盾構(gòu)管片選型

1、中鐵七局集團第三工程有限公司中鐵七局集團第三工程有限公司1、管片選型與拼裝的重要性2、管片選型技術(shù)3、管片拼裝控制重點4、盾構(gòu)施工常見問題及原因分析（案例）一、管片選型與安裝的重要性一、管片選型與安裝的重要性 管片作為盾構(gòu)開挖后的一次襯砌，它支撐作用于隧道上的土管片作為盾構(gòu)開挖后的一次襯砌，它支撐作用于隧道上的土壓、水壓，防止隧道土體坍塌、變形和滲漏水，是隧道永久性結(jié)構(gòu)壓、水壓，防止隧道土體坍塌、變形和滲漏水，是隧道永久性結(jié)構(gòu)，并且為盾構(gòu)推進(jìn)提供反力。，并且為盾構(gòu)推進(jìn)提供反力。1、管片分類、管片分類 按材質(zhì)分：鋼管片、鑄鐵管片、鋼筋混凝土管片按材質(zhì)分：鋼管片、鑄鐵管片、鋼筋混凝土管片 按管片適

2、應(yīng)的線性分類：普通楔形管片、通用管片按管片適應(yīng)的線性分類：普通楔形管片、通用管片 按連接方式分類：螺栓連接和榫槽連接按連接方式分類：螺栓連接和榫槽連接2、管片選型、管片選型 是根據(jù)線路走向，通過管片型號和拼裝位置的選擇，以達(dá)到符是根據(jù)線路走向，通過管片型號和拼裝位置的選擇，以達(dá)到符合隧道線路的管片組合。合隧道線路的管片組合。3、管片安裝、管片安裝 將已選好的管片按照設(shè)定的點位組裝起來，形成一個整體的管將已選好的管片按照設(shè)定的點位組裝起來，形成一個整體的管環(huán)，主要由盾構(gòu)機管片拼裝機實施。環(huán)，主要由盾構(gòu)機管片拼裝機實施。4、管片選型與安裝的重要性、管片選型與安裝的重要性 管片選型正確與否、安裝是否

3、規(guī)范直接關(guān)系到盾構(gòu)隧道是否會管片選型正確與否、安裝是否規(guī)范直接關(guān)系到盾構(gòu)隧道是否會發(fā)生錯臺。并導(dǎo)致滲漏水、管片破損等伴生現(xiàn)象。發(fā)生錯臺。并導(dǎo)致滲漏水、管片破損等伴生現(xiàn)象。 二、管片選型的技術(shù)二、管片選型的技術(shù)原則：原則： 確保管片的走向符合線路走向，且拼裝后的管片滿足盾尾間隙確保管片的走向符合線路走向，且拼裝后的管片滿足盾尾間隙的最低要求。的最低要求。依據(jù)：依據(jù)：1、線路參數(shù)、線路參數(shù)2、盾構(gòu)機的姿態(tài)與油缸行程、盾構(gòu)機的姿態(tài)與油缸行程3、盾尾間隙、盾尾間隙海瑞克盾構(gòu)機的管片選型海瑞克盾構(gòu)機的管片選型 線路軸線是已知的，確保管片走向符合線路走向，即使得管片軸線線路軸線是已知的，確保管片走向符合線

4、路走向，即使得管片軸線與線路軸線。與線路軸線。 如何計算管片軸線方向，需要：如何計算管片軸線方向，需要： 1、盾構(gòu)機的軸線方向（由盾構(gòu)機自動測量系統(tǒng)換算得來）、盾構(gòu)機的軸線方向（由盾構(gòu)機自動測量系統(tǒng)換算得來） 2、油缸行程差。、油缸行程差。如何由盾構(gòu)機自動測量系統(tǒng)數(shù)如何由盾構(gòu)機自動測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)計算出盾構(gòu)機的軸線：據(jù)計算出盾構(gòu)機的軸線：海瑞克盾構(gòu)機設(shè)定有兩個虛擬參考海瑞克盾構(gòu)機設(shè)定有兩個虛擬參考點：點：前點、后點前點、后點。前點在盾構(gòu)機切。前點在盾構(gòu)機切口環(huán)處、后點在盾構(gòu)機中盾與尾盾口環(huán)處、后點在盾構(gòu)機中盾與尾盾的連接處。盾構(gòu)自動測量系統(tǒng)會通的連接處。盾構(gòu)自動測量系統(tǒng)會通過測量計算出盾構(gòu)前點和后

