ANSYS地铁盾构隧道管片结构设计修改版
9.1管片衬砌结构力学分析过程
9.1.1 前处理
确定分析标题。
/TITLE, Mechanical analysis on segment lining of shield tunnel in Metro !分析标题/NOPR !菜单过滤设置
/PMETH,OFF,0
KEYW,PR_SET,1
KEYW,PR_STRUC,1 !保留结构分析部分菜单
/COM,
/COM,Preferences for GUI filtering have been set to display:
/COM, Structural
1．材料、实常数和单元类型定义
/PREP7 !进入前处理器
ET,1,BEAM3 !设置梁单元类型，模拟管片衬砌
ET,2, COMBIN14 !设置弹簧单元类型，模拟衬砌与地层相互作用
R,1,0.3, 0.00225,0.3, , , , !设置梁单元几何常数，单位为m
R,2,30e6, , , !设置弹簧单元几何常数，单位为Pa MPTEMP,,,,,,,, !设置材料模型
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,34.5e9 !输入弹性模量，单位为Pa
MPDATA,PRXY,1,,0.2 !输入泊松比
MPTEMP,,,,,,,, !设置材料模型
MPTEMP,1,0
MPDATA,DENS,1,,2500 !输入密度，单位为kg
SAVE !保存数据库
2．建立几何模型
（1）创建关键点。
K,100,0,0,0, !通过编号和坐标创建关键点，圆心位置
K,1,0.5925,2.7877,0,
K,2,-0.5925,2.7877,0,
K,3,2.7105,0.8807,0,
K,4,-2.7105,0.8807,0,
K,5,1.6752,-2.3057,0,
K,6,-1.6752,-2.3057,0, !以上6个关键点为管片环向接头位置
SAVE !保存数据
（2）创建盾构隧道轮廓线。
第1章大型有限元软件ANSYS简介2 Larc,1,2,100,2.85 !通过两个端点和圆弧内侧任意一点以及半径画圆弧Larc,2,4,100,2.85
Larc,4,6,100,2.85
Larc,6,5,100,2.85
Larc,5,3,100,2.85
Larc,3,1,100,2.85 !以上为盾构隧道轮廓线的绘制
SAVE !保存数据
3．4. 创建弹簧节点所在的轮廓线
（1）创建关键点。
K,11,0.7277,3.4235,0, !通过编号和坐标创建关键点
K,12,-0.7277,3.4235,0,
K,13,3.3287,1.0816,0,
K,14,-3.3287,1.0816,0,
K,15,2.0572,-2.8316,0,
K,16,-2.0572,-2.8316,0, !以上6点对应管片接头，只是半径更大了
SAVE !保存数据
（2）创建左右隧道弹簧节点轮廓线。
Larc,11,12,100,3.5 !通过两个端点和圆弧内侧任意一点以及半径画圆弧Larc,12,14,100,3.5
Larc,14,16,100,3.5
Larc,16,15,100,3.5
Larc,15,13,100,3.5
Larc,13,11,100,3.5 !以上为盾构隧道弹簧外节点轮廓绘制，如图9-6所示SAVE !保存数据
4．单元网格划分
（1）设置单元大小，每6度为一单元，共60个单元，如图9-7所示。
lsel,s,,,1,7,6 !选择线1和7 在这个地方选择线号咋办？线号记不住，还是拷别的办法，为何线号显示不出来。
LESIZE,all, , ,4, , , , ,1 !设置单元大小, 所有选择的线被划分成4个单元
Allsel !选择所有元素
lsel,s,,,2,8,6 !选择线2和8
lsel,a,,,6,12,6 !再选择线6和12
LESIZE,all, , ,10, , , , ,1 !设置单元大小, 所有选择的线被划分成10个单元
Allsel
lsel,s,,,3,5,1 !选择线3到5
lsel,a,,,9,11,1 !再选择线9和11
LESIZE,all, , ,12, , , , ,1 !设置单元大小, 所有选择的线被划分成12个单元
Allsel !选择所有元素
/PNUM,LINE,1 !显示线
/PNUM,ELEM,0 !显示编号
/REPLOT !重新显示
Lplot !显示线
第1章大型有限元软件ANSYS简介3 SAVE !保存数据
（2）划分单元，其单元图如图9-8所示。
TYPE, 1 !设置将要创建单元的类型，二次衬砌
MAT, 1 !设置将要创建单元的材料
REAL, 1 !设置将要创建单元的几何常数
l mesh, all !对所有的线进行单元划分,通过网格划分原先的线就变成了单元并被赋予了上面的属性
SAVE !保存数据
（3）创建弹簧单元，加了弹簧单元的单元网格如图9-9所示。
TYPE, 2 !设置将要创建单元的类型
MAT, 1 !设置将要创建单元的材料
REAL, 2 !设置将要创建单元的几何常数
E,1,61 !通过单元的两个节点创建弹簧单元。
……!依次继续直到所有的弹簧单元创建完成，其节点的编号如图9-10所示。此命令没有用划分网格的方法来建立单元，而是直接用E命令直接生成单元，并被赋予上面的属性。注意应该是先分配单元属性后生成单元！
TYPE, 1 !设置将要创建单元的类型
MAT, 1 !设置将要创建单元的材料
REAL, 1 !设置将要创建单元的几何常数
LCLEAR,7,12,1 !清除线16到23上的所有单元
为什么要有这一步又没有创建单元为何要赋予属性？
ALLSEL,ALL !选择所有元素
NUMMRG,ALL, , , ,LOW !合并所有元素
NUMCMP,ALL !压缩所有元素的编号
/PNUM,KP,0 !以下为显示单元颜色
/PNUM,ELEM,1
/REPLOT !重新显示
Eplot !显示单元
Finish !返回Main Menu 主菜单
SAVE !保存数据
9.1.2 加载与求解
1．加载
（1）对四周各节点施加“Ux”和“Uy”两个方向的约束。
/SOL !进入求解器
LST,2,60,1,ORDE,2 !选择要施加约束的节点，共60个
FITEM,2,61
FITEM,2,-120
!*
/GO
第1章大型有限元软件ANSYS简介4 D,P51X, ,0, , , ,UX,UY, , , , !在“Ux”和“Uy”两个方向的施加约束
（2）施加重力加速度。
ACEL,0,10,0, !在Y方向施加重力加速度
Save !保存数据
（4）节点力的计算。具体的计算公式如第3.3.3小节中介绍的等效节点荷载计算式，什么意思？？？？
本实例采用EXCEL电子表格进行计算。
FLST,5,8,4,ORDE,5 !原则节点所在的6条线，线7到12 Allsel !选择所有元素
lsel,s,,,7,12,1 !选择线7到12
NSLL,R,1 !选择线上的节点
