管片拼装及选型示意图
盾构施工管片质量控制与选型技术要点(课件)
第三章
盾构施工管片质量控制关键环节
3、联络通道段 （1）联络通道段有四环为特殊管片，拼装点位固定，且无楔形量，因此在进 入联络通道前要将盾尾间隙调整到位，盾构姿态良好； （2）若联络通道处在曲线上，要提前考虑掘进的偏转量，掘进控制好要提前 调整油缸行程差，管片提前顺应转弯形式，避免在联络通道位置出现较大的错台 和破损。
施工过程中常见的质量问题及原因分析
管片渗漏水： 管片渗漏水主要在管片接缝处和吊装孔位置。造成管片渗漏水的主要 原因有： 1、管片的止水条粘贴质量存在问题，不牢固、有缝隙； 2、拼装时止水条被挤裂、挤掉、变形严重； 3、拼装时止水条上带有泥沙，管片挤压时止水条被割破； 4、管片破损、裂缝较大或管片外弧面破损； 5、管片错台或管片浮动较大造成的止水条松动。
36.14 11.74
第二章
施工过程中常见的质量问题及原因分析
盾构施工中常见的质量问题主要围绕管片的外观质量和线性控制，管片质量问 题主要分为错台、破碎、渗漏水三类，线性控制的问题主要表现在成型隧道的轴线 与设计轴线偏差超限。
管片质量问题虽然表现为三类，但产生问题的原因往往是相同的，甚至这些问 题不是单一出现，产生这些问题最主要的原因就是管片选型不当、盾构间隙不足和 管片拼装控制不严；成型隧道超限的问题更多出现在施工程序管控不严，技术管理 不严谨。
（一）： 前文已经将管片楔形量的问题，大的选型原则和比例的问题讲解了，针对单 环或后几环的情况，应当如何进行考虑，第一次选型方法是在前文的基础上更为 具体的计算，把曲线段单环掘进的理论变化量和管片楔形量进行结合。 在曲线段，要实现良好的拼装环境和最大限度的拟合线性，盾构机的姿态和 前进方向必须与设计轴线高度契合或者沿着曲线的割线前进。
第三章
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。
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。
管片基础知识与管片选型PPT课件
盾尾间隙能够直观的反映管片与盾尾相对位置的关系，同时对管片成型质量有着 直接的影响。
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一、管片概述
1.3.3、管片分块 管片的分块不宜过多，这样拼状时间长，材料用量也大；也不宜过少，这样管片体量过
大，不利于拼状和运输。对于中等直径盾构，一般采用六分块：一块封顶块+二块邻接块 +三 块标准块。
管片分块必须重点考虑K块的设计，是采用大封顶块，还是采用小封顶块，需根据螺栓的设 置、千斤顶的行程控制、手孔的布置以及封顶块的拼状方式进行总体综合考虑。
径向──隧道圆环的直径方向；
环向──隧道圆环的圆周方向；
纵缝──同环管片块与块之间的缝；
环缝──管片环与环之间的缝；
通缝──拼装时后一环管片纵缝与前一环管片纵缝对齐；
错缝──拼装时前后环纵缝错开；
环面──管片圆环的环向面；
内弧面──圆环的环向内面；
外弧面──圆环的环向外面；
管片端头──每块管片的二个纵向端面；
标准环环宽处处相等与楔形环的不同标准环环宽处处相等与楔形环的不同之处在于从拼装好的一整环管片顶部看标准之处在于从拼装好的一整环管片顶部看标准环在平面上的投影为一矩形而楔形环在平面环在平面上的投影为一矩形而楔形环在平面上的投影为对称的梯形梯形长边比短边长上的投影为对称的梯形梯形长边比短边长在管片拼装时如果正在安装的一环管片为楔在管片拼装时如果正在安装的一环管片为楔形环每拼装一环将会在管片最宽和最窄的两形环每拼装一环将会在管片最宽和最窄的两处间产生处间产生的超前量
管片拼装技术
L值表示含有1环转弯环时的曲线段弧长
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）。
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
σv=全部覆土重 σh=λσv
全周弹簧模型或有限元 经验法
惯用设计法 梁—弹簧模型
σv=全部覆土重或Terzaghi松弛土压公式
σv=全部覆土重 σh=λσv λ-经验值
σv=全部覆土重 σh=λσv
考虑地层和结构相互作用的Buqera法
粘着力忽略不计Terzaghi松弛土压公式
（0≤x≤L ） 全周弹簧模型MuirWood
并行施工、不均匀沉降
衬砌结构的主要力学模型
接头刚度和本体刚度一样 (如惯用法和修正惯用法)
接头抗弯刚度为零 (多铰环模型)
惯用法 修正惯用法 梁－弹簧模型法 多铰环模型法
考虑环向接头刚度和 纵向接头刚度
(如梁－弹簧模型)
衬砌结构的力学模型图示
q
kr/2 k k*/2
2k k kr k
k
k* kr
管片拼装作业指导