5、點過測量計算出盾構(gòu)前點和后點水平水平和垂直的偏差和垂直的偏差。通過偏差我們可以。通過偏差我們可以計算出盾構(gòu)機軸線的計算出盾構(gòu)機軸線的方向方向。即為盾。即為盾構(gòu)機姿態(tài)。構(gòu)機姿態(tài)。前點前點O1坐標(biāo)坐標(biāo):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是是里程里程后點后點O2坐標(biāo)坐標(biāo):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是是里程里程上述兩坐標(biāo)均由盾構(gòu)機測量系統(tǒng)自動測量得出。上述兩坐標(biāo)均由盾構(gòu)機測量系統(tǒng)自動測量得出。水平趨向、垂直趨向水平趨向、垂直趨向是角度值，數(shù)值以弧度來表示。是角度值，數(shù)值以弧度來表示。水平

6、趨向水平趨向1= （X1- X2）/L L為前后點的距離，約為為前后點的距離，約為4米。米。垂直趨向垂直趨向1= （Y1- Y2）/L L為前后點的距離，約為為前后點的距離，約為4米。米。知道盾構(gòu)機與設(shè)計軸線的夾角、管片與盾構(gòu)機的夾角，則可計算出知道盾構(gòu)機與設(shè)計軸線的夾角、管片與盾構(gòu)機的夾角，則可計算出管片與設(shè)計軸線夾角。管片與設(shè)計軸線夾角。管片與設(shè)計軸線水平夾角管片與設(shè)計軸線水平夾角2 = 1 + 管片與設(shè)計軸線垂直夾角管片與設(shè)計軸線垂直夾角2 = 1 +管片選型就是要通過選擇管片的型號和點位來使管片選型就是要通過選擇管片的型號和點位來使管片與設(shè)計軸線水平夾角管片與設(shè)計軸線水平夾角2 、管片

7、與設(shè)計軸線垂直夾角管片與設(shè)計軸線垂直夾角2 向零靠近。向零靠近。盾尾間隙盾尾間隙在盾構(gòu)管片中所起到的作用：在盾構(gòu)管片中所起到的作用： 盾尾間隙即指管片外壁與盾尾內(nèi)壁之間的空隙，海瑞克盾構(gòu)機盾尾間隙即指管片外壁與盾尾內(nèi)壁之間的空隙，海瑞克盾構(gòu)機盾尾間隙理論最佳值為盾尾間隙理論最佳值為75mm。 海瑞克盾構(gòu)機在盾尾上有一處加強環(huán)，高度超過盾尾海瑞克盾構(gòu)機在盾尾上有一處加強環(huán)，高度超過盾尾40mm，加強環(huán)的主要作用是確保盾尾的環(huán)向剛度，使盾尾不易變形，其次加強環(huán)的主要作用是確保盾尾的環(huán)向剛度，使盾尾不易變形，其次是保護尾刷。是保護尾刷。 如果盾尾間隙如果過小，會導(dǎo)致管片受加強環(huán)的擠壓而造成破如果盾尾

8、間隙如果過小，會導(dǎo)致管片受加強環(huán)的擠壓而造成破碎。所以在盾構(gòu)管片選型過程中盾尾間隙要作為考慮的對象。一般碎。所以在盾構(gòu)管片選型過程中盾尾間隙要作為考慮的對象。一般只有當(dāng)盾尾間隙很小的情況下，盾尾間隙才作為選型的最重要的因只有當(dāng)盾尾間隙很小的情況下，盾尾間隙才作為選型的最重要的因素考慮。素考慮。 我公司一般以我公司一般以49mm為臨界參數(shù)，當(dāng)盾尾間隙低于該值時，必為臨界參數(shù)，當(dāng)盾尾間隙低于該值時，必須以盾尾間隙為要因進(jìn)行選型。須以盾尾間隙為要因進(jìn)行選型。49mm58mm為中間參數(shù)，管片為中間參數(shù)，管片選型時，兩者重要性各占選型時，兩者重要性各占50%，可綜合兩重因素考慮。當(dāng)盾尾間隙，可綜合兩重因