/PNUM,NODE,1 !显示节点编号设置
/REPLOT
NPLOT !显示节点
NLIST,ALL, , , ,NODE,NODE,NODE !列出节点坐标
SAVE !保存数据
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!为什么此处显示是没有节点显示不明白（4）在节点上施加节点力，加上荷载和位移边界条件后的几何模型如见图9-11所示。
f, 1 ,fx, -3502.5 !在节点上施加X方向节点力
f, 3 ,fx, -1170
f, 4 ,fx, 0
f, 5 ,fx, 3502.5
f, 2 ,fx, 5790 !以上为在拱顶管片（封顶块）上施加X方向节点力
f, 7 ,fx, 8017.5
f, 8 ,fx, 10155
f, 9 ,fx, 12187.5
f, 10 ,fx, 14077.5
f, 11 ,fx, 15825
f, 12 ,fx, 17385
f, 13 ,fx, 18765
f, 14 ,fx, 19935
f, 15 ,fx, 20887.5
f, 6 ,fx, 21611.25 !以上为在左邻接块上施加X方向节点力
f, 17 ,fx, 22098
f, 18 ,fx, 22342.97396
f, 19 ,fx, 22342.77605
f, 20 ,fx, 22098
f, 21 ,fx, 21611.25
第1章大型有限元软件ANSYS简介5 f, 22 ,fx, 20888.25
f, 23 ,fx, 19935
f, 24 ,fx, 18765
f, 25 ,fx, 17385
f, 26 ,fx, 15825
f, 27 ,fx, 14077.5
f, 16 ,fx, 12187.5 !以上为在左标准块上施加X方向节点力
f, 29 ,fx, 10155
f, 30 ,fx, 8017.5
f, 31 ,fx, 5790
f, 32 ,fx, 0
f, 33 ,fy, 1170
f, 34 ,fx, 0
f, 35 ,fx, -3502.5
f, 36 ,fx, -5790
f, 37 ,fx, -8017.5
f, 38 ,fx, -10155
f, 39 ,fx, -12187.5
f, 28 ,fx, -14077.5 !以上为底部标准块上施加X方向节点力
f, 41 ,fx, -15825
f, 42 ,fx, -17385
f, 43 ,fx, -18765
f, 44 ,fx, -19935
f, 45 ,fx, -20888.25
f, 46 ,fx, -21611.25
f, 47 ,fx, -22098
f, 48 ,fx, -22342.77611
f, 49 ,fx, -22342.9739
f, 50 ,fx, -22098
f, 51 ,fx, -21611.25
f, 40 ,fx, -20887.5 !以上为在右标准块上施加X方向节点力
f, 52 ,fx, -19935
f, 53 ,fx, -18765
f, 54 ,fx, -17385
f, 55 ,fx, -15825
f, 56 ,fx, -14077.5
f, 57 ,fx, -12187.5
f, 58 ,fx, -10155
f, 59 ,fx, -8017.5
f, 60 ,fx, -5790 !以上为在右邻接块上施加X方向节点力
f, 1 ,fy, -35354.4 !在节点上施加Y方向节点力
f, 3 ,fy, -35745.6
f, 4 ,fy, -35745.6
f, 5 ,fy, -35354.4
f, 2 ,fy, -34578 !以上为在拱顶管片（封顶块）上施加Y方向节点力
第1章大型有限元软件ANSYS简介6 f, 7 ,fy, -33426
f, 8 ,fy, -31896
f, 9 ,fy, -30024
f, 10 ,fy, -27816
f, 11 ,fy, -25308
f, 12 ,fy, -22536
f, 13 ,fy, -19500
f, 14 ,fy, -16248
f, 15 ,fy, -12828
f, 6 ,fy, -9264 !以上为在左邻接块上施加Y方向节点力
f, 17 ,fy, -5604
f, 18 ,fy, -1872
f, 19 ,fy, 0
f, 20 ,fy, 5604
f, 21 ,fy, 9264
f, 22 ,fy, 12828
f, 23 ,fy, 16248
f, 24 ,fy, 19500
f, 25 ,fy, 22524
f, 26 ,fy, 25320
f, 27 ,fy, 27816
f, 16 ,fy, 30024 !以上为在左标准块上施加Y方向节点力
f, 29 ,fy, 31896
f, 30 ,fy, 33418.8
f, 31 ,fy, 34579.2
f, 32 ,fy, 35179.2
f, 33 ,fy, 35749.2
f, 34 ,fy, 35749.2
f, 35 ,fy, 35356.8
f, 36 ,fy, 34579.2
f, 37 ,fy, 33418.8
f, 38 ,fy, 31896
f, 39 ,fy, 30024
f, 28 ,fy, 27816 !以上为底部标准块上施加Y方向节点力
f, 41 ,fy, 25320
f, 42 ,fy, 22524
f, 43 ,fy, 19500
f, 44 ,fy, 16248
f, 45 ,fy, 12828
f, 46 ,fy, 9264
f, 47 ,fy, 5604
f, 48 ,fy, 1872
f, 49 ,fy, 0
f, 50 ,fy, -5604
f, 51 ,fy, -9264
f, 40 ,fy, -12828 !以上为在右标准块上施加Y方向节点力
第1章大型有限元软件ANSYS简介7 f, 52 ,fy, -16248
f, 53 ,fy, -19500
f, 54 ,fy, -22536
f, 55 ,fy, -25308
f, 56 ,fy, -27816
f, 57 ,fy, -30024
f, 58 ,fy, -31896
f, 59 ,fy, -33426
f, 60 ,fy, -34578 !以上为在右邻接块上施加Y方向节点力
2．求解
（1）求解前设置。
NROPT,FULL, , !采用全牛顿－拉普森法进行求解
Allsel !选择所有内容
Outres,all,all !输出所有内容
D,4, ,0, , 34, 30,UX, , , , , !在节点4，34上施加水平位移约束
D,19, ,0, , 49, 30,UY, , , , , !在节点49，19上施加竖向位移约束
（2）求解。
Solve !求解计算
Finish !求解结束返回Main Menu 主菜单
SAVE !保存数据
9.1.3 后处理
1．初次查看内力和变形结果
（1）绘制变形图，如图9-12所示。路径为：General Postproc> Plot Results > Deformed Shape > Def＋Undeformed。
/POST1 !进入后处理器
