1、中铁七局集团第三工程有限公司中铁七局集团第三工程有限公司1、管片选型与拼装的重要性2、管片选型技术3、管片拼装控制重点4、盾构施工常见问题及原因分析（案例）一、管片选型与安装的重要性一、管片选型与安装的重要性 管片作为盾构开挖后的一次衬砌，它支撑作用于隧道上的土管片作为盾构开挖后的一次衬砌，它支撑作用于隧道上的土压、水压，防止隧道土体坍塌、变形和渗漏水，是隧道永久性结构压、水压，防止隧道土体坍塌、变形和渗漏水，是隧道永久性结构，并且为盾构推进提供反力。，并且为盾构推进提供反力。1、管片分类、管片分类 按材质分：钢管片、铸铁管片、钢筋混凝土管片按材质分：钢管片、铸铁管片、钢筋混凝土管片 按管片适
2、应的线性分类：普通楔形管片、通用管片按管片适应的线性分类：普通楔形管片、通用管片 按连接方式分类：螺栓连接和榫槽连接按连接方式分类：螺栓连接和榫槽连接2、管片选型、管片选型 是根据线路走向，通过管片型号和拼装位置的选择，以达到符是根据线路走向，通过管片型号和拼装位置的选择，以达到符合隧道线路的管片组合。合隧道线路的管片组合。3、管片安装、管片安装 将已选好的管片按照设定的点位组装起来，形成一个整体的管将已选好的管片按照设定的点位组装起来，形成一个整体的管环，主要由盾构机管片拼装机实施。环，主要由盾构机管片拼装机实施。4、管片选型与安装的重要性、管片选型与安装的重要性 管片选型正确与否、安装是否
3、规范直接关系到盾构隧道是否会管片选型正确与否、安装是否规范直接关系到盾构隧道是否会发生错台。并导致渗漏水、管片破损等伴生现象。发生错台。并导致渗漏水、管片破损等伴生现象。 二、管片选型的技术二、管片选型的技术原则：原则： 确保管片的走向符合线路走向，且拼装后的管片满足盾尾间隙确保管片的走向符合线路走向，且拼装后的管片满足盾尾间隙的最低要求。的最低要求。依据：依据：1、线路参数、线路参数2、盾构机的姿态与油缸行程、盾构机的姿态与油缸行程3、盾尾间隙、盾尾间隙海瑞克盾构机的管片选型海瑞克盾构机的管片选型 线路轴线是已知的，确保管片走向符合线路走向，即使得管片轴线线路轴线是已知的，确保管片走向符合线
4、路走向，即使得管片轴线与线路轴线。与线路轴线。 如何计算管片轴线方向，需要：如何计算管片轴线方向，需要： 1、盾构机的轴线方向（由盾构机自动测量系统换算得来）、盾构机的轴线方向（由盾构机自动测量系统换算得来） 2、油缸行程差。、油缸行程差。如何由盾构机自动测量系统数如何由盾构机自动测量系统数据计算出盾构机的轴线：据计算出盾构机的轴线：海瑞克盾构机设定有两个虚拟参考海瑞克盾构机设定有两个虚拟参考点：点：前点、后点前点、后点。前点在盾构机切。前点在盾构机切口环处、后点在盾构机中盾与尾盾口环处、后点在盾构机中盾与尾盾的连接处。盾构自动测量系统会通的连接处。盾构自动测量系统会通过测量计算出盾构前点和后
5、点过测量计算出盾构前点和后点水平水平和垂直的偏差和垂直的偏差。通过偏差我们可以。通过偏差我们可以计算出盾构机轴线的计算出盾构机轴线的方向方向。即为盾。即为盾构机姿态。构机姿态。前点前点O1坐标坐标:X1 ,Y1,Z1 其中其中X1是水平偏差、是水平偏差、Y1是垂直偏差、是垂直偏差、Z1是是里程里程后点后点O2坐标坐标:X2 ,Y2,Z2 其中其中X2是水平偏差、是水平偏差、Y2是垂直偏差、是垂直偏差、Z2是是里程里程上述两坐标均由盾构机测量系统自动测量得出。上述两坐标均由盾构机测量系统自动测量得出。水平趋向、垂直趋向水平趋向、垂直趋向是角度值，数值以弧度来表示。是角度值，数值以弧度来表示。水平
6、趋向水平趋向1= （X1- X2）/L L为前后点的距离，约为为前后点的距离，约为4米。米。垂直趋向垂直趋向1= （Y1- Y2）/L L为前后点的距离，约为为前后点的距离，约为4米。米。知道盾构机与设计轴线的夹角、管片与盾构机的夹角，则可计算出知道盾构机与设计轴线的夹角、管片与盾构机的夹角，则可计算出管片与设计轴线夹角。管片与设计轴线夹角。管片与设计轴线水平夹角管片与设计轴线水平夹角2 = 1 + 管片与设计轴线垂直夹角管片与设计轴线垂直夹角2 = 1 +管片选型就是要通过选择管片的型号和点位来使管片选型就是要通过选择管片的型号和点位来使管片与设计轴线水平夹角管片与设计轴线水平夹角2 、管片