9、素考慮。當(dāng)盾尾間隙大于大于58mm時，選型以管片軸線作為最重要因素考慮，可不考慮盾時，選型以管片軸線作為最重要因素考慮，可不考慮盾尾間隙。尾間隙。舉例舉例：VMT系統(tǒng)顯示盾構(gòu)機姿態(tài)：系統(tǒng)顯示盾構(gòu)機姿態(tài)： 前點：前點： 水平偏差水平偏差 25 垂直偏差垂直偏差 -21 后點：后點： 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行程傳感器：行程傳感器：1788mm P2行程傳感器：行程傳感器：1767mm P3行程傳感器：行程傳感器：1760mm P4行程傳感器：行程傳感器：1739mm盾構(gòu)機軸向：盾構(gòu)機軸向： 水平趨向：水平趨向：1=（25-11）/4=3.5 垂

10、直趨向：垂直趨向：1=（-21+39）/4=4.25 管片軸向與盾構(gòu)軸向偏差：管片軸向與盾構(gòu)軸向偏差： 水平夾角：水平夾角：=(P2-P1)/4=(1767-1788)/4=- 垂直夾角：垂直夾角：=（P1-P3)/4=(1788-1760)/4=7管片軸向與設(shè)計軸線水平夾角：管片軸向與設(shè)計軸線水平夾角：2= 1+ =-1.75管片軸向與設(shè)計軸線垂直夾角管片軸向與設(shè)計軸線垂直夾角 2=1+=11.25管片型號與點位的選擇：管片型號與點位的選擇： 廣州地鐵、深圳地鐵的管片為六分塊，共廣州地鐵、深圳地鐵的管片為六分塊，共10個點位，個點位，36度一個點位。以封頂塊所在位置，參考時鐘進(jìn)行點位編度一個

11、點位。以封頂塊所在位置，參考時鐘進(jìn)行點位編號，分別為號，分別為1、2、3、4、5、7、8、9、10、11。 普通楔形管片分三種，普通楔形管片分三種，左左轉(zhuǎn)彎環(huán)、右轉(zhuǎn)彎環(huán)、標(biāo)準(zhǔn)環(huán)轉(zhuǎn)彎環(huán)、右轉(zhuǎn)彎環(huán)、標(biāo)準(zhǔn)環(huán)。其中標(biāo)準(zhǔn)彎環(huán)不具備擬合曲線其中標(biāo)準(zhǔn)彎環(huán)不具備擬合曲線和糾偏能力。和糾偏能力。 左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎環(huán)是將封左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎環(huán)是將封頂塊置于頂部的時候，管片所頂塊置于頂部的時候，管片所能擬合的曲線進(jìn)行命名的。能擬合的曲線進(jìn)行命名的。 當(dāng)拼裝左轉(zhuǎn)當(dāng)拼裝左轉(zhuǎn)1點管片后，原點管片后，原管環(huán)軸線與新管環(huán)軸線水平夾管環(huán)軸線與新管環(huán)軸線水平夾角角=L/6=-6.02mm/m 當(dāng)拼裝左轉(zhuǎn)當(dāng)拼裝左轉(zhuǎn)1點管片后，原點管片后

12、，原管環(huán)軸線與新管環(huán)軸線垂直夾管環(huán)軸線與新管環(huán)軸線垂直夾角角=L/6=1.96mm/m 根據(jù)上述計算管片軸向，則表明管片水平軸向與設(shè)計軸線基根據(jù)上述計算管片軸向，則表明管片水平軸向與設(shè)計軸線基本相近，下一環(huán)的調(diào)節(jié)重點是減小管片軸向與設(shè)計軸線的垂直夾本相近，下一環(huán)的調(diào)節(jié)重點是減小管片軸向與設(shè)計軸線的垂直夾角。角。 所以，我們選擇右轉(zhuǎn)所以，我們選擇右轉(zhuǎn)2點位或點位或左轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)8點位的管片，能最好的調(diào)點位的管片，能最好的調(diào)節(jié)管片軸向。節(jié)管片軸向。原管環(huán)軸線與新管環(huán)軸線原管環(huán)軸線與新管環(huán)軸線水平夾角水平夾角=L/6=3.72mm/m原管環(huán)軸線與新管環(huán)軸線原管環(huán)軸線與新管環(huán)軸線垂直夾角垂直夾角=L/6=5

