地铁盾构管片拼装技术
盾构姿态控制与管片拼装技术(1)
盾构姿态控制与管片拼装技术盾构姿态控制与管片拼装相互影响，相互制约的两个过程。
盾构姿态控制与管片拼装应以隧道设计轴线控制为目标，同时两者相互协调，保证管片拼装质量，避免管片产生破损。
盾构的姿态控制是盾构施工中的一个重要环节。
盾构姿态控制的基本原则：以隧道设计轴线为目标，偏差控制在设计范围内，同时在掘进过程进行盾构姿态调整确保不破坏管片。
盾构推进过程中，依靠千斤顶不断向前推进，为便于轴线控制，将千斤顶设置分成不同区域。
在切口水压正确设定的前提下，应严格控制各区域油压，同时控制千斤顶的行程，合理纠偏，做到勤纠，减小单次纠偏量，实现盾构沿设计轴线方向推进。
设计轴线控制范围：平面控制： 100mm，高程控制：-100mm。
本工程采用通用楔形管片作为隧道衬砌。
其不同的旋转位置，将产生不同的上、下、左、右超前量，通过不同位置管片的拼装，实现对隧道轴线的拟合。
因此拼装前管片的选型至关重要。
选择正确的管片旋转角度，能保证拼装工作的顺利进行提高拼装质量，保证构筑隧道符合设计轴线。
另外，盾构推进施工中，成环管片作为盾构推进后座，对盾构推进起到一种导向作用。
为此，在盾构推进尤其是曲线推进时，应通过严格的计算和量测来确定管片的超前量。
同时应用盾构本身PPS系统综合系统，合理选取管片旋转位置，以达到管片相应的超前量，使管片环面始终垂直于设计轴线。
1.盾构姿态控制与管片拼装的基本原则1.1直线段施工直线段施工最理想的状态是隧道设计中线与盾构轴线管片中线重合。
但实际施工情况，三条线之间存在偏差。
下面分几种基本情况进行讨论：（1）三条线基本重合：理论上，管片拼装时K块可以交替放在圆心对称的位置。
但是，为了保证拼装精度，应避免K出现隧道下部。
最好 K块交替放°与270°位置。
K块在右侧，左右油缸行程差25mm，K块在左侧，左右油缸行程差－25mm。
（2）盾构轴线与隧道轴线重合假设管片端面与隧道设计轴线的垂直面存在夹角θ，最不利的情况是两平面在水平面上的投影夹角为θ(顺时针为正)。
盾构机管片拼装安全技术措施
盾构机管片拼装安全技术措施盾构机是一种应用于地下隧道施工中的重要设备，用于开挖和安装管片。
在盾构机管片拼装过程中，需要采取一系列安全措施，以确保施工过程的顺利进行和人员的安全。
首先，需要对盾构机进行全面的检查和维护，确保其各项功能正常运行。
在进行管片拼装前，需要检查盾构机的各个零部件是否完好，操作系统是否正常，润滑油和润滑脂是否足够，以及安全保护装置是否安装到位。
其次，需要对施工现场进行周密的安全检查，确保没有存在危险的因素。
在盾构机管片拼装区域周围设置明显的警示标志和围栏，以防止未授权人员进入施工区域。
同时，对周边环境进行检查，排除有可能对施工造成危险的因素，如泥浆波及附近建筑物或地下管线等。
在进行盾构机管片拼装前，需要进行必要的培训和教育，确保操作人员理解和掌握相关的安全操作规程和操作技能。
操作人员需要了解盾构机的性能和工作原理，掌握正确的操作方法和紧急停机程序，并严格按照操作规程进行操作。
在盾构机管片拼装过程中，需要保持合理的作业区域布置和人员分工。
作业区域内应设置明确的通行通道和安全出口，并确保通畅无阻。
操作人员应按照任务分工，在规定的操作区域内进行作业，避免交叉作业和互相干扰。
同时，作业区域内应保持整洁，避免杂物堆放和滑倒的危险。
在盾构机管片拼装的过程中，需要进行切割和连接管片的操作，这是一个高风险的环节。
在这个环节中，需要采取必要的安全措施，防止伤害和事故的发生。
操作人员需要佩戴防护手套和安全帽，以防止手部和头部的受伤。
同时，应按照规定的程序和安全工艺进行操作，不得擅自改变操作顺序或方法。
在盾构机管片拼装过程中，还需要定期对盾构机和管片进行检查和维护。
定期检查液压系统、电气系统和传动系统的性能是否正常，发现问题及时处理。
对管片进行质量检测，确保其符合要求。
同时，还需对施工现场进行安全巡检，及时排除可能的安全隐患。
总之，盾构机管片拼装是一项复杂的工程作业，需要严格遵守安全规程和操作规程。
盾构机管片拼装机原理