PLDISP,1 !绘制变形和未变形图
（2）内力表格制作。路径：General Postproc>Element Table>Define Table。ETABLE, ,SMISC, 6 ! 6、12表示弯矩
ETABLE, ,SMISC, 12
ETABLE, ,SMISC, 1 ! 1、7表示轴力
ETABLE, ,SMISC, 7
ETABLE, ,SMISC, 2 ! 2、8表示剪力
ETABLE, ,SMISC, 8
（3）查看内力，包括弯矩、轴力和剪力，如图9-13～图9-15所示。路径：General Postproc> Plot Results> Contour Plot> Line Elem Res。
ESEL,U,TYPE,,1 !仅显示单元类型1
PLLS,SMIS6,SMIS12,-1.5,0 !绘制弯矩图
PLLS,SMIS1,SMIS7,1,0 !绘制轴力图
PLLS,SMIS2,SMIS8,2,0 !绘制剪力图
Save !保存数据
第1章大型有限元软件ANSYS简介8 2．去除受拉弹簧再计算
由图9-12可以看出，大部分弹簧单元都是受拉，因此要去除受拉弹簧单元，并进行重新计算。采用单元的“生死”来模拟，即将受拉弹簧的属性赋予“死”。路径：Solution>LoadStepOptions>Other>BirthandDeath>Kill Elements。
Finish !结束后处理器操作
/sol !进入求解器
FLST,2,13,2 !选择单元共13个弹簧（底部的）
FITEM,2,147
FITEM,2,148
FITEM,2,149
FITEM,2,150
FITEM,2,152
FITEM,2,151
FITEM,2,153
FITEM,2,154
FITEM,2,155
FITEM,2,156
FITEM,2,157
FITEM,2,158
FITEM,2,159
EKILL,P51X !杀死所选择的单元
FLST,2,13,2 !选择单元共13个弹簧（顶部的）
FITEM,2,129
FITEM,2,128
FITEM,2,127
FITEM,2,126
FITEM,2,125
FITEM,2,124
FITEM,2,123
FITEM,2,122
FITEM,2,121
FITEM,2,180
FITEM,2,179
FITEM,2,178
FITEM,2,177
EKILL,P51X !杀死所选择的单元
SAVE !保存数据
（2）显示计算模型。删除受拉弹簧单元后得到的模型图如图9-16所示。FLST,5,26,1,ORDE,9 !选择不显示的节点，共26个
FITEM,5,61
FITEM,5,-65
FITEM,5,67
FITEM,5,-70
FITEM,5,76
第1章大型有限元软件ANSYS简介9 FITEM,5,88
FITEM,5,-99
FITEM,5,117
FITEM,5,-120
NSEL,U, , ,P51X !不选择以上节点
ESEL,S,LIVE !选择具有“活属性”的单元
EPLOT !绘制单元图
SAVE !保存数据
（3）重新求解。
Allsel !选择所有内容
Solve !求解计算
Finish !求解结束返回Main Menu 主菜单
SAVE !保存数据
3．查看最后计算结果
其过程跟初次查看内力和变形一步相同，其内力和变形图如图9-17~图9-20所示。但是，其中用到的不同命令流如下：
/POST1
ETABLE,REFL !更新单元表数据，需要在绘制内力和变形图之前先执行该命令/exit,all !退出程序并保存所有数据
成都地区管片选型技术
成都地铁管片选型技术 一、成都地铁管片设计参数 1、衬砌环构造 成都地铁采用的衬砌环外径6000mm，内径5400mm。管片幅宽分为1500mm，1200mm，管片厚度300mm。混凝土强度等级C50，抗渗等级P12。每环衬砌环由6块管片组成，其中1块封顶块、2块邻接块、3块标准块。为了满足与曲线段线路的拟合及施工纠偏的需要，设计了标准环、左转弯楔形环和右转弯楔形环，通过合理的组合来拟合不同的曲线。成都地铁采用的楔形环为双面楔形，单面楔形量为19mm，转角为0.1814°，整环楔形总量为38mm，转角为0.363°。 2、管片连接 衬砌环纵、环缝连接采用弯螺栓连接，其中1500mm幅宽的管片每环纵缝采用12根M27螺栓，每个环缝采用10根M27螺栓；1200mm幅宽的管片每环纵缝采用12根M24螺栓，每个环缝采用10根M24螺栓。 二、管片选型的分析 根据设计线路进行掘进，避免产生不必要的偏差。在实际掘进过程中，盾构机因为地质不均、推力不均等原因，盾构机的姿态经常会偏离隧道设计线路，当盾构机偏离设计线路进行纠偏时，要特别注意管片选型，避免因盾尾间隙过小而造成管片破损等事故。 1、管片拼装点位的分析
管片的拼装点位表示每一环管片中封顶块所在的位置。根据成都地区管片的设计构造图，将管片拼装分为10个点位，分别是1点（封顶块右偏18°）、2点（封顶块右偏54°）、3点（封顶块右偏90°）、4点（封顶块右偏126°）、5点（封顶块右偏162°）、6点（封顶块左偏162°）、7点（封顶块左偏126°）、8点（封顶块左偏90°）、9点（封顶块左偏54°）、10点（封顶块左偏18°）。 管片点位的划分是以管片的分块形式和螺栓孔的位置为依据，合适的点位才能确保两环之间所有的纵向螺栓孔的位置能够重合。在成都地铁盾构隧道管片采用错缝拼装，拼环时点位尽量优先选用ABA （1点、10点）形式，其中第一环的封顶块管片从正上方右偏18°，第二环的封顶块管片从正上方左偏18°。根据相邻两环管片不能通缝的原则，对每一环管片的点位进行选择，并优选合理的点位来拟合隧道的线形与盾构机的纠偏。管片的拼装点位有一定的规律性，现为了保证隧道的美观和防水效果，将管片的点位划分为两类：上半区点位（1点、2点、3点、8点、9点、10点），下半区点位（4点、5点、6点、7点）。其中上半区点位位于隧道中线以上（含中线），有利于管片拼装和隧道的防水质量，因此上半区作为管片点位选择的主要区域。从管片拼装点位的位置模拟看出成都地铁的管片点位可分位奇数和偶数点位。相邻的两环管片不能为同类型的点位。即，如果上一环封顶块的位置在奇数点位上，则下一环管片选择时只能选择封顶块位置在偶数点位上，只有这样才可确保拼装的相邻管片不通缝；反之，如果上一环封顶块的位置在偶数点位上，则下一环管片选择时只能选择封顶块位置在奇数点位上。例如：上一环选择3点，则下一环就可优先选择2点、8点、10点。
盾构机管片选型和安装
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 （竖列表示拼装好的管片，横向：√-表示可选后续的管片；×-表示不可选后续的管片）