7、与设计轴线垂直夹角管片与设计轴线垂直夹角2 向零靠近。向零靠近。盾尾间隙盾尾间隙在盾构管片中所起到的作用：在盾构管片中所起到的作用： 盾尾间隙即指管片外壁与盾尾内壁之间的空隙，海瑞克盾构机盾尾间隙即指管片外壁与盾尾内壁之间的空隙，海瑞克盾构机盾尾间隙理论最佳值为盾尾间隙理论最佳值为75mm。 海瑞克盾构机在盾尾上有一处加强环，高度超过盾尾海瑞克盾构机在盾尾上有一处加强环，高度超过盾尾40mm，加强环的主要作用是确保盾尾的环向刚度，使盾尾不易变形，其次加强环的主要作用是确保盾尾的环向刚度，使盾尾不易变形，其次是保护尾刷。是保护尾刷。 如果盾尾间隙如果过小，会导致管片受加强环的挤压而造成破如果盾尾
8、间隙如果过小，会导致管片受加强环的挤压而造成破碎。所以在盾构管片选型过程中盾尾间隙要作为考虑的对象。一般碎。所以在盾构管片选型过程中盾尾间隙要作为考虑的对象。一般只有当盾尾间隙很小的情况下，盾尾间隙才作为选型的最重要的因只有当盾尾间隙很小的情况下，盾尾间隙才作为选型的最重要的因素考虑。素考虑。 我公司一般以我公司一般以49mm为临界参数，当盾尾间隙低于该值时，必为临界参数，当盾尾间隙低于该值时，必须以盾尾间隙为要因进行选型。须以盾尾间隙为要因进行选型。49mm58mm为中间参数，管片为中间参数，管片选型时，两者重要性各占选型时，两者重要性各占50%，可综合两重因素考虑。当盾尾间隙，可综合两重因
9、素考虑。当盾尾间隙大于大于58mm时，选型以管片轴线作为最重要因素考虑，可不考虑盾时，选型以管片轴线作为最重要因素考虑，可不考虑盾尾间隙。尾间隙。举例举例：VMT系统显示盾构机姿态：系统显示盾构机姿态： 前点：前点： 水平偏差水平偏差 25 垂直偏差垂直偏差 -21 后点：后点： 水平偏差水平偏差 11 垂直偏差垂直偏差 -39 油缸行程：油缸行程： P1行程传感器：行程传感器：1788mm P2行程传感器：行程传感器：1767mm P3行程传感器：行程传感器：1760mm P4行程传感器：行程传感器：1739mm盾构机轴向：盾构机轴向： 水平趋向：水平趋向：1=（25-11）/4=3.5 垂
10、直趋向：垂直趋向：1=（-21+39）/4=4.25 管片轴向与盾构轴向偏差：管片轴向与盾构轴向偏差： 水平夹角：水平夹角：=(P2-P1)/4=(1767-1788)/4=- 垂直夹角：垂直夹角：=（P1-P3)/4=(1788-1760)/4=7管片轴向与设计轴线水平夹角：管片轴向与设计轴线水平夹角：2= 1+ =-1.75管片轴向与设计轴线垂直夹角管片轴向与设计轴线垂直夹角 2=1+=11.25管片型号与点位的选择：管片型号与点位的选择： 广州地铁、深圳地铁的管片为六分块，共广州地铁、深圳地铁的管片为六分块，共10个点位，个点位，36度一个点位。以封顶块所在位置，参考时钟进行点位编度一个
11、点位。以封顶块所在位置，参考时钟进行点位编号，分别为号，分别为1、2、3、4、5、7、8、9、10、11。 普通楔形管片分三种，普通楔形管片分三种，左左转弯环、右转弯环、标准环转弯环、右转弯环、标准环。其中标准弯环不具备拟合曲线其中标准弯环不具备拟合曲线和纠偏能力。和纠偏能力。 左转弯、右转弯环是将封左转弯、右转弯环是将封顶块置于顶部的时候，管片所顶块置于顶部的时候，管片所能拟合的曲线进行命名的。能拟合的曲线进行命名的。 当拼装左转当拼装左转1点管片后，原点管片后，原管环轴线与新管环轴线水平夹管环轴线与新管环轴线水平夹角角=L/6=-6.02mm/m 当拼装左转当拼装左转1点管片后，原点管片后
