盾构管片选型分解
管片选型技术
但实际拼装过程中不存在12点与6点拼装点位，而 且一般情况下，本着有利于隧道防水的要求，都只 使用上部6个点位。
管片选型要适应盾构机姿态
所谓“盾构姿态”是指盾构机的空间方位和 走向、管片是在盾尾内拼装，所以不可避免 地受到盾构机姿态的限制。 实际施工中盾构姿态失控的主要有两种表现： 一是使盾构主机偏离DTA， 二是使盾尾间隙局部变小。
衬砌管片
管片按其材料可分为钢筋混凝土管片和金属 管片，其中钢筋混凝土管片应用的更广泛。 管片按其形状可分为标准环和转弯环两种。 标准环和转弯环可以按照不同的组合形式拟 合出不同半径的曲线隧道。
隧道设计轴线（DTA）
在理想的情况下，主机是严格按照DTA向前 掘进的，主机的前后产考点应该都位于DTA 上。如果DTA为一段直线，每掘进一环推进 油缸向前推进相同的距离，如果DTA为曲线， 掘进时位于曲线外侧的油缸就会比内侧油缸 距离长一些，在曲线内外两侧的推进油缸上 产生行程差，否则管片的走向就会和主机的 走向偏离。
上式表明，在400m圆曲线上，每隔2.282m 就要用一环转弯环，广州地铁的管片长度为 1.5m，也就是说每隔2.282×2=4.564m就需 要两环转弯环，即标准环与转弯环的关系为1 环标准环＋2环转弯环。
管片的钟点特征
我们从管片设计图上已经知道管片的纵向螺栓孔有 10个，而且他们沿管片的圆周方向是均匀分部的， 任何相邻的两个纵向螺栓孔与管片中心所成角度都 为36度，也就是说管片沿环向有十个安装位置，每 个位置称为管片的一个安装钟点。为了方便理解我 们把拼装点位与时间刻度相结合，楔形块位于最上 方时管片相对隧道的位置称为12点，楔形块位置顺 时针旋转18度后管片相对隧道的安装位置称为1点， 再转36度后称为2点，以此类推，如下图：
盾构通用环管片选型技术
一、引言
目前国内地铁盾构隧道衬砌管片形式主要有普通环形式和通用环形式。 普通环形式包括标准环和左右转弯环，在直线段使用标准环，曲线段采 用左右转弯环，竖曲线则使用不同厚度的橡胶垫块拟合，需要设计和加 工直线、左转、右转以及特殊形式的圆环，由于转弯环的拼装点位是较 为固定的，从而不利于在隧道施工中对隧道轴线的精确控制。目前北京、 上海、广州、南京、杭州、天津、西安、哈尔滨等城市地铁采用普通环 管片型式。
mm×K21=1 52.80 m-1m7.（2 ≈24.8×172.=2 49.6 mm7.）1
-7.1
K12
-18.6
18.6
0
0
K13
-17.2
17.2
-7.1
7.1
K14
-13.2
13.2
-13.2
13.2
K15
-7.1
7.1
-17.2
17.2
三、通用环管片选型影响因素
如何在盾构掘进完成一环时通过盾构掘进施工参数进行通 用环管片选型？ 错缝拼装 盾尾间隙 推进千斤顶油缸行程差 管片姿态
7.1
-7.1
-17.2
17.2
K2
13.2
-13.2
-13.2
13.2
即沿半K径3 R=3001m7.2的曲线每-1前7.进2 1.2 m-，7.需1 要 24.87.m1 m 的楔形
量以抵K消4 因曲线所18产.6生的内外-1弧8.6长差。 0
0
本工K5程管片环在17平.2 面上的楔-1形7.2量有 37.27.1mm、 34-.73.61 mm、
管片成型轴线与设计轴线的夹角等于盾构轴线与设计轴线夹角加上管 片轴线与盾构轴线夹角。
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。
（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度800mm（各地洞门的最小宽度要求不同）时，就取余数的一半为洞门长度。
地铁盾构隧道管片选型与拼装
地铁盾构隧道管片选型与拼装发表时间：2019-03-26T13:10:28.017Z 来源：《建筑细部》2018年第18期作者：杨文超[导读] 在盾构施工中因管片的选型和拼装不当而引起成型隧道管片破损及漏水现象是个普遍现象，结合西安六号线丈八六路站～丈八四路站区间右线的管片选型和拼装质量为研究对象，总结在施工过程中的经验说明了管片选型的原则，从管片不同拼装点位等方面叙述了施工中管片拼装要求。
杨文超中铁六局集团有限公司交通工程分公司北京丰台 100070摘要：在盾构施工中因管片的选型和拼装不当而引起成型隧道管片破损及漏水现象是个普遍现象，结合西安六号线丈八六路站～丈八四路站区间右线的管片选型和拼装质量为研究对象，总结在施工过程中的经验说明了管片选型的原则，从管片不同拼装点位等方面叙述了施工中管片拼装要求。
关键词：盾构机、管片、盾尾间隙、盾构机姿态、油缸行程差1工程概况西安地铁六号线一期TJSG-7标丈八六路站～丈八四路站区间采用盾构法施工，右线区间长度1138.4m，最小曲线半径R=2000m。
区间隧道底部埋深介于17.14-24.52m之间。