盾构机管片拼装机原理The shield tunneling machine pipe jacking machine is an essential component in the construction of underground tunnels. It plays a crucial role in the assembly of concrete pipes that form the tunnel walls. The main principle behind the operation of the pipe jacking machine is to push the pipes into place using hydraulic jacks, which helps in creating a stable tunnel structure. This process requires precision and careful coordination to ensure the seamless assembly of the pipes.盾构机管片拼装机是地下隧道建设中不可或缺的组件。
它在组装形成隧道壁的混凝土管道中起着至关重要的作用。
管片拼装机的操作原理主要是利用液压顶千吨把管片推入位，这有助于创建稳定的隧道结构。
这个过程需要精准和谨慎的协调，以确保管片的无缝拼装。
The shield tunneling machine pipe jacking machine consists of several key components, including hydraulic jacks, a pushing frame, pipe alignment devices, and monitoring systems. The hydraulic jacks apply pressure to push the pipes into place, while the pushing frame provides the necessary support and stability during the assemblyprocess. The pipe alignment devices help ensure that the pipes are properly aligned and connected, while the monitoring systems track the progress and detect any potential issues during the assembly.盾构机管片拼装机包括几个关键组件，包括液压顶千吨、推挡架、管道对准装置和监控系统。
管片拼装方案
目录一、编制依据1二、盾构区间工程概况1三、管片拼装方式3四、施工准备5五、管片拼装顺序5六、衬砌环连接6七、安装中的注意事项6八、管片安装质量要求8九、拼装作业安全措施8一、编制依据《地铁设计规范》（GB50157—2003)《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）《地铁工程防水技术规范》（GB50108—2008)《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010)《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）《建筑结构荷载规范》(GB5009-2001）（2006年版)《地铁铁道工程施工及验收规范》（GB50299—199）（2003版)《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005)二、盾构区间工程概况乌鲁木齐市轨道交通1号线工程土建施工第16合同段。
本轨道工程施工范围为宣仁墩到国际机场，全程3919。
606米，由一个车站，两个区间段和两个风井组成。
大地窝堡站车站设计起点里程YCK25+118.563至设计终点里程YCK25+335.563，长度为217米、宽度为20。
9米。
本站地下两层岛式车站，车站共设4个乘客出入口(其中4号口预留），一个紧急疏散出口、一部无障碍电梯、两组风亭（均为高风亭和两组VRV室外机）。
宣仁墩～大地窝堡区间位于城北主干管道下方,东西向布设.区间自宣仁墩站出站后，向西穿越和平渠、乌准铁路桥后达大地窝堡站。
本区间起始里程为：YCK22+465。
