引言近年来，随着国内整体经济形势的发展，城市轨道交通线路的建设也在快速发展，盾构法施工已经成为各条地铁线路的主要施工方法。
在不断规划和建设的同时，新规划地铁线路的设计和施工受到的制约越来越大，尤其是大坡度、小曲线隧道施工已经很常见，由于隧道中心线形的限制，对盾构机推进及管片选型施工技术的要求越来越高，管片选型与盾构机姿态不匹配就会造成管片错台、管片破损等质量问题，严重的甚至会造成大面积掉块、止水条掉落及渗漏，增加了后期处理的费用，对地铁长期运行留下安全隐患。
本文总结成都地铁8号线二期工程出入场线盾构区间管片排版与选型技术，通过事前根据设计轴线进行管片排版，推进过程中通过推进千斤顶行程差、盾尾间隙、管片拼装选型三者位置关系对比分析，提高隧道设计中心线、盾构机与管片轴线的拟合度，提出合理的管片选型，给出了选择的原则和依据，为同类施工的项目提供参考经验。
1 工程简介成都轨道交通8号线二期工程出入场线盾构区间长为1944.037m、1989.013m，最小曲线半径为350m、360m，最大坡度34‰。
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）。
盾构隧道管片接头形式的探讨与选择郭英（辽宁工程技术大学土木与交通学院，阜新123000）摘要：针对盾构隧道管片接头的详细研究，简要介绍了目前国内常用管片接头构造及其优缺点，对国外多种新型管片接头连接件进行了分析，初步提出了盾构隧道管片接头形式选择的建议。
关键词：盾构；隧道；管片接头Abstract：This paper researches segment joints of shield tunnel in details and briefly introduces structure,merits and demerits of segment joints usually used in China. Many new segment joint components made homeand abroad are analyzed and proposals on selection of segment joint type in shield tunnel are proposed preliminarily从盾构隧道开始建造时起，就有对管片接头形式的研究，随着其大量的建设，国内对之的认识也逐渐加深。
王慎堂[1]曾经搜集整理过部分国内常用的横向接头形式，黄宏伟等[2]也对盾构隧道纵向接头的连接方式进行了大量的分析。
国外在这方面的研究早于国内，并研制出大量的新型接头方式和材料，这在加快管片拼装速度和降低成本方面效果明显。
客观的讲，目前国内对于这一类新方法的研究尚处于起步阶段，接头形式的选择大多根据经验确定1 常用构造部分及其作用本文主要讨论钢筋混凝土管片的接头，其一般分为5个构造部分：连接件、定位装置（榫槽或定位棒）、传力衬垫、密封垫和嵌缝，如图1所示。
以上几个构造的组合又可定性的分为柔性接头与刚性接头。
前者要求相邻管片间允许产生微小的转动与压缩，后者则是通过增加螺栓数量等手段，力图在构造上使接头的刚度与构件本身相同。
早期的管片接头多为刚性的，认为越刚越安全，通过长期的实践和研究，这种观念逐渐为后来的柔性结构思想所替代。
2 接头形式人们对各种形式的隧道接头进行了研究与实验，以下是中外盾构隧道中出现的一些管片接头形式及其特点。
2.1 无连接件接头如图2、3所示，在良好地层环境下的盾构隧道和给排水隧道中有大量的使用。
它安装方便，施工速度快且造价低廉，但它的抗剪抗弯刚度都差，单凭结构本身是无法稳定的，必须依靠周围围岩的抗力达到自身的受力平衡。
仅适用于对于防水要求不高的隧道，或围岩土体相当良好的环境。
2.2 螺栓接头单弯螺栓接头如图4所示，曾经使用于南京地铁南北线接头处。
其刚度较大，且手孔较小，对管片的削弱很小。
但它与直螺栓相比用料多，且弯螺栓及管片钢模在制作时若弧度与精度要求高，施工时螺栓穿孔较困难，耗时耗力。
短直双头螺栓接头如图5所示，这种接头方式广泛用于上海地铁等软土盾构隧道。
它在达到一定螺栓预紧力的条件下，具有较好的抗弯刚度，用料省，经济合理。
不足之处就是具有相当大的手孔，对管片截面有很大的削弱，同时还需要进行螺栓头和手孔的防腐蚀处理。
双直螺栓接头如图6所示，曾用于日本东京湾公路隧道接头。
两根螺栓的相对距离决定了其实际的抗弯刚度。
组合螺栓接头曾用于上海打浦路隧道接头，如图7所示。
其一弯一直两根螺栓，成本很高。
其抗弯刚度很大，但当隧道发生较大的不均匀沉降或者是遇到地震作用的时候，由于完全刚性的连接，使它无法通过适当变形吸收这些能量，容易发生破坏。
斜螺栓接头如图8所示，曾用于上海上中路隧道、沪崇苏隧道等越江隧道。
它用钢少，手孔小，对截面削弱较小，受力合理，施工方便，只要对螺栓的一头进行防水和防腐蚀处理，由此加快了施工进度，降低了造价。
在地质情况较好的国家，常有安装后拆除斜螺栓的情况。
短直单头螺栓接头如图9所示，曾用于上海明珠线双圆盾构。
它只有一个手孔，减少了安装的时间，但由于螺母预埋，所以对于管片的制作和拼装有了更高的要求。
2.3 可弯折柔性接头曾用于日本大阪海底输气隧道，如图10所示。
该隧道建在海底和人造陆地之下，由于两种粘土层固结情况不同，将会有较大的不均匀沉降发生，另外那里还是地震多发地带。
鉴于以上考虑，可弯折的管片接头被安置于由计算得防水橡胶保证其密闭性，同时可以应付很大幅度的弯曲，剪切和拉压，其适用于对于隧道的变形有较高预估的地方，但造价也很高。
