盾构隧道管片拼装施工选型与排版总结
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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
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。
3) 管片实际拼装位置排版
管片拼装采用错缝拼装。 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
1、管片点位整体排版
由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。比如 某区间，第325、326环是联络通道，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
2、根据盾构姿态选用管片
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
4mm寸，就应该拼装转弯环来进行纠编。通过转弯环的调整左右与上
下的油缸行程差值就控制在3mm以内，有利于盾构掘进及保护管片不 受破坏。
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束。
管片要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 片的选型要适应盾构机的姿态。
根据盾构机姿态选管片的计算方法如下:
假定推进油缸行程：上：1850 mm下：1830 mm
左：1820 mm 右: 1840 mm
铰接油缸行程上：80 mm下：70 mm
左: 62 mm 右: 75 mm
盾尾间隙：上：65 mm下：80 mm左：60 mm右：90 mm
因推进油缸、铰接油缸安装在中盾上，反力支座在同一部位，所 以推进油缸的行程差减去铰接油缸的行程差是管片要校正的偏移量。
上下（上减下）：（1850-1830） -（ 80-70）=+10mm
右左（右减左）：（1840-1820）-（ 75-62）=+7mm
盾构机油缸的行程差大于5mn时，需要选楔型环，下一环所选楔 型环管片的最大楔形量应处于右上方， 管片走向应左向下，即要选左 转环10点或右转环4点。
如果盾尾和管片都处于真圆状态， 上下盾尾间隙之和、及左右盾 尾间隙之和分别等于150mm所选管走向应使盾尾间隙趋于均等。
盾尾间隙差：上下（上减下）：65-80=-25mm
右左（右减左）：90-60=+30mm
通过盾尾间隙判断，下一环管片走向应该是右下方，即选右转环
11点或10点。但行程差判断下一环管片走向应是左下方。综合考
虑油缸行程差和盾尾间隙，管片应拼向下，或向右下方，那么只能从 右转11点和10点两个里面选一个不通缝的点位。
在进行管片选型的时候，只有盾尾间隙接近警戒值（60mm时, 才根据盾尾间隙选择管片。
3、VM係统选管片
根据VMT系统程序中对各种相关因素的预先设定，程序会给所有 后续管片进行评估，其中不利因素最少的一环会被选中。 程序会沿已 经计算好的纠偏曲线进行下一次模拟计算， 预测第二环管片选型，即 程序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。
以下为VMT系统程序管片选择步骤:
在一环掘进当中，主千顶的行程达到 1700mn左右时，手动测量
上一环管环的盾尾间隙。当掘进结束，推进油缸未收缩前，按相应格 式把测的盾尾间隙输入程序，VMT系统就开始计算管片拼装点位。当 计算结果出来后，接着操作人员应当检查上一环管片选型是否正确。
如果其前面的操作无误，则此类管片应当是正确的。
VMT系统会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。
管片选型、拼装是盾构施工关键环节，根据预排版确定曲线上转 弯环数量，给施工指导，考虑到标准 +楔形环使用时的不确定性，现
场一定要备有左、右转弯环，保证盾构连续推进。