494~YCK25+118。
663，全区间采用盾构法施工,区间右线全长2653。
169米，左线全长2649.429米。
本区间于YCK23+050.000处设置1号联络通道；于YCK23+620.000处设置风井兼2号联络通道；于YCK24+050。
000处设置3号联络通道兼废水泵房;于YCK24+570.000处设置4号联络通道。
国际机场～大地窝堡区间设计里程为：YCK26+385(始发井）～YCK25+335，本区间共长为1050米，于YCK25+910.000处设置1号联络通道，于YCK26+385。
盾构项目管片拼装技术手册
管片拼装技术手册盾构区间管片拼装技术手册一、设计标准地铁设计标准：1、地铁主体结构设计使用年限为100年；2、区间隧道防水等级为二级；3、混凝土允许裂缝开展，管片最大允许裂缝宽度为0.2mm，并不得有贯穿裂缝；4、管片混凝土强度等级C50，抗渗等级为P12。
管片设计标准：衬砌环构造：管片外径6000mm，内径5400mm。
管片幅宽：线路曲线半径大于等于400mm时，采用1500mm宽管片，线路半径小于400mm时，采用1200mm的管片。
管片厚度300mm。
每环衬砌环由6块管片组成，1块封顶块，2块邻接块，3块标准块。
采用直线+左右楔形环拟合不同曲线。
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°。
管片连接：衬砌环纵、环缝采用弯螺栓连接，对于1500mm和1200mm管片，每环纵缝采用12根M27螺栓，每个环缝采用10根M27螺栓。
二、管片选型分析原则：确保管片的走向符合隧道设计线路，且拼装后的管片质量符合规范和设计要求。
依据：1.线路参数。
2.盾构机姿态与油缸行程差。
3.盾尾间隙。
拼装点位：管片拼装点位表示每一环管片中封顶块所在的位置。
根据成都地铁管片设计构造特点，管片拼装分为10个点位。
拼装点位分布如右图所示。
拼装点位的选取原则：1.相邻环管片不通缝。
2.楔形环不同楔形量使用合理，有利于调整盾尾间隙、油缸行程差和拟合隧道中心线。
拼装点位选择：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、9点、10点、11点），下半区点位（4点、5点、7点、8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。
管片楔形量：成都地铁采用的左右转弯楔形环为等腰梯型，该类型的管片需要两次可达到调整方向的目的，纠偏量比较小，有利于盾构机掘进中的方向控制。
盾构始发负环管片拼装技术交底
页号：
技术交底记录通—6
2008年11月6日
工程名称
深圳地铁5号线布吉站～百鸽笼站区间
工程部位名称
盾构始发井
工程工序名称
2）、始发基座导轨必须顺直，严格控制标高、间距及中心轴线。
3）、始发前在基座钢轨上涂抹黄油，以减少盾构推进阻力。
4）、负环管片脱出盾构机后，周围无约束，在推力作用下，易变形，为此将在管片两侧用H200×20型钢与车站结构连接加固，并采用手动铁葫芦，用Φ20钢丝绳沿环中部与始发托架及基座加固箍紧。
5）、盾构机在未完全进入洞门之前，应在壳体上焊接防扭转装置，并随盾构机的推进逐次切除。
1)、将操作盘上的掘进模式转换为管片安装模式，此时千斤顶可用盾构机内的控制盘控制。
2)、收回第一块管片安装区域内的千斤顶。
3)、安装器卡住管片输送上的管片后经旋转和平移，将第一块管片送到安装位置。
4)、将第一块管片与上一环在径向和环向对齐后，利用安装器纵向移动压缩到位。
5)、此时用水平尺将第一块管片与上一环管片精确找平。
10）、装管片前应对盾壳底部的垃圾进行清理，防止杂质夹杂在管片间。
11）、管片的运输翻转，要用专门机具，保证管片的运输翻转过程中的平稳。
12）、地面堆放管片时上下两块管片之间要垫上垫木。
13）、要保证基准环的准确位置；要求环面平整，环面与隧道设计轴线垂直，发现误差，及早制作楔子纠正环面。
14）、加强培训和业务学习，现场操作人员配备检测设备，现场安排人员统一指挥，保证管片拼装一致。加强培训和业务学习，现场操作人员配备检测设备，现场安排人员统一指挥，保证管片拼装一致。
盾构法隧道管片选型及拼装技术