1 工艺概述 (1)2 工程概况 (1)2.1 管片概况 (1)2.2 盾构机概况 (2)3 作业内容 (2)4 质量标准及验收方法 (2)5 工艺流程图 (3)6 工艺步骤及质量控制说明 (3)6.1 管片进场 (3)6.2 施工准备 (3)6.3 管片安装前检查 (3)6.4 管片安装步骤 (4)6.5 质量控制说明 (4)7 工艺装备及作业组织 (5)8 生产效率 (6)9 安全生产保证措施 (6)(1)管片指用于盾构开挖后完成隧道衬砌的预制钢筋混凝土圆环。
(2)管片吊机指把管片从编组列车的管片运输车上吊下，运至盾构内拼装机下方的轨行式吊机。
(3)管片安装机指盾构机自备的用于管片安装的机器。
管片安装机位于盾构中体上，可平移 950mm，旋转角度±220 度。
本标段采用通用环衬砌环类型，隧道内经 5500 ㎜，管片幅宽 1.2m，厚度 350 ㎜，管片采用 6 分块，其中一块小封顶块，两块邻接块和三块标准块，封顶块(F)管片圆心角为20°，标准块管片 3 块(分别为 B1、B2、B3)圆心角为67.5°，邻接块管片摆布各一块 (分别为 L1、L2)，圆心角为68.75°，纵向接头为 16 处，按22.5°等角度布置；联络通道处区间隧道采用钢管片和钢筋混凝土管片组成的复合型管片环。
管片环缝和纵缝均采用5.8级或者6.8级M30“U型”螺栓连接，环向管片间设2个单排螺栓，纵向设16个螺栓，管片中心处设一个吊装孔，兼作二次注浆孔。
管片环纵缝采用三元乙丙橡胶密封条止水。
本标段采用两台上海力行奥村φ6360mm土压平衡盾构机。
两台盾构机盾尾外径Ø6360mm，壳体厚度55mm，壳体内径6250mm，管片拼装处盾尾间隙25mm。
盾构机盾尾长度3000mm，采用16支千斤顶向前掘进，全圆千斤顶伸缩长度均为2150mm。
拼装机可平移950mm，旋转角度±220度，提升能力为178.2KN，满足1.2米宽、全圆错缝拼装的要求。
管片的选型和拼装
管片的选型和拼装一、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、管片选型如何合乎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）θ——转弯环的偏转角δ——拐弯环路的最小楔型量的一半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——缓解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）l——段线路中心线的长度r——曲线半径而θ=α，将之代入的至l=6.33m，所以在圆曲线上内要6.33m一个拐弯环路（n=6.33/1.5=4.2环，即为平均值4.2环一个拐弯环路）。
经过实际排序，在缓解曲线上，也近似于6m一个拐弯环路。
2、管片选型要符合盾构机的姿态管片就是在盾尾内组装，所以不可避免的受盾构机姿态的约制。
管片平面尽量旋转轴盾构机轴线，使盾构机的大力推进油缸能够横向地问斩管片上，这样并使管片受力光滑，盾构时不能产生管片损坏。
同时也必须兼具管片与盾尾之间的间隙，防止盾构机与管片出现相撞而损坏管片。
当因地质失衡、升力失衡等原因，并使盾构机偏移线路设计轴线时，管片的选型必须适合盾构机的姿态，尤其在曲线段盾构时更必须特别注意。
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，每套管模每天能够生产两环管片。
为了满足用户每天盾构8~9环路的进度建议，用拐弯环路替代标准环路，比如用一套左转环和一套右转纯属骗局替代两个标准环路。
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。
盾尾间隙就是管片选型的一个关键的一个重要依据。
管片选型及拼装作业指导书
管片选型及拼装作业指导书1.目的及范围编制管片的选型及拼装施工技术措施，对施工做以指导，保证管片的拼装质量，达到施工及验收要求。
目前国内常见的管片形式为通用环和标准环加左、右转弯环管片。
因此，主要介绍这两类型管片的施工技术。
2.编制依据2.1 管片设计要求；2.2 适应隧道设计线路；2.3 适应盾构机的姿态。
3.职责管片拼装职责表管片的形式为平板型单层管片衬砌，衬砌环纵、环缝均采用弯螺栓连接，通过合理的管片选型使管片错缝拼装。
4.2.1 管片的拼装点位4.2.1.1 通用性管片管片为双面楔形通用管片，衬砌环纵采用12根弯螺栓连接，环缝采用16根弯螺栓连接。
根据管片环向16个螺栓孔，将管片按照钟表的方向平均分为16个点位，通过管片的选型，以达到错缝拼装的要求。
表4.2.1-1 管片拼装点位表（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）4.2.1.2 标准环加左、右转弯环管片管片为双面楔形通用管片，衬砌环纵采用12根弯螺栓连接，环缝采用10根