第七章、盾构管片
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盾构法管片类型
盾构法是一种常用于地下隧道建设的方法,其中管片类型是盾构法中的重要组成部分。管片是盾构法中的一种关键材料,它可以用来支撑隧道结构并保证隧道的稳定性。根据材料和结构的不同,管片可以分为多种类型。
1.混凝土预制管片
混凝土预制管片是盾构法中常用的一种管片类型。它是在工厂中预先制造好的,可以根据需要定制不同的尺寸和形状。这种管片的制造过程比较简单,可以大批量生产,而且重量轻,易于安装。由于混凝土预制管片的强度较高,可以承受较大的压力,因此被广泛应用于地铁、隧道等地下工程中。
2.钢筋混凝土管片
钢筋混凝土管片是一种材料强度高、耐用性好的管片类型。它由钢筋和混凝土组成,可以承受较大的荷载和压力。这种管片适用于复杂的地质条件和需要承受较大荷载的地下工程。但是,由于钢筋混凝土管片的制造和安装过程较为复杂,成本较高。
3.玻璃钢管片
玻璃钢管片是一种轻质、高强度、耐腐蚀的管片类型。它由玻璃纤维和树脂组成,重量轻、易于安装。由于玻璃钢管片具有优异的耐腐蚀性能和较高的强度,因此被广泛应用于污水处理厂、化工厂等需要抗腐蚀的地下工程中。
4.复合管片
复合管片是一种由不同材料组成的管片类型。它可以根据工程需要,将不同的材料进行组合,以达到更好的强度和稳定性。例如,可以将钢筋混凝土管片和玻璃钢管片进行组合,以充分发挥两种材料的优点。但是,由于复合管片的制造和安装较为复杂,因此成本较高。
在盾构法中,不同的管片类型具有不同的特点和应用场景。工程师需要根据工程的实际需要选择合适的管片类型,以保证工程的质量和安全。
精心整理
管片螺栓复核计算
对管片纵向、环向螺栓均为机械强度为5.8级或6.8级的M24及5.8级M30螺栓的各工况进行验算。验算螺栓纵、环向螺栓应考虑如下几种情况:纵向螺栓应考虑的是地震产生横波而产生的水平惯性力验算螺栓、纵向连接螺栓验算。环向螺栓主要是考虑管片受力后产生的剪力及弯矩与轴力产生偏心作用,同时亦要计算管片之间剪力验算。
1、 纵向螺栓的验算:
1) 地震工况验算:
地震动的横波与隧道纵轴正交或地震动的纵波与隧道纵轴平行,都会沿隧道纵向产生水平惯性力,使结构发生纵向拉压变形,其中以横波产生的纵向水平惯性力为主,取波长为160m,一半由管片及螺栓传递,: )80(WKnThc本区间位于7度地区,水平地震系数hK=0.1,综合影响系数,考虑到本段区间地层复杂,因此cn=1。
其拉力为:
)80(WKnThc=0.1*1*(80*134.3)=1074.4KN
按抗震规范5.4.1,抗震不考虑得要性系系1.1,荷载分项系数取1.3, 抗震规范51.31074.4=1187.2KN
纵向采用10根M24承受拉力,截面积A2=353mm2
σ=nAT=353*1010*2.11873336.3N/ mm2
纵向采用10根M30承受拉力,截面积A2=561mm2
σ=nAT=561*1010*2.11873211.6N/ mm2
因此采用10根M24或M30均可满足抗地震要求。 精心整理
2)纵向连接螺栓验算:
区间:
环与环连接螺栓剪力图:最大剪力为3.4 KN
区间:
环与环连接螺栓剪力图:最大剪力为4.8 KN
从计算管片的环与环剪力图中可知,此工况剪力较小,此工况不为控制工况。
3)、不均匀地基轴向变形验算
施工中图已对隧道通过下部存在的软弱土层采用了袖阀管注浆进行地层固,处理后的地基相对均匀,因此不再考虑其不均匀地基的影响。
二、环向螺栓的验算:
xx区间每环管片计算的相应弯矩、轴力、 纵向剪力汇总如下: (单位:M=KN.m;N=KN,V=KN)
1 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。
选管片的规律如下图1: 图1
点位 1点 2点 3点 4点 5点 7点 8点 9点 10点 11点
1点 × √ × √ × √ × √ × √
2点 √ × √ × √ × √ × √ ×
3点 × √ × √ × √ × √ × √
4点 √ × √ × √ × √ × √ ×
5点 × √ × √ × √ × √ × √
7点 √ × √ × √ × √ × √ ×
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)。台山核电站取水隧洞线性为直线,管片选用双面楔形通用环管片,外径8.7m,厚度40cm,宽度1.5m,楔形量25mm,每环分为7块(A1、A2、A3、A4、B1、B2、K)。在深圳地铁7号线施工中,采用的管片为双面楔形通用环管片,外径6m,厚度30cm,宽度1.5m,楔形量38mm,每环分为6块(B1、B2、B3、L1、L2、K)。