2、隧道管片排序 鉴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。在本工程中，是从左线始发，第325、326环处是联络通道，此处拼装点位是11点，将标准块A3块拼到洞门位置。盾构始发时的负环是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，或3点、5点、8点、10点。 管片排序时，要优化洞门的长度，在广州洞门长度要求在400mm以上，一环管片的长度是1500mm，在条件允许的条件下，通过调整始发负环的位置，把每节隧道两端的洞门长度之和控制在1500mm以内，当隧道长度除以管片长度的余数大于两倍最小洞门宽
盾构管片计算方法研究
盾构管片计算方法研究 摘要：随着我国经济发展,各大中大城市建造大规模的公路、过江隧道及城市地铁隧道,盾构隧道由于其地层适应性强、施工便利、节约地下空间资源、降低工程造价，最大限度地减少对城市其他设施的影响等方面的独到的优势而逐渐在地铁、市政等工程建设中得到广泛应用。本文结合某盾构隧道工程情况，对盾构管片计算方法进行研究分析，以期对行业发展有所参考意义。 关键词：盾构轨道；管片计算；自由变形圆环法；弹性地基梁法 1、引言 近年来,我国开始了大规模的公路过江隧道及城市地铁隧道的建设工作。由于盾构隧道施工技术可以最大限度地减少对城市其他设施的影响,所以正逐渐成为地铁隧道施工的主流技术。在我国,上海是较早使用盾构隧道施工技术的城市,北京、广州、南京、深圳等城市在地铁施工中开始使用盾构技术,盾构技术是一项正在兴起的新技术。对于这一新技术的应用,存在着机械、设计、施工等多方面的问题,而本文主要是针对管片计算方法的问题进行了一些分析研究。管片设计是盾构隧道结构设计中比较关键的一环,管片设计的成败直接关系到工程的安全、造价及使用,关于盾构隧道管片设计方法,由于国内尚无统一的设计规范,很多设计、施工单位根据机械制造商(国外厂商)所提供的方法进行设计,有的情况下是凭借上海等地铁盾构隧道实例进行模仿设计。 2、主要研究内容 本文采用多种研究方法，对盾构隧道结构计算模型、各项计算参数的敏感性以及盾构隧道纵向结构计算进行了系统研究。主要内容如下： （1）针对荷载-结构模型中不同断面和不同地质条件下的垂直土压力取值及拱肩土压力、水压力作用方式等，分析了不同条件下盾构隧道的力学特征。 （2）分别对荷载-结构模型中衬砌结构对土层侧压力系数、地层抗力系数及管片接头刚度的敏感性以及连续介质模型中衬砌结构对地层弹性模量、泊松比、荷载释放系数、衬砌环刚度有效率等计算参数的敏感性进行了研究，并对各参数的取值方法和取值范围进行研究。 （3）通过对不同的盾构隧道管片分块及环宽进行力学计算，分析不同盾构管片分块方案及环宽对隧道内力的影响。
盾构管片的选型和拼装2018.6
管片的选型和拼装（2018年6月） 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
管片选型方法
管片选型方法 1、引言 管片选型的目的就是按照设计线路的要求，选择适宜的点位将管片拼装成型，尽可能得符合设计线路。管片选型的基本思路是根据设计线路和盾构机姿态，计算已成型管片与设计线路的相对趋向，选择下一环管片的安装点位，以拟合成型管片与设计线路的相对误差，同时管片选型还需兼顾盾尾间隙。 2、趋向 趋向的定义 趋向，实际是角度,只是代表的含义不同，趋向表示以此角度的方向上前进1米而在该角度上变化多少毫米，故趋向的单位是mm/m。例如盾构机与设计线路的相对趋向，实为盾构机轴向与设计线路中线的夹角，若VMT上显示盾构机的水平趋向为4，其意义为盾构机按目前的方向每往前推进1米，则盾构机水平方向要偏离设计线路中线+4毫米。垂直方向上的趋向理解同上。
盾构机与设计线路的相对趋向为α，后续管片与盾构机的相对趋向为β，则后续管片与设计线路之间相对趋向为α+β。 趋向的计算 现以海瑞克盾构机(刀盘米)为例，进行趋向的计算。按常规操作
规定水平方向右为正，左为负；垂直方向上为正，下为负。 海瑞克盾构机VMT测量系统前点位于切口换处，后点位于中盾内，前点和后点的距离为米，为计算方便取4米；盾构机推进油缸位置处于中心对称半径为米的圆上，相邻油缸距离约4米。 根据VMT测量系统的显示能得知盾构机前点为（x1，y1），后点为（x2，y2），故盾构机相对设计线路的水平趋向为α1=（x1-x2 ）/4 ，垂直趋向为α2=（y1- y2 ）/4。 同理，管片相对盾构机的趋向可以根据推进油缸的行程计算得出。设四组油缸行程分别为L A、L B、 L C、L D,根据推进油缸中心对称的原理得知，水平方向油缸行程差为L A- L D = L B - L C，垂直方向油缸行程差为L A- L B = L D - L C，故管片相对盾构机的水平趋向为β1=（L A- L D）/4 ，垂直趋向为β2=（L A- L B）/4。 所以管片与设计线路的水平趋向为α1+β1=（x1-x2 ）/4+（L A- L D）/4，垂直趋向为α2+β2 =（y1- y2 ）/4+（L A- L B）/4；管片选型的目标是尽量使管片与设计线路的趋向接近于零，故下环管片应尽量选取管片自身水平趋向为-（α1+β1），垂直趋向为-（α2+β2）的点位。 当盾构机正常掘进时，|α1+β1|、|α2+β2 |均应控制在0~3之间，在4~6之间应该调整，绝对不允许大于6。在纠偏线路上，应根据纠偏线路，|α1+β1|、|α2+β2 |可略增加，增加幅度与盾构机实际纠偏线路的趋向一致。 3、管片选型实例计算 直线段管片选型
如何进行盾构法施工隧道管片选型排版
进一步减小。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，就应该拼装转弯环进行纠偏，拼装一环转弯环对油缸行程的调整量见表1，也就是拼装1环10点左转弯环，可以使左、右两组的油缸行程差缩小38mm。 德国海瑞克公司的土压平衡式盾构机，如图3所示，10对推进油缸分为A、B、C、D四组，分别代表上、右、下、左四个方向。油缸行程可以通过位移传感器反映在显示屏上，通过计算各组油缸之间的差值，就能进行正确的管片选型。下面举例说明： 现有一组油缸行程的数据如下： B组（右）：1980mm C组（下）：1964mm D组（左）：1934mm A组（上）：1943mm 左右行程差为：D－B=1934－1980=－46mm 上下行程差为：A－C=1943－1964=－21mm 图油缸分区图 由上可以看出，盾构机的轴线相对于管片平面向左上方倾斜。在对这环管片进行选型的时候，就应选择一环左转弯环且还要有向上的偏移量。对照表1后得出，此环应选择左转弯环在1点拼装。拼装完管片后掘进之前油缸行程的初始数据理论为：A组（上）：454mm B组（右）：465mm C组（下）：453m D组（左）：450mm。这样左右与上下的油缸行程差值基本控制在20mm之内，有利于盾构掘进及保护管片不受破坏。（如果上述数据在左转弯曲线上，下一环管片仍安装一环左转弯环管片，那么盾构姿态基本调整过来）。 4、盾构间隙与油缸行程之间的关系 在进行管片选型的时候，既要考虑盾尾间隙，又要考虑油缸行程的差值。而油缸行程的差值更能反映盾构机与管片平面的空间关系，通常情况下应把油缸行程的差值作为管片选型的主要依据，只有在盾尾间隙接近于警戒值（25mm）时，才根据盾尾间隙进行管片选型。 3、影响管片选型的其他因素 3.1 铰接油缸行程的差值 目前地铁盾构工程中大多采用的是铰接式盾构机，即盾构机不是一个整体，而是在盾构机中体与盾尾之间采用铰接油缸进行连接，铰接油缸可以收放，这样就更加有利于盾构机在曲线段的掘进及盾构机的纠偏。铰接油缸利用位移传感器将上、下、左、右四个方向的行程显示在显示屏上，当铰接油缸的上下或左右的行程差值较大时，盾构机中体与盾尾之间产生一个角度，这将影响到油缸行程差的准确性。这时应当将上下或左右的行程差值减去上下或左右的铰接油缸行程的差值，最后的结果作为管片选型的依据。（海瑞克盾构铰接油缸有三种模式，锁、收和自由放开，当盾构在直线上，盾构姿态很好，可以使用锁定模式，当