12、，原管环轴线与新管环轴线垂直夹管环轴线与新管环轴线垂直夹角角=L/6=1.96mm/m 根据上述计算管片轴向，则表明管片水平轴向与设计轴线基根据上述计算管片轴向，则表明管片水平轴向与设计轴线基本相近，下一环的调节重点是减小管片轴向与设计轴线的垂直夹本相近，下一环的调节重点是减小管片轴向与设计轴线的垂直夹角。角。 所以，我们选择右转所以，我们选择右转2点位或点位或左转左转8点位的管片，能最好的调点位的管片，能最好的调节管片轴向。节管片轴向。原管环轴线与新管环轴线原管环轴线与新管环轴线水平夹角水平夹角=L/6=3.72mm/m原管环轴线与新管环轴线原管环轴线与新管环轴线垂直夹角垂直夹角=L/6=5
13、.12mm/m拼装管片后：拼装管片后：新管环轴线与设计线路轴线新管环轴线与设计线路轴线水平夹角水平夹角=-1.75+3.72=1.97新管环轴线与设计线路轴线新管环轴线与设计线路轴线垂直夹角垂直夹角=11.25-5.12=6.13曲线段管片选型的方法：曲线段管片选型的方法： 当一个盾构工程开工之前，就要根据设计线路对管片作一个统筹安排，通常把这一步骤叫管片排版。通过管片排版，就基本了解了这段线路需要多少转弯环（包括左转弯、右转弯），多少标准环；曲线段上标准环与转弯环布置方式。依照曲线的圆心角与转弯环产生的偏转角的关系，可以计算出区间线路曲线段的转弯环与标准环的布置方式。转弯环偏转角的计算公式：
14、=2=2arctg/D式中：转弯环的偏转角 转弯环的最大楔形量的一半 D管片直径将数据代入得出0.342根据圆心角的计算公式：180L/R 式中： L一段线路中心线的长度 R曲线半径，取800m而，将之代入，得出L4.912m管片长度1200mm管片内径5500mm管片厚度300mm盾尾内径6290mm管片外径6200mm转弯环截面 等腰梯形转弯环楔形量37mm盾尾间隙45mm 上式表明，在800m的圆曲线上，每隔4.912m要用一环转弯环，管片宽度按1.2m计算，即在800m的圆曲线上，标准环与转弯环的拼装关系为3环标准环+1环转弯环。竖曲线上盾构环的排版竖曲线上盾构环的排版考虑到竖曲线用圆
15、曲线拟合时，一般其半径都比较大，因此在有竖曲线或平、竖曲线交叉段管片排版时，就不考虑竖曲线的影响，只考虑平曲线的影响，至于因竖曲线而导致的累计误差，则用石棉橡胶板等作嵌缝材料来调整和纠偏管片拼装控制重点方法：管片拼装控制重点方法：1、管片的运输保护，包括管片由管片厂到达施工场地运输，场地内倒运，管、管片的运输保护，包括管片由管片厂到达施工场地运输，场地内倒运，管片下井，管片运送至盾构机内、盾构机内轨道梁将管片吊装至喂片机上的所片下井，管片运送至盾构机内、盾构机内轨道梁将管片吊装至喂片机上的所有过程。有过程。2、管片清理。包括吊装孔清理、管片表面清理、止水条清理。、管片清理。包括吊装孔清理、管片
16、表面清理、止水条清理。3、盾构机盾尾内清理。、盾构机盾尾内清理。4、每环管片的第一片与上一环管片的对位必须准确。、每环管片的第一片与上一环管片的对位必须准确。5、当管片拼装第、当管片拼装第5片的过程中，测量剩余空间的大小，确保片的过程中，测量剩余空间的大小，确保K块拼装空间。块拼装空间。否则极易导致否则极易导致K块得错台和破损。块得错台和破损。6、按要求对螺栓进行三次复紧，可减少管片因拼装间隙较大时造成的管片面、按要求对螺栓进行三次复紧，可减少管片因拼装间隙较大时造成的管片面之间的相对移位而造成的错台和渗水。之间的相对移位而造成的错台和渗水。常见的管片问题：常见的管片问题：管片的错台可分为三种：管片的错台可分为三种：1、在同一方向出现管片连续错台。、在同一方向出现管片连续错台。 a、 在管片左侧或右侧出现连续错台在管片左侧或右侧出现连续错台 b、在管片上部或下部出现连续错台、在管片上部或下部出现连续错台2、在管片左右两侧出现交替错台。、在管片左右两侧出现交替错台。3、K块错台。块错台。谢谢 谢谢