隧道从丈八四路站西端以线间距14.0m坡度2‰出站后，以25‰的坡度下行，继续以14‰的坡度下行至区间最低点。
然后以20‰的坡度上行，最终以2‰的坡度进入丈八六路站。
2管片设计2.1本区间隧道管片采用C50P12预制钢筋混凝土管片，管片设计具体参数见下表：3管片选型的影响因素管片作为成型隧道衬砌、是隧道永久支护的一部分，会受到来自土层、地下水压力等特殊外力，如管片选型不当，会引起管片错台、开裂、隧道渗水，所以管片的选型至关重要。
选取管片主要需要考虑3方面的因素：（1）盾尾间隙；（2）推进油缸行程差；（3）铰接油缸行程差。
3.1管片选型首先要考虑盾尾间隙对管片选型的影响本工程采用小松TM614PMX-12号盾构机盾尾外径为6140mm、壁厚为40mm的圆柱形钢结构，管片的外径为6000mm。
管片选型技术
根据盾尾间隙进行管片选型
如果盾尾间隙过小，盾壳上的力直接作用在管 片上，则盾构机在掘进过程中盾尾将会与管片 发生摩擦、碰撞。轻则增加盾构机向前掘进的 阻力，降低掘进速度，重则造成管片错台（通 过调整盾构间隙，可以大大减少管片错台量）， 盾构一边间隙过小，另一边相应变大，这时盾 尾尾刷密封效果降低，在注浆压力作用下，水 泥浆很容易渗漏出来，破环盾尾的密封效果。
但实际拼装过程中不存在12点与6点拼装点位，而 且一般情况下，本着有利于隧道防水的要求，都只 使用上部6个点位。
管片选型要适应盾构机姿态
所谓“盾构姿态”是指盾构机的空间方位和 走向、管片是在盾尾内拼装，所以不可避免 地受到盾构机姿态的限制。 实际施工中盾构姿态失控的主要有两种表现： 一是使盾构主机偏离DTA， 二是使盾尾间隙局部变小。
衬砌管片
管片按其材料可分为钢筋混凝土管片和金属 管片，其中钢筋混凝土管片应用的更广泛。 管片按其形状可分为标准环和转弯环两种。 标准环和转弯环可以按照不同的组合形式拟 合出不同半径的曲线隧道。
隧道设计轴线（DTA）
在理想的情况下，主机是严格按照DTA向前 掘进的，主机的前后产考点应该都位于DTA 上。如果DTA为一段直线，每掘进一环推进 油缸向前推进相同的距离，如果DTA为曲线， 掘进时位于曲线外侧的油缸就会比内侧油缸 距离长一些，在曲线内外两侧的推进油缸上 产生行程差，否则管片的走向就会和主机的 走向偏离。
管片的标准环和转弯环
标准环与转弯环的不同之处在于从拼装好的一整环 管片的顶部看，标准环在平面上的投影为一矩形， 而转弯环在平面上的投影为对称的梯形，梯形长边 比短边长38mm。在管片拼装时，如果正在安装的 一环为转弯环，且转弯环中的楔型块的位置处于隧 道的正上方，这时隧道腰部两侧将会产生衬砌长度 的不同，这种长度的不同称为超前，它的数值称为 超前量。如上介绍的管片，每拼装一环将会在隧道 腰部两侧产生38mm的超前量。
362楔形量计算法盾构管片选型
362楔形量计算法盾构管片选型楔形量计算法作为盾构管片选型的一种方法，是一种相对简单而有效的方法。
在盾构施工中，楔形量是指盾构管片在施工过程中对地层的扰动程度，它与盾构施工的顺利进行和管片的选型有着密切的关联。
通过计算楔形量，可以选择适合施工地层条件的管片类型，从而保证盾构施工的质量和安全。
楔形量的计算方法主要包括体积法和位移法两种。
下面将分别介绍这两种方法的计算原理和步骤。
1.体积法：体积法是通过计算管片中位于土体中的楔形体积来确定楔形量的大小。
计算的步骤如下：(1)将土体按照盾构施工的步骤划分为一系列薄片，计算每个薄片的楔形体积。
(2)将每个薄片的楔形体积相加，得到总体的楔形体积。
(3)根据管片类型和楔形体积，选择合适的管片类型。
2.位移法：位移法是通过计算盾构推进时地层位移的大小来确定楔形量的大小。
计算的步骤如下：(1)分析盾构推进过程中地层的位移规律。
(2)根据地层位移与盾构推进距离的关系，计算出盾构推进过程中地层的总位移。
(3)根据总位移和管片类型，确定合适的管片类型。
在进行楔形量计算时，需要考虑以下因素：1.地层性质：地层的力学性质和稳定性是选择管片类型的重要依据。
常见的地层类型包括软土、弱固结土、黏性土等，每种地层类型对盾构推进的影响是不同的。
2.盾构机参数：盾构机的推进力、盾构机的外径等参数也会对楔形量的计算结果产生影响。
因此，在进行计算时需要准确测量和掌握这些参数。
3.管片类型：不同类型的管片具有不同的楔形体积和位移特征。
因此，选择合适的管片类型也是确定楔形量的重要因素。
通过楔形量的计算，可以根据施工地层的情况选择合适的管片类型。
合理选择管片类型可以保证盾构施工的安全和质量，提高施工效率。
同时，楔形量的计算方法也可以作为盾构施工设计和监测的参考依据，为工程的顺利进行提供支持。
浅谈盾构管片选型技术
Ａ １ Ａ ２ Ａ ３ Ｃ＼ ＼ Ｋ／ ／Ｂ
图１ ： 管 片俯视 展 开 图
＼
／
通 过计 算 管片 的偏 移量 ， 得 出管 片 在拼装 Ｌ ｌ 点 的时候 ， 管 片是往 左 又往 上