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）。
盾构管片拼装施工技术
一、管片拼装工艺流程盾构管片拼装的施工流程：而且对盾其他主要预埋件和混凝土的握裹牢固，管片接头使用的螺栓、螺母、垫圈、螺栓防水用密封垫等附件准备齐全后，才允许拼装。
每环管片拼装结束后要及时拧紧各个方向的螺栓，且在该环脱出盾尾后再次拧紧。
3、管片的堆放运输管片出厂前逐片进行尺寸、外观的检测，不合格者不允许出厂。
外观的检测内容有：管片表面光洁平整，无蜂窝、露筋，无裂痕、缺角，无气、水泡，无水泥浆等杂物；灌浆孔螺栓套管完整。
安装位置正确。
对于轻微的缺陷进行处理，止水带附近不允许有缺陷。
达到龄期并检验合格的管片有计划地由平板车运到施工现场。
管片运输时其间用垫木垫实，以免使管片产生有害裂纹，或棱线部分被碰坏。
管片到达现场后由龙门吊卸到专门的管片堆放区。
管片堆放区应选择适当，以免因其自重造成场所不均匀沉降和垫木变形产生异常的应力而破裂。
在卸之前对管片进行逐一的外观检测，不符合要求（裂缝、破损、无标志等）的管片立即退回。
4、管片吊放及隧道内运输管片下井采用龙门吊进行。
洞内运输采用电瓶车牵引管片车运输。
管片车上的管片堆放有序，堆放次序依据管片安装顺序摆放。
5123456纵向止水条，并微调对准螺栓孔。
7）边拼装管片边拧紧纵、环向连接螺栓。
8）在整环管片脱出盾尾后，再次按规定扭矩拧紧全部连接螺栓。
管片拼装的注意事项1．每一环推进长度必须达到大于环宽300mm(1800mm)以上方可拼装管片，以防损坏封顶块止水条。
2．管片吊装头必须拧紧。
为避免管片旋转过程中安装头单独承受管片重量，应将4条压板均匀地接触管片。
3．管片拼装过程中，第一块管片的位置尤为重要，它决定了本环其他管片的位置及拼缝的宽窄。
管片高于相邻块，将会导致封顶块的位置不够；低于相邻块，纵缝过大，防水性降低。
同时，第一块应平整，防止形成喇叭口。
4．管片拼装应满足规范规定的偏差。
5．拧紧螺栓应确保螺栓紧固，紧固力矩要达到设计要求300N．m6.正式进洞后，错缝拼装的管片封顶块位置为±90o五、拼装常见问题及应对措施1、管片错台（1）错台的概念及分类盾构管片错台包括径向错台、环向错台。
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管片选型
之四：选型方法：人工选型和VMT选 型
在SLS—T自动导向系统中，还专设了管片选型的软件（ Ring Selection Software），完 成一环掘进后，在盾构机操作手的操作下，该软件能自动根据千斤顶行程、盾尾间隙和已 装管片的类型等基础数据预测出未来若干环的管片类型（一般情况下，预测1～3环）。
当R=400m时，L＝2.53m
当R=450m时，L=2.85m
当R=500m时，L=3.17m
五、管片纠偏
盾尾间隙
盾尾刷
推进油缸
盾构机
管
片
图2 盾构机与管片、推进油缸关系图
六、管片连接
=
=
七、管片吊装、摆放及标识
1、管片摆放
2、管片标识
八、管片拼装
管片拼装
拼装技术要点
管片选型以满足隧道线型为前提，重点考虑管片安装后盾尾间隙要满足下一掘 进循环限值，确保有足够的盾尾间隙，以防盾尾直接接触管片。
防水设计(S12)
接缝：三元乙丙橡胶条 螺栓孔：密封垫圈 嵌缝：氯丁胶乳水泥 堵手孔：AEA微膨胀水泥 管片外防水：渗透性结晶防水涂料
特殊管片和洞门环设计 联络通道复合管片和洞门防水管片
环与环间以10根M27的纵向螺栓连接
环纵缝及连接构造设计 块与块之间以12根M27的环向螺栓相连
外侧设有弹性密封垫槽，内侧设嵌缝槽
衬砌及拼装形式设计
5+1模式错缝拼装 左、右弯及标准环三种衬砌环形式
二、管片布置形式
三、转弯环管片设计
5 KL 6
CL
BL
6 KL 5
BL
CL
4
max. l
A3L
+Y +X
1
1
min. lmin. l
A1L
A1L
+Y +X
4
max. l
A3L
3
2
A2L
Ⅱ
Ⅱ
A3L
CL
+Z
BL
A1L
KL
Ⅰ
+X
Ⅰ
2
3
10.1 管片的拼装点位