地铁隧道盾构法施工
地铁隧道盾构法施工 导语：盾构法施工是一种机械化和自动化程度较高的隧道掘进施工方法，从20世纪60年代开始，西方发达国家大量将这种技术应用于城市地铁和大型城市排水隧道施工。我国近年来也开始在城市地铁隧道、越江越海隧道、取排水隧道施工中采用此项技术，以替代原来落后的开槽明挖或浅埋暗挖等劳动密集型施工方法。 关键词：地铁盾构施工盾构施工技术盾构施工测量点击进入VIP充值通道 地铁盾构机分类及组成 地铁盾构机根据其适用的土质及工作方式的不同主要分为压缩空气式、泥浆式，土压平衡式等不同类型。盾构机主要由开挖系统、推进系统排土系统管片拼装系统、油压、电气、控制系统、资态控制装置、导向系统、壁后注浆装置、后方台车、集中润滑装置、超前钻机及预注浆、铰接装置、通风装置、土碴改良装置及其他一些重要装置如盾壳、稳定翼、人闸等组成。海瑞克公司在广州地铁使用的典型土压平衡式盾构机为主机结构（盾体及刀盘结构）断面形状：圆形、用钢板成型制成，材料为：S335J2G3。主要由已下部分构成：刀盘、主轴承、前体、中体、推进油缸、
铰接油缸、盾尾、管片安装机。主机外形尺寸：7565mm（L）Ｘ6250（前体）Ｘ6240（中体）Ｘ6230（盾尾）。 ①压缩空气式盾构 1886 年Greatbhad 首次在盾构掘进隧道中引了这种工法,该工法利用压缩空气使整个盾构都防止地下水的侵入, 它可在游离水体下或地下水位下运作。其工作原理是利用用压缩空气来平衡水压和土压。传统的压缩空气式盾构要求在隧道工作面和止水隧道之间封闭一个相对较大的工作腔,大部分工人经常处于压缩空气下, 这会对掘进隧道和衬砌造成干扰,为了解决这些问题,又出现了用无压工作腔及全断面开挖的压缩空气式盾构和带有无压工作腔及部分断面开挖的压缩空气式盾构等。 ②土压平衡式盾构 20 世纪70 年代日本就开发土压平衡式盾构,不用辅助的支撑介质,切割轮开挖出的材料可作为支撑介质。该法用旋转的刀盘开挖地层,挖下的渣料通过切割轮的开口被压入开挖腔,然后在开挖腔内与塑性土浆混合。推力由压力舱壁传递到土浆上。当开挖腔内的土浆不再被当地的土和水压固化时就达到平衡。如果土浆的支撑压增大超过了平衡,开挖腔的土浆和在工作面的地层将进一步固化。与泥浆式盾构相比优点在于:无分离设备在淤泥或粘土地层中使用,覆盖层浅时无贯穿浆化的支撑泥浆泄露的危险。 ③泥浆式盾构 1912 年,Grauel 首次建造了泥浆式盾构。该法可以适用于各种松
地铁隧道常用管片特点与选型计算
地铁隧道常用管片特点与选型计算 （王国义中铁十三局集团第二工程有限公司，广东深圳 518083） 内容提要：盾构作为地铁隧道施工的主要设备在中国迅速发展，管片作为地铁隧道的永久衬砌应用非常广泛，管片选型的好坏直接影响到地铁隧道的精度和质量，甚至达到隧道重新修改设计线路的严重后果。从现在最常用管片的特点开始着手，着重讲述现今应用普遍的等腰梯形转弯环管片的楔形量计算、管片排版计算及盾构管片选型依据，首次提出根据实际拼装管片和设计隧道中心线的偏离值与盾构自动导向系统生成管片的偏差相比较，校核人工测量和盾构自动导向测量的准确性理论，对地铁盾构施工有一定的指导作用。 关键词：管片；转弯环；楔形量；选型；校核 1 引言 在国内各大城市地铁隧道工程中，目前已越来越多地开始使用盾构来掘进区间隧道，用预制钢筋混凝土管片[1]作为永久衬砌。成型管片的质量直接关系到隧道的质量，而隧道的成型质量直接受到管片选型好坏的影响。这就需要在盾构施工中掌握管片技术参数及管片楔形量计算知识，达到能够灵活选用盾构[2]管片，保证盾尾间隙和管片成型质量之目的，同时实际成型隧道位置是否正常直接影响到隧道的最终验收及使用。 2 常用地铁管片的特点 目前在地铁隧道盾构施工中，各个大中城市主要采用标准环和转弯环管片对设计隧道平纵曲线拟合，管片一般分为标准环、左转弯环、右转弯环三种管片，每环管片一般由六块管片组成，三块标准块，两块邻接块，一块封顶块，由盾构上的拼装机[3]拼装成一个整环(如图1)。 2.1 地铁常用管片技术参数(如表1) 表1 地铁常用管片技术参数
图1 右转弯环管片示意图 2.2 管片拼装点位的分布 管片成型的隧道为了能够达到很好的线形，完成隧道的左转弯、右转弯、上坡、下坡等功能，需要使用不同的楔形量管片[4]，这就要求转弯环管片有不同的位置来达到此目的。 现在常用的地铁管片一般采用错缝拼装，有10个点位，来达到转弯所需要的不同楔形量。管片拼装点位是以封顶块的中线位置来叙述的(管片拼装点位如图2)，转弯环不同的拼装点位在平曲线中有不同的楔形量，达到不同的转弯半径[5]。 为了能够顺利拼装管片，左转弯环或右转弯环一般拼装1、2、3、8、9、10这六个点位。 83 图2 管片拼装点位图 2.3 管片楔形量的计算
地铁盾构隧道施工技术现状
地铁盾构隧道施工技术现状 发表时间：2019-04-26T15:54:01.173Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第36期作者：张磊翟宝伶[导读] 利用盾构法进行地铁工程建设有利于进行隧道挖掘，而隧道挖掘工作是地铁工程建设中最重要的内容。天津国际工程建设监理公司天津市 300191 摘要：随着我国私家车数量的不断增多，交通拥堵已成为城市发展难题之一，空气质量也受之影响，在一定程度上阻碍了社会的发展。在低碳环保，科学发展观的践行之下，必须行，绿色出行为前提下，乘坐公共交通地铁的出行为交通拥堵疏解了巨大的压力。截止目前，我国的很多城市都已经有了正式的轨道交通，并且各种线路在逐渐的发展和扩大，地铁轨道的运行在我国有了很大的突破和进步，取得了很大的成绩，对于社会的发展具有很强的推动作用。地铁轨道的优点较多，例如地下轨道交通快捷，节约资源，对环境破坏较小，以及可以抵抗自然风雪的伤害，安全舒适。当然地铁的运行离不开地下隧道，盾构法作为地铁工程建设的常用方法，在地铁工程建设中发挥了至关重要的作用。利用盾构法进行地铁工程建设有利于进行隧道挖掘，而隧道挖掘工作是地铁工程建设中最重要的内容。 关键词：地铁；盾构；隧道；施工技术 1盾构的分类 盾构机按其适用的地质情况不同主要分为泥水式盾构机、土压平衡式盾构机等类型。下面简单介绍通用的两种：泥水盾构机是在盾构机前面设置挡板，与刀盘泥浆槽之间形成稳定的开挖面，泥土进入泥浆仓内，形成一个不透水的薄膜在掌子面以此为张力来保持水压力，与开挖面的土压和水压之和保持平衡。