13、.12mm/m拼裝管片后：拼裝管片后：新管環(huán)軸線與設(shè)計線路軸線新管環(huán)軸線與設(shè)計線路軸線水平夾角水平夾角=-1.75+3.72=1.97新管環(huán)軸線與設(shè)計線路軸線新管環(huán)軸線與設(shè)計線路軸線垂直夾角垂直夾角=11.25-5.12=6.13曲線段管片選型的方法：曲線段管片選型的方法： 當(dāng)一個盾構(gòu)工程開工之前，就要根據(jù)設(shè)計線路對管片作一個統(tǒng)籌安排，通常把這一步驟叫管片排版。通過管片排版，就基本了解了這段線路需要多少轉(zhuǎn)彎環(huán)（包括左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎），多少標(biāo)準(zhǔn)環(huán)；曲線段上標(biāo)準(zhǔn)環(huán)與轉(zhuǎn)彎環(huán)布置方式。依照曲線的圓心角與轉(zhuǎn)彎環(huán)產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系，可以計算出區(qū)間線路曲線段的轉(zhuǎn)彎環(huán)與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)的布置方式。轉(zhuǎn)彎環(huán)偏轉(zhuǎn)角的計算公式：

14、=2=2arctg/D式中：轉(zhuǎn)彎環(huán)的偏轉(zhuǎn)角 轉(zhuǎn)彎環(huán)的最大楔形量的一半 D管片直徑將數(shù)據(jù)代入得出0.342根據(jù)圓心角的計算公式：180L/R 式中： L一段線路中心線的長度 R曲線半徑，取800m而，將之代入，得出L4.912m管片長度1200mm管片內(nèi)徑5500mm管片厚度300mm盾尾內(nèi)徑6290mm管片外徑6200mm轉(zhuǎn)彎環(huán)截面 等腰梯形轉(zhuǎn)彎環(huán)楔形量37mm盾尾間隙45mm 上式表明，在800m的圓曲線上，每隔4.912m要用一環(huán)轉(zhuǎn)彎環(huán)，管片寬度按1.2m計算，即在800m的圓曲線上，標(biāo)準(zhǔn)環(huán)與轉(zhuǎn)彎環(huán)的拼裝關(guān)系為3環(huán)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)+1環(huán)轉(zhuǎn)彎環(huán)。豎曲線上盾構(gòu)環(huán)的排版豎曲線上盾構(gòu)環(huán)的排版考慮到豎曲線用圓

15、曲線擬合時，一般其半徑都比較大，因此在有豎曲線或平、豎曲線交叉段管片排版時，就不考慮豎曲線的影響，只考慮平曲線的影響，至于因豎曲線而導(dǎo)致的累計誤差，則用石棉橡膠板等作嵌縫材料來調(diào)整和糾偏管片拼裝控制重點方法：管片拼裝控制重點方法：1、管片的運輸保護，包括管片由管片廠到達(dá)施工場地運輸，場地內(nèi)倒運，管、管片的運輸保護，包括管片由管片廠到達(dá)施工場地運輸，場地內(nèi)倒運，管片下井，管片運送至盾構(gòu)機內(nèi)、盾構(gòu)機內(nèi)軌道梁將管片吊裝至喂片機上的所片下井，管片運送至盾構(gòu)機內(nèi)、盾構(gòu)機內(nèi)軌道梁將管片吊裝至喂片機上的所有過程。有過程。2、管片清理。包括吊裝孔清理、管片表面清理、止水條清理。、管片清理。包括吊裝孔清理、管片表面清理、止水條清理。3、盾構(gòu)機盾尾內(nèi)清理。、盾構(gòu)機盾尾內(nèi)清理。4、每環(huán)管片的第一片與上一環(huán)管片的對位必須準(zhǔn)確。、每環(huán)管片的第一片與上一環(huán)管片的對位必須準(zhǔn)確。5、當(dāng)管片拼裝第、當(dāng)管片拼裝第5片的過程中，測量剩余空間的大小，確保片的過程中，測量剩余空間的大小，確保K塊拼裝空間。塊拼裝空間。否則極易導(dǎo)致否則極易導(dǎo)致K塊得錯臺和破損。塊得錯臺和破損。6、按要求對螺栓進(jìn)行三次復(fù)緊，可減少管片因拼裝間隙較大時造成的管片面