转弯环在实际拼装过程中，可以根据不同的拼装点位来控制不同方向 上的偏移量。这里所说的拼装点位是管片拼装时K块所在的位置。管 片拼装点位为在圆周上均匀分成10个点，即管片拼装的10个点位，相 邻点位的旋转角度为36度。由于是错缝拼装，所以相邻两块管片的点 位不能相差2的整数倍。一般情况下，本着有利于隧道防水的要求， 都只使用上部5个点位。根据工程实际情况，选择拼装不同点位的转 弯环，就可以得到不同方向的楔形量（如左、右、上、下等）。下面 是管片左转弯环不同点位的楔形量计算表：
转向角
Β（弧度）
0.5θ 1.5θ 2.5θ 3.5θ 4.5θ 5.5θ 6.5θ 7.5θ 8.5θ 9.5θ 10.5θ 11.5θ
0.003165294 0.009495883 0.015826472 0.022157061 0.02848765 0.034818239 0.041148828 0.047479417 0.053810006 0.060140594 0.066471183 0.072801772
管片设计与施工
一、管片设计
根据设计图纸，本区间盾构隧道管片采用C50钢筋混凝 土预制，抗渗等级为S12。管片内径5400mm，外径 6000mm，管片厚度采用300mm 。
盾构区间隧道设计采用标准环、左转弯环、右转弯环三 种衬砌环形式。转弯环管片楔形量为38mm。
本工程管片拼装采用错缝拼装。初砌环（管片）的分块 采用一块封顶块，两块邻接块，三块标准块的方案～即 5+1模式。本区间采用小封顶块，径向先搭接2/3，再 纵向推入1/3方法施工。
九、管片拼装质量要求
检查项目 高程 平面
每环相邻管片平整度 纵向相邻管片环面平整度
衬砌环直径椭圆度
允许偏差 ±50mm ±50mm
4mm 5mm 5‰
十、管片选型
之一：选型重要性及考虑因素
管片选型错误会导致以下问题。 1）管片错台、破损及裂缝等缺陷。 2）隧道渗漏水。 3）管片走向与盾构机掘进方向不协调，盾尾间隙过小，盾构机 操作困难和管片安装困难。 4）损坏盾尾尾刷。 选择正确的管片必须综合考虑以下因素： A）根据线路特点进行管片预排版 B）推进千斤顶的行程差（左右和上下） C）盾尾间隙（上、下、左、右） D）铰接油缸的行程差。 E）盾构机掘进方向与设计轴线的相对关系 F）错缝拼装
管片安装必须从隧道底部开始，然后依次安装相邻块，最后安装封顶块。
封顶块安装前，应对止水条进行润滑处理，安装时先径向插入，调整位置后缓 慢纵向顶推。 管片块安装到位后，应及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片，其顶推力应大 于稳定管片所需力，然后方可移开管片安装机。
管片安装完后及时整圆，并在管片环脱离盾尾后对管片连接螺栓进行二次紧固。
管片选型
之二：选型正确的判断标准
管片选型合理正确主要体现在以下几个方面： A）隧道轴线偏差很小，管片拼装的外观质量很好。 B）上下左右的盾尾间隙比较均匀。 C）推进千斤顶的行程差较小。
管片选型
之三：根据线路特点管片预排版
转弯环偏转角： θ=2γ=2arctgδ/D
线路曲线圆心角： α＝180L/πR θ＝α，将曲线半径R代
R=400M,L0=60M R=500M,L0=70M
到ZH或HZ点距离L 到ZH或HZ点距离L
12.326 21.350 27.562 32.612 36.978 40.881 44.443 47.739 50.822 53.728 56.486 59.114
14.885 25.782 33.284 39.383 44.656 49.369 53.670 57.650 61.373 64.883 68.213 71.387
入，得出L值
L值表示含有1环转弯环时的曲线段弧长
α β0α-2ββ0 0
缓和曲线转向角计算公式
β＝l2/2RLs
β0
式中：
l―任意一点距离ZH(或HZ)点的缓和曲线
长度
R―圆曲线半径Ls―――单侧缓和曲线长
β
β
β0
缓和曲线弯环位置计算表
弯环 编号 第1环 第2环 第3环 第4环 第5环 第6环 第7环 第8环 第9环 第10环 第11环 第12环
A2L
+X
A3L
A2L + Z
A1L
四、管片组合计算
θ
圆曲线转向角计算：
θ=γ=arctgδ/D
式中：
δ=38mm
θ―――转弯环的偏转角
δ―――转弯环的楔形量
D―――管片直径
γ
将数据代入得出θ＝0.3629º
根据圆心角的计算公式：
α＝180L/πR
式中： L— 线路中心线的长度
R— 曲线半径
α＝θ