挖出的土泥以泥浆的方式运输到地面，然后泥浆和水通过处理设备将泥土分离出来，分离出来的泥水经过处理后再循环利用到开挖中。 土压平衡盾构机是当盾构机向前推时，通过前面刀盘旋转切削土体切下来的土被运到土仓。当土仓被削下来的土填满时，被动土压力与开挖面上的土压和水压力之和保持平衡，因此实现掌子面平衡。 2盾构法施工的原理 盾构法开挖隧道本质上就是在盾构机开挖的过程中同步进行管片的拼装和盾尾注入浆体。根据开挖面所处的土层条件等状况，选择相应的盾构机机型。现在常见的形式包括密闭式、敞开式、土压式、泥水式等类型的盾构机。盾构机开挖隧道的施工过程：1.在隧道两端各建造一个盾构工作井：2.在两端的工作井处分别安装盾构设备；3.当盾构区间较长时宜进行设置中间维修井并在起始工作井处由千斤顶来提供推力使盾构机从开孔位置顶出；4.盾构机进行掘进时是根据设计位置来开挖并在开挖过程中管片安装和土体的排出同步进行；5.对盾尾的注浆必须及时用以固定衬砌管片的位置和减小土体的变形。盾构机在开挖的整体流程下存在的重要技术分为四块：1刀盘切入土层过程2开挖土层过程3盾构时管片衬砌的安装过程和最后的盾尾同步注浆过程。 （a）切入土层：盾构顶推力的大小是由本身存在的千斤顶来进行支持，当盾构的切口环进入到土体所顶进的长度和千斤顶所顶进的距离相对等。 （b）土体开挖：相对应地区的地质特性和机械的类型不同所进行的开挖方式也会有着千差万别。具体开挖方式有：网格式机械切削式敞开式和挤压式等开挖方式。 （c）衬砌拼装：在地质情况或承载力较小时一般会使用衬砌管片预制拼接来施工，同时根据设计要求存在其他的衬砌施工方法例如现浇式和复合式。 （d）盾尾同步注浆：在实际盾构开挖过程中盾构机开挖出的洞口大小比要拼接管片外径还要大一些，所以在盾构继续开挖时前期拼装好的管片会受到周围围岩作用并在盾尾通过后形成盾尾空隙。这种空隙在盾构施工中是一种十分严重的问题，如果没有对空隙及时的进行填充就会严重影响到管片的整体安全性。 3盾构隧道工程施工工艺 3.1盾构机进出洞时作业控制 地铁工程施工人员在进行盾构机的进出洞操作时，必须对作业、操作进行严格控制。利用盾构机挖掘隧道，必然会涉及到盾构机的进出洞，而这一过程的作业控制直接关系到盾构法的施工质量。如果盾构机进出洞操作出现问题，则整个地铁工程建设都有可能失败。为此，施工人员必须充分重视盾构机的进出洞作业控制。通常情况下，盾构机首先进行进洞作业，而后再进行出洞作业。在盾构机进行进洞作业之前，施工人员必须明确地铁隧道的作业路线，避免出现较大的轴线误差。同时，施工人员还应仔细勘察施工路线周围的环境，根据实际情况进行具体的操作。如果存在威胁盾构机施工作业的潜在因素，则必须在作业前制定好预防措施以及应急措施，避免在施工过程中出现重大事故，干扰盾构机的顺利施工。在进行盾构机的出洞作业前，施工人员需彻底审查各项工作，避免存在漏洞影响出洞作业。 3.2盾构机挖掘施工时作业控制 盾构机的挖掘作业是地铁施工盾构法的主要工作，此项作业在地铁工程建设的盾构施工中具有十分重要的作用。在盾构机进行挖掘施工的过程中，应尽量避免挖掘施工对周边土层产生较大影响，以保证开挖土层的稳定性。要减少盾构机挖掘施工对周边土层稳定性产生的影响，施工人员必须在挖掘作业前科学合理地调整盾构机的参数。同时，在挖掘施工过程中，使用人员应注意盾构机的姿态，避免盾构机因姿态问题影响挖掘工作的顺利进行。盾构机的姿态不仅会影响挖掘工作的进行，还会影响管片作业的拼装质量。为此，在盾构机的挖掘施工过程中必须严格控制其姿态。盾构机的姿态控制与注浆方式、盾构坡度等各项参数具有十分密切的关系，只有在控制好各项参数的前提下才能真正实现对盾构机姿态的有效控制。盾构机各项参数量的控制需要建立在可靠的测量工作之上，在进行可靠性的测量之后，才能实现对盾构机各项参数量的精准控制。此外，要将土体压力控制在可控范围内，还需严格调控盾构机的前进速度和排土容量。 3.3推进操作和纠偏 盾构在实施的时候，首先需要对围岩的范围进行观察，以此确保实施的安全性，实时对千斤顶的行程和推力进行观察，沿既定路线方向准确掘进。因此，有必要正确推进盾构的运行，随时纠正偏差。盾构掘进过程中，为了保证盾构掘进功能在计划路线上的正确性，防止偏移、偏转和俯仰，应适当调整千斤顶行程和推力，破坏不方便掘进面的稳定性。一般采用开挖后立即推进。或者一边挖一边推。因此，任何时候都要正确操作屏蔽体，任何时候都要进行纠偏的路线。
软土地区地铁盾构隧道课程设计计算书
软土地区地铁盾构隧道课程设计说明书 （共00页） 姓名杨均 学号 070849 导师丁文琪 土木工程学院地下建筑与工程系 2010年7月
1． 设计荷载计算 1.1 结构尺寸及地层示意图 ?=7.2 ?=8.9 2 q=20kN/m 图1-1 结构尺寸及地层示意图 如图，按照要求，对灰色淤泥质粉质粘土上层厚度进行调整： mm 43800 50*849+1350h ==灰。 按照课程设计题目，以下只进行基本使用阶段的荷载计算。 1.2 隧道外围荷载标准值计算 （1） 自重 2 /75.835.025m kN g h =?==δγ （2）竖向土压 若按一般公式： 2 1 /95.44688.485.37.80.11.90.185.018q m KN h n i i i =?+?+?+?+?==∑=γ 由于h=+++=>D=，属深埋隧道。应按照太沙基公式或普氏公式计算竖向土压：
a 太沙基公式： )tan ()tan (0010 ]1[tan )/(p ??? γB h B h e q e B c B --?+--= 其中： m R B c 83.6)4/7.75.22tan(/1.3)4/5.22tan(/0000=+=+=? （加权平均值0007.785 .5205 .42.7645.19.8=?+?= ?） 则： 2 )9.8tan 83.68 .48()9.8tan 83.68 .48(11/02.18920]1[9 .8tan ) 83.6/2.128(83.6p m KN e e =?+--=-- b 普氏公式： 2 012/73.2699.8tan 92.7832tan 32p m KN B =??== ?γ 取竖向土压为太沙基公式计算值，即： 2 1/02.189p m KN e =。 （3） 拱背土压 m kN R c /72.286.7925.2)4 1(2)4 1(2G 22=??- ?=?- =π γπ 。 其中： 3/6.728 .1645.11 .728.10.8645.1m KN =+?+?= γ。 （4） 侧向主动土压 )2 45tan(2)245(tan )(q 0021? ?γ-?--?+=c h p e e 其中： 21/02.189p m KN e =， 3/4.785 .5205 .41.7645.18m KN =?+?= γ 0007.785.5205.42.7645.19.8=?+?=? kPa c 1.1285 .5205 .41.12645.12.12=?+?= 则：
(完整版)地铁盾构的选型和使用