2.4 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，分为锁扣接头和摩擦接头，如图11、12所示。
它们都是靠千斤顶直接将雌雄接头推牢，前者依靠锁扣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；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露在外面的金属件，不用削弱管片结构，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。
但是这种接头的制作精度要求较高，且一旦损坏，很难更换。
2.5 销插式接头这一类插销楔式接头一般都用在纵缝接头关键块的安装上。
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，往往楔形块都小于插入空隙，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。
如图13所示。
2.6 钢管插入式接头这是日本的排水工程研究室等于2001年提出的钢管插入式管片接头，如图14所示。
它包括插入杆和接收管，接收管的内面包裹了一层聚乙烯，插入时用来吸收膨胀以避免外面管片混凝土的破裂。
其拼装自动化程度高，减少了手孔，避免了二次衬砌2.7 尼龙锁定暗销接头这是由英国的CV Buchan 于1999年提出的一种安装连接系统，如图15所示。
它的设计包含了铆接快速的优点，也有销接的经济与自行对准安装的特点，适合于传统的敞开式盾构施工和后来的全工作面TBM。
它不易受环境的影响，耐久性高，在过去的8年中，英国曾经在直径1.5m 到4m的隧道施工中使用这种接头，隧道连接速度可以达到25环/12 h。
2.8 TA－SRING接头TA-SRING接头，如图16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。
目前一般这种接头都会使用两个TC连接件，这样大大加强了接头的抗弯刚度，有效地避免了一般螺栓接头正负抗弯刚度相差大的问题，同时也避免了由于手孔引起的管片削弱。
但同时也正是因为较大的接头刚度，使得结构的地层变形适应能力减弱，结构内力有可能因此较大。
3 接头选择的建议接头形式的选择在盾构隧道的设计中有着重要的作用，既要考虑到承受的荷载、周围的地质情况及防水等要求，又要考虑到施工便捷度、经济合理性、工期压力，养护维修难度等方面。
首先要考虑的是针对土体的适用性。
欧美的一些隧道地质环境好，可利用土体作用使得盾构隧道的铰接头稳定，所以工程竣工后大部分螺栓取消；但在我国盾构隧道的施工中，主要面临砂性土和粘性土，土性柔软，使用铰接头不合实际，因此管片连接一般采用永久性螺栓连接，管片接头基本按与结构等强进行考虑。
有关研究表明，在非常松软的地层中，隧道变形只与地层刚度有关，而几乎与衬砌刚度无关，过大的弯曲刚度会大幅度增加弯曲应力，而对衬砌变形的减小作用不大，所以最有效的隧道衬砌是通过允许地层有控制的变形以调动地层的抗力。
在盾构管片的设计中，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；而如果接头刚度设计得太小，则管片的接缝变形又太大，止水问题又比较突出。
因此，需要选择适当大小的接头刚度。
当土体地质条件较差、承载力低、灵敏度高，极有可能发生较大的不均匀沉降的时候，不宜采用刚度过大的接头；当土质条件好、土体稳定、承载力高时，所能采用的接头形式相对就比较自由。
其次，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。
4 结论（1）现有的接头形式主要可分为螺栓接头、非螺栓接头两大类，本文对各小类做了详细的分析比较。
一些新型连接方式安装便捷，对结构削弱很少，具有极大的研究应用价值。
（2）接头的选择需要针对具体情况，同时考虑隧道承受的荷载、周围的地质情况及防水要求等，也要考虑到施工方便、经济合理、工期的影响等方面，进行最优化的组合设计。
我国在管片新型连接方式和施工方法方面尚有待进一步的学习和研究。
参考文献[1] 严佳梁．盾构隧道管片接头性态研究：[硕士学位论文]．上海：同济大学．2006．[2] 黄宏伟，严佳梁，徐凌．软土盾构隧道管片环接头的形式及其设计建议．地质与勘探．第39卷增刊2003，8．[3] M.Katou , T.Kawamoto,A.Minezaki,A.Imoto．Development of a segmentwith steel -pipe -inserted joint． Modern Tunnelling Science and Technology．Adachi et al(eds), 2001．[4] Takashi Aihara．Osaka Gas builds 13-mi, 30-in. pipeline 131 ftunder seabed．International Construction Report, Nov -Dec 2001 Vol. 84 No. 11, Feature Article．[5] Shigeru Araki．首都圈外郭放水路で採用している技術．土木技术．2004，3．[6] Terry Winteron．Lining trends in the UK． Tunnels & TunnellingInternational．January 1999．·272·。