当我们把左手 自然伸出食指和拇指， 其他手指合拢。 食指就是管片Ｋ 块的 其次， 偏移量 的计算公式。 转弯环的管片最大楔形量为３ ８ （ ｍｍ ） ， 管片的外 偏移。 位置， 拇指就是楔形量最大的位置 ， 楔形量最大的在哪， 管片的偏移就往楔形量 径是 ６ ０ ０ ０ （ ａｍ ｒ ） 。 最 大位置 的反方 向偏 移 。食指 指 向Ｋ 块ｌ 点 的位 置 ， 拇 指正 好 和食指 成９ Ｏ 。指 向 根 据Ｔ ａ ｎ ａ ＝ ３ ８ ／ ６ ０ ０ ０ ＝ ０ 。２ １ ４ ６ ． ３ ３ ” ． ． ． ａ：Ｂ 可得到： ４ 点位 置 。拼 １ 点 位置 的时 候 ， 管 片是往 左偏 ９ ． ０ ３ ５ ｍ ｍ， 往 上２ ． ９ ３ ５ ｍｍ ． 拇指 在４ 点 偏移 量 ＝ Ｔ ａ ｎ Ｂ ×１ ５ ０ ０ ＝ ９ ． ５ （ ｍｍ） 点位 置 ， 如果 在３ 点位置 ， 那 么管 片就 正朝左 边 。 假 如拼 ２ 点 位置 。 食指 指 通 过 计算 结 果 得 出转 弯 环 的最 大 偏移 量 是 ９ ． ５ （ ｍｍ ） 。再 次 回 到 正 面点 位 位接 近３ 点。 而拇 指就 是在５ 点位 置 ， ５ 点位 置接 近６ 点位置 ， 如果楔 形量是 在６ 点， 那 么 图， 可 以看 出 只 有 １ ２ 点、 ３ 点、 ６ 点、 ９ 点 的 时候 是 最 大偏 移 量 的 位 置 ， 而管 片 的 向２ 所以， 管片 偏移朝 上多 于朝左 。以此类 推 ， 拼３ 点， 那 么楔形 量 正 点 位 中没有 ｌ ２ 点和 ６ 点 ，即 得 ３ 点 和９ 点 位 置 是 管 片 偏 移 量 最 大 的位 置 管 片就正 朝上 ，
地铁盾构隧道管片选型
将数据代入得θ =0.458 根据圆心角的计算公式： a＝180L/∏R 式中： L－一段线路中心线的长度； R－曲线半径，取1000m 而θ = a 将之代入，得出L＝7.994m 上式表明，在800m的圆曲线上，每隔7.994m要用一 环转弯环，管片长度为1.2m，就是说，在800m的 圆曲线上，标准环与转弯环的拼装关系为6环标准 环＋1环转弯环。
调整的基本原则
哪边的盾尾间隙过小，就选择拼装反方向的 转弯环。在不同点位拼装一环左转弯环的盾尾 间隙调整。如此时盾构机在进行直线段的掘进， 则必须注意在拼装完一环左转弯环后，选择适 当的时机，再拼装一环右转弯环将之调整回来， 否则左边盾尾间隙将越来越小，直至盾尾与管 片发生碰撞。如盾构机处于曲线段，则应根据 线路的特点进行综合考虑。
1、 管片选型要适合隧道设计线路
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，就基本了解了这个线路 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的布置方 式。现根据北京地铁四号线二十标段工程颐和 园 --- 北宫门区间的管片排版, 其简要技术参数 如表1所示。
2) 盾构机掘进 盾构机应尽量根据设计线路进行掘进，避免产生 不必要的偏差，这样基本可以根据管片排版进行管 片拼装，也有利于管片按计划进行生产。如果盾构 机偏离设计线路，在纠偏过程中也不要过急，否则 转弯环管片的偏移量跟不上盾构机的纠偏幅度，盾 尾仍然会挤时间坏管片。
目前，有些较为先进的盾构机上配备的自动测量系 统已经有了自动进行管片选型的功能。但该系统还不 是很完善，所以在实际的管片选型的过程中，还需要 人工进行复核和修正。 在盾构工程中管片选型是一项较为复杂且极为重要 的工作，对此应该认真对待，一旦选型失误，将会对 隧道质量产生重大影响。
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举例：
VMT系统显示盾构机姿态： 前点： 水平偏差 25
管片轴向与设计轴线水平夹角：α2= α1+ α=-1.75 管片轴向与设计轴线垂直夹角 Ө2=Ө1+Ө=11.25
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10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 号，分别为1、2、3、4、5、7、8、9、10、11。
普通楔形管片分三种，左 转弯环、右转弯环、标准环。 其中标准弯环不具备拟合曲线 和纠偏能力。
垂直偏差 -21 后点： 水平偏差 11
垂直偏差 -39
油缸行程： P1行程传感器：1788mm P2行程传感器：1767mm P3行程传感器：1760mm P4行程传感器：1739mm
盾构机轴向： 水平趋向：α1=（25-11）/4=3.5 垂直趋向：Ө1=（-21+39）/4=4.25
管片轴向与盾构轴向偏差： 水平夹角：α=(P2-P1)/4=(1767-1788)/4=垂直夹角：Ө=（P1-P3)/4=(1788-1760)/4=7