地铁盾构的选型及现场管理和使用 一、概述 1、概念 盾构是一种用于隧道暗挖施工，具有金属外壳，壳内装有主机和辅助设备，既能支承地层的压力，又能在地层中整体掘进，进行土体开挖，碴土排运和管片安装等作业，使隧道一次成形的机械。 盾构是相对复杂的集机、电、液、传感、信息技术于一体的隧道施工专用工程机械，主要用于地铁、铁路、公路、市政、水电等工程。 盾构的工作原理就是一个钢结构组件依靠外壳支承，沿隧道轴线一边对土壤进行切削一边向前推进，在盾壳的保护下完成掘进、排碴、衬砌工作，最终贯通隧道。 盾构施工主要由稳定开挖面、掘进及排土、管片衬砌和壁后注浆三大要素组成。 盾构是根据工程地质、水文地质、地貌、地面建筑物及地下管线和构筑物等具体特征来“量身定做”的一种非标设备。盾构不同于常规设备，其核心技术不仅仅是设备本身的机电工业设计，还在于设备通过不同的设计如何满足工程地质施工的需求。因此，盾构的选型正确与否决定着盾构施工的成败。
2、盾构的类型 盾构的类型是指与特定的施工环境、基础地质、工程地质和水文地质特征相匹配的盾构种类。 一般掘进机的类型分为软土盾构、硬岩掘进机（TBM）、复合盾构三种。软土盾构的特点是仅安装切削软土用的切刀和括刀，无需开岩的滚刀。TBM主要用于山岭隧道。复合盾构是指既适用于软土，又适应于硬岩的一类盾构，主要用于复杂地层的施工。地铁盾构就是一种复合盾构。主要特点是刀盘既安装用于软土切削的切刀和括刀，又安装破碎岩石的滚刀，或安装破碎砂卵石和漂石的撕裂刀。 复合盾构分为土压平衡盾构和泥水加压平衡盾构。 3、盾构的组成 地铁施工可供选择的复合盾构机机型只有两种，即土压平衡盾构机或泥水平衡盾构机。 一台盾构按外观结构形式分为刀盘部分、前盾、中盾、尾盾、后配套部分和辅助设备（管片和砂浆运输设备、泥水站等）。 土压平衡盾构由以下十一部分组成：⑴、刀盘（分为面板式、辐条式、复合式三种），⑵刀盘驱动（分为电机和液压两种），⑶刀盘支承（主轴承），⑷膨润土添加系统和泡沫系统，⑸螺旋输送机，⑹皮带输送机，⑺同步注浆系统，⑻盾尾密封系统，⑼管片安装机，⑽数据采集系统，⑾导向系
(完整版)北京地铁盾构隧道设计施工之要点
北京地铁盾构隧道设计施工之要点 北京城建设计研究总院 杨秀仁 摘要：北京地铁五号线首次在北京地区采用盾构法修建地铁隧道，盾构试验段工程已经取得成功。 鉴于盾构隧道设计和施工在很大程度上依靠于地质条件，而北京与上海和广州的地质条件差异很大，无法照搬其经验，因此，通过盾构试验段工程对设计和施工进行了系统的研究，并取得了大量的研究成果。本文以这些设计和施工研究的成果为基础，对设计和施工要点进行阐述，供今后的工程参考和借鉴。 一、工程背景及盾构隧道基本情况 1、地铁五号线概况 北京地铁五号线南起丰台区的宋家庄，北至昌平区的太平庄。 线路全长27.6Km，在四环路南北分别采用了地下和地面、高架线路型式，南段的地下线长16.9km，北部的地面和高架线10.7km。 全线共设22座车站，其中地下站16座，高架和地面站6座。 图1为地铁五号线工程线路示意图。 在地铁五号线工程地下线路段，部分线路在现状宽广的道路下方通过，地面限制条件少，采用技术较为成熟的矿山法施工；而部分线路受环境条件限制，隧道基本在现状低矮破旧的建筑物下通过，对地面沉降的要求较高，加上工程地质和水文地质条件复杂，地面无条件降水，推荐采用盾构法施工。 采用盾构法施工的区段为宋家庄～刘家窑地段、东单～和平里北街地段。 2、盾构试验段概况 由于北京以往没有采用盾构法施工地铁隧道的工程经验，且本地区的地质条件与国内其他采用过盾构法施工的城市有比较大的区别，为了确保地铁五号线正式施工能够顺利进行，首先选择正线典型的地段开展试验段施工，以 摸索和把握北京地区特有条件下的盾构隧道设计、施工技术。 盾构试验段选在北新桥站～雍和宫站区间线路的左线（西侧），试验段隧道长度约688m。 试验段线路平面见图2，由图上可以看出，试验段隧道基本在现状建筑物下方穿过。
盾构管片选型设计
智慧城站~神舟路站区间管片选型设计 1、管片选型的原则 1.1 管片选型适合隧道设计线路； 1.2 管片选型适应盾构机的姿态； 2、遵从隧道设计线路 2.1 管片技术参数 2.2 管片布置方式 本区间设计部署三种圆曲线，平面半径分别为R=600米、R=615米、R=800米、R=1000米；竖曲线形式为R=5000米、R=10000米。依照曲线的圆心角与弯环偏角关系，各种施工段的的布置方式管片为： （1）直线段：8+1模式 由于没有设计平、纵曲线，故仅考虑盾构机在掘进过程中，出现蛇行纠偏所表示的工况。即8个标准环加1个右（左）弯环配置。因为纠偏环多在缓和曲线到曲线之间，到曲线前就需提前安装纠偏环进行调整，以减少进曲线发生纠偏过急现象。 （2）R=600m段：1+1模式 在600m半径的圆曲线上，每隔3.80m要用一环转弯环，标准环与转弯环的拼装关系为3环标准环+2环转弯环。 （3）R=615m段：1+1模式 在615m半径的圆曲线上，每隔3.89m要用一环转弯环，标准环与转弯环的拼装关系为3环标准环+2环转弯环。 （4）R=800m段：2+1模式 在800m半径的圆曲线上，每隔5.06m要用一环转弯环，标准环与转弯环的拼装关系为2环标准环+1环转弯环。 （5）R=100m段：4+1模式 在1000m半径的圆曲线上，每隔6.33m要用一环转弯环，标准环与转弯环的拼装关系为3环标准环+1环转弯环。
（6）R=5000m竖曲线段：20+1模式 在5000m半径竖曲线上，每隔31.65m要用一环转弯环，标准环与转弯环的拼装关系为20环标准环+1环转弯环。 （7）R=10000m竖曲线段：41+1模式 在10000m半径竖曲线上，每隔63.31m要用一环转弯环，标准环与转弯环的拼装关系为41环标准环+1环转弯环。
盾构隧道管片拼装施工选型与排版总结[优秀工程范文]
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6200米米,内径5500米米,厚度 350米米,宽度 1200米米.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—简化施工控制,减少管片选型工作量;缺点—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(米+n)B/nR ①
(D-管片外径,米: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=300米计算,楔形量△=37.2米米,楔形角β=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450米(南门路到团结桥区间曲线半径值),拟合轴线弧长270米,需用总楔形量计算如下： β=L/R=0.6 ② △总=(R+D/2)β-(R-D/2)β=3720米米③ 由△总计算出需用楔形环数量： n1=△总/△=100 ④ 标准环数量为： n2=(L-n1*B)/B=125 ⑤ 标准环和楔形环的比值为： u=n2：n1=5:4 ⑥ 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.
