管片的选型和拼装
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。如果盾尾间隙过
小，则盾构机在掘进过程中盾尾将会与管片发生摩擦，增加盾构机向前的阻力和造成管片压坏引起隧道渗漏水,同时使盾尾密封效果减弱造成盾尾漏浆。
2、推力油缸行程和铰接油缸行程差对管片的选型的影响。
盾构机是依靠推力油缸顶推在管片上产生的反力向前掘进的，推力油缸按上、下、左、右四个方向分成四组，每一个掘进循环这四组油缸的行程的差值反应了盾构机与管片的平面位置之间的空间关系，可以看出下一个掘进循环盾尾间隙的变化趋势。当管片平面不垂直于盾构机轴线时各组推进油缸的行程就会有差异，当这个差值过大时，推进油缸的推力就会在管片环的径向产生较大的分力，从而影响已拼装好的隧道管片以及掘进姿态。通常我们以各组油缸行程的差值的大小来判断是否应该拼装转弯环，在两个相反的方向上的行程差值超过40mm时，就应该拼装转弯环来进行纠偏。通过转弯环的调整左右与上下的油缸行程差值就控制在20mm以内，有利于盾构掘进及保护管片不受破坏。
铰接油缸可以被动收放，有利于曲线段的掘进及盾构机的纠偏。同样铰接油缸的行程差也影响管片的选型。这时应将上下或左右的推进油缸行程差值减去上下或左右的铰接油缸行程差值，最后的结果作为管片选型的依据。
三、管片拼装的点位和拼装顺序
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。由于采取错缝拼装，所以相邻两块管片的点位见下表。
A01：A02 A04 A07 A09 A11
A02：A01 A03 A05 A08 A10 A03：A02 A04 A07 A09 A11 A04 ：A01 A03 A05 A08 A10 A05：A02 A04 A07 A09 A11 A07：A01 A03 A05 A08 A10 A08：A02 A04 A07 A09 A11 A09：A01 A03 A05 A08 A10 A10：A02 A04 A07 A09 A11
进行给所有的可能的后续管片评估打分，其中不利因素得分最少的一种类型胜出。这就是程序建议的可拼装的最好的一环后续管片。此时程序会沿已经计算好的纠偏曲线进行一次模拟掘进，预测当前掘进路径最可能的后续掘进路径。接着程序对上面提到的各种影响因素可能出现的改变进行预测，然后把预测的上一管环作为参考管环，进行下一管环顺序的计算：先前预测到的第一环被作为预测下一环的理论参考管环，第二管环的选择过程同第一环的选择过程。
以下为VMT系统程序管片选择步骤：
➢在一环掘进快要结束时，当主千斤顶的行程大约为1700mm时，在现场值班的土建工程师对上一环管环的盾尾间隙进行手动测量。
➢当掘进结束且推进油缸仍在上一环管片时，则可通过选择“Survey Off”,可使VMT系统进入管片拼装模式，此时屏幕右侧的模式框中的模式从“Advance”转为“Ring Erection”。
➢利用“Next”或“F10”，转换功能键菜单，找到功能键“F4”即“Ring Builing”，出现管片拼装的主屏幕，在此处选择“Initial Values”(初始值)，在屏幕左下角输入盾尾间隙的值。
➢接着操作人员应当检查“Reference ring”的类型（上一环管环）是否正确。如果其前面的操作无误，则此类管环应当是正确的。现在选择按键“Acceptance”及“OK”键，返回到管片拼装主模式下。
➢此时在屏幕的中央就会显示上一环管环的信息。
➢按下“Calculate”则从当前位置开始计算一个新的纠偏曲线，计算完毕后，计算的结果显示在屏幕的中央。如果对建议的管环满意，则可选择按键“Build”，进行管片拼装。
➢如果对建议的管环类型不满意，或现有管片的类型限制，则可对其进行更换。首先选择屏幕中央要被替换的管环，接着从右栏中选定希望用的管片类型。利用屏幕上的箭头执行替换操作。
➢如果一个管环是通过这种方式手动改变的，则管环类型号码的两边就会有“**”标识。此时就会对纠偏曲线进行重新计算。
➢如果管片类型选择错误，后续管片就呈现红色警告。
➢当系统返回到“Advance”模式下的时候（拼装完毕，将要掘进下一环时），可看到屏幕右上角的管环号码已经增加一环。
4.2、人工计算选择管片
假定push rams (推进油缸)上：1850mm 下：1830mm
左：1820mm 右：1840mm
Articulation rams(铰接油缸) 上：80mm 下：70mm
左：62mm 右：75mm
盾尾间隙：上：65mm 下：80mm 左：60mm 右：90mm
上下：(1850-1830)-(80-70)=10mm
左右：（1820-1840）-（62-75）=-7mm
盾尾间隙：上：75-65=10mm，下：70-80=-10mm
左：75-60=15mm，右：70-90=-20mm
查表需要右转向下所以选择R2；