前点O1坐标:X1 ,Y1,Z1 其中X1是水平偏差、Y1是垂直偏差、Z1是 里程 后点O2坐标:X2 ,Y2,Z2 其中X2是水平偏差、Y2是垂直偏差、Z2是 里程 上述两坐标均由盾构机测量系统自动测量得出。 水平趋向、垂直趋向是角度值，数值以弧度来表示。 水平趋向α1= （X1- X2）/L L为前后点的距离，约为4米。 垂直趋向Ө1= （Y1- Y2）/L L为前后点的距离，约为4米。
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75mm。
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 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 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 素考虑。
4、管片选型与安装的重要性 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。
二、管片选型的技术
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
的最低要求。
依据： 1、线路参数 2、盾构机的姿态的管片选型
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 与线路轴线。
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） 2、油缸行程差。
如何由盾构机自动测量系统数 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 点：前点、后点。前点在盾构机切 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 过测量计算出盾构前点和后点水平 和垂直的偏差。通过偏差我们可以 计算出盾构机轴线的方向。即为盾 构机姿态。
左转弯、右转弯环是将封 顶块置于顶部的时候，管片所 能拟合的曲线进行命名的。
当拼装左转1点管片后，原 管环轴线与新管环轴线水平夹 角=ΔL/6=-6.02mm/m
当拼装左转1点管片后，原 管环轴线与新管环轴线垂直夹 角=ΔL/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 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。
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： θ=2γ=2arctgδ/D 式中：θ―――转弯环的偏转角
δ―――转弯环的最大楔形量的一半 D―――管片直径 将数据代入得出θ＝0.342根据圆心角的计算公式： α＝180L/πR 式中： L―――一段线路中心线的长度 R―――曲线半径，取800m 而θ＝α，将之代入，得出L＝4.912m
1、管片分类 按材质分：钢管片、铸铁管片、钢筋混凝土管片 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
2、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
合隧道线路的管片组合。
3、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
环，主要由盾构机管片拼装机实施。
所以，我们选择右转2点位或 左转8点位的管片，能最好的调 节管片轴向。
原管环轴线与新管环轴线
水平夹角=ΔL/6=3.72mm/m 原管环轴线与新管环轴线
垂直夹角=ΔL/6=5.12mm/m 拼装管片后： 新管环轴线与设计线路轴线 水平夹角=-1.75+3.72=1.97 新管环轴线与设计线路轴线 垂直夹角=11.25-5.12=6.13
中铁七局集团第三工程有限公司
管片选型与管片安装技术
目录
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
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 ，并且为盾构推进提供反力。
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。 管片与设计轴线水平夹角α2 = α1 + α 管片与设计轴线垂直夹角Ө2 = Ө1 +Ө
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α2 、管片与设计轴线垂直夹角Ө2 向零靠近。
盾尾间隙在盾构管片中所起到的作用：