广州地铁盾构机选型参考
广州地区地铁隧道施工用盾构机选型 1.1选型依据 本标段的盾构选型主要依据广州地铁三号线【AA站—BB站盾构区间】（以下简称【A－B】区间）盾构工程招标文件和岩土工程勘察报告，参考国内外已有盾构工程实例及相关的盾构技术规范，按照适用性、可靠性、先进性、经济性相统一的原则进行盾构机的选型。 1.1.1工程条件 AA站～BB站区间隧道左右线总长6002.210m，其中盾构隧道左线长3000.010m，右线长3002.200m，最小转弯半径800m，最大坡度29.2‰；隧道内径φ5400mm，管片外径φ6000mm、管片环宽1500mm。本标段隧道采用两台盾构机施工，先后由AA站始发，向BB站掘进，施工隧道右、左线，掘进到达BB站后拆除。右、左线隧道盾构始发时间相差一个月。 1.1.2地质概况 (1)岩性特点 ）厚根据岩土工程勘测报告，本区地层由第四系、白垩系下统组成，中间缺失第三系，第四系（Q 4 8～18米。上部为第四系人工填土，厚0～4米，全新统海陆交互相沉积的淤泥或淤泥质土、淤泥质砂，厚0～7.9米；下部为上更新统陆相冲洪积形成的砂土层，厚0～8.2米；底部基岩残积形成的粘性土层， b2）厚400～450米，由紫红色钙质粉砂岩，泥质粉砂岩、厚0～17.3米。白垩系下统白鹤洞组广岗段（K 1 粉砂质泥岩夹浅灰色泥灰岩、泥岩组成，微层理发育，含方解石，常见钙质斑块及少量斑点状石膏。 洞身穿过的围岩有<3-2>、<4-1>、<4-2>、<5-1>、<5-2>、<6>、<7>、<8>、<9>各岩土层，洞身范围内主要为<7>、<8>、<9>岩土层，稳定性较好。 在隧道靠车站两端的YK13+824.2～YK15+950及YK12+250～YK14+344.7段隧道直接穿越淤泥层和砂层，隧道在该段埋深最浅（约为6.4m），且YK13+870～YK13+950段地表有淋砂涌通过，隧道在该段埋深最浅，与涌河内地表水存在较强的水力联系，在掘进过程中极易坍塌，还可能发生喷砂、喷涌，是盾
盾构衬砌计算方法
水事频道●技术频道 ●国际频道 ●视频中心 ●重磅专题●法律频道 ●文化频道 ● 商务频道 所在位置：首页->水信息网->技术频道->科技前沿 盾构隧道衬砌结构内力计算方法的对比浅析（邵岩 孟旭 央王卿） https://www.360docs.net/doc/e73590675.html, 时间： 2009-11-05 09:17:00 来源：《黄河规划设计》2009年第3期 放大 缩小打印 ［摘要］简要介绍了盾构衬砌常用的荷载-结构计算方法，并通过算例计算分析，揭示了不同模型简化计算盾构衬砌内力的大小、分布规律，并提出了自己的见解，为以后的设计计算提供了有益的参考和提示。 ［关键词］盾构衬砌内力计算荷载-结构法 1 引言 盾构法隧道的衬砌结构在施工阶段作为隧道施工的支护结构，用于保护开挖面以防止土体变形、坍塌及泥水渗入，并承受盾构推进时千斤顶顶力及其他施工荷载；在隧道竣工后作为永久性支撑结构，并防止泥水渗入，同时支撑衬砌周围的水、土压力以及使用阶段和某些特殊需要的荷载，以满足结构的预期使用要求。 盾构法隧道的设计内容基本上包括三个阶段：第一阶段为隧道的方案设计，以确定隧道的线路、线形、埋置深度以及隧道的横断面形状和尺寸等；第二阶段为衬砌结构与构造设计，其中包括管片的分类、厚度、分块、接头形式、管片孔洞、螺孔等；第三阶段为管片的内力计算，衬砌断面设计。管片厚度、配筋率、混凝土强度等设计参数的合理与否, 对体现盾构法的优越性、降低工程造价及提高工程经济性影响甚大，其设计的合理性与管片采用的计算模型密切相关。因此，选择合理的管片计算模型至关重要。 2 盾构衬砌计算方法介绍 目前关于盾构管片的设计还没有统一的设计计算方法，很多时候是用经验类比的方法进行设计。对于装配式盾构衬砌结构，常采用如图1 所示的计算方法。 2.1 有限单元法 搜索 查询
盾构管片
第４１卷 第６期吉林大学学报（工学版） Ｖ ｏｌ．４１ Ｎｏ．６２０１１年１１月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｎ ｏｖ．２０１１收稿日期：２０１０－０８－ ３１．基金项目：国家科技支撑计划重点项目（２００７ＢＡＦ０９Ｂ０１）；住房和城乡建设部项目（２０１１Ｋ３２９）．作者简介：李春良（１９７８－），男，副教授，博士．研究方向：盾构工程．Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｃｈｌｉ３３００＠１６３．ｃｏｍ通信作者：王国强（１９６１－） ，男，教授，博士生导师．研究方向：机械现代设计理论与方法．Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｇｑ ６５０４＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ盾构管片结构的力学行为分析 李春良１，２ ，王国强１，刘福寿３，赵凯军４ （１．吉林大学机械科学与工程学院，长春１３００２２；２．吉林建筑工程学院交通科学与工程学院，长春１３０１１７；３．江苏省交通规划设计院有限公司，南京２１０００５；４．北方重工集团，沈阳１１００２５ ）摘 要：基于弹性理论建立了管片结构环向刚度模型以及管片环向内力模型，并对管片接头部位的各相关参数进行了分析。研究结果表明，管片结构内力模型的理论计算结果与有限元计算结果相吻合，具有较高的精度。刚度计算模型能准确地揭示出管片结构环向变刚度的分布规律。环向最大正弯矩会随着管片接头处刚度的降低而增加。环向弯矩的分布状态也会随着接头数量和锲块位置的改变而改变。 关键词：工程力学；隧道工程；盾构；管片；管片接头；抗弯刚度；傅立叶级数 中图分类号：ＴＢ１１２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１－５４９７（２０１１）０６－１６６９－ ０６Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｈｉｅｌｄ ｓｅｇ ｍｅｎｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅＬＩ Ｃｈｕｎ－ｌｉａｎｇ１， ２，ＷＡＮＧ Ｇｕｏ－ｑｉａｎｇ１，ＬＩＵ Ｆｕ－ｓｈｏｕ３，ＺＨＡＯ Ｋａｉ－ｊ ｕｎ４ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００２２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｌｉｎ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ ａｎｄ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３０１１７，Ｃｈｉｎａ；３．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００５，Ｃｈｉｎａ；４．Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｈｅａｖｙ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１ １００２５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ａ ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｉｎｎｅｒ ｆｏｒｃｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄ ｓｅｇｍｅｎｔｗｅｒｅ ｂｕｉｌｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ ｔｈｅｏｒｙ，ａｎｄ ｓｏｍｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｇｍｅｎｔ ｊｏｉｎｔ ｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎｎｅｒ ｆｏｒｃｅｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｃｏｉｎｃｉｄｅ ｗｉｔｈｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｂｙ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ，ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｎｇ ａ ｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｃｙ．Ｔｈｅ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ｍｏｄｅｌ ｃａｎ ｒｅｖｅａｌｅｘａｃｔｌｙ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄ ｓｅｇｍｅｎｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｍａｘｉｍａｌｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ｍｏｍｅｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｇｍｅｎｔ ｊｏｉｎｔｒｉｇｉｄｉｔｙ．Ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｂｅｎｄｉｎｇ ｍｏｍｅｎｔ ｃｈａｎｇｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｊｏｉｎｔｎｕｍｂｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ Ｋ ｂｌｏｃｋ ｐ ｏｓｉｔｉｏｎ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ；ｔｕｎｎｅｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｓｈｉｅｌｄ；ｓｈｉｅｌｄ ｓｅｇｍｅｎｔ；ｓｅｇｍｅｎｔ ｊｏｉｎｔ；ｂｅｎｄｉｎｇｒｉｇｉｄｉｔｙ ；Ｆｏｕｒｉｅｒ ｓｅｒｉｅｓ 盾构的主要承力构件衬砌是由若干预制钢筋 混凝土管片或砌块通过螺栓连接拼装而成［ １］ 。由于环向接头的存在，破坏了管片环向刚度的等值连续性，导致环向接头部位的抗弯能力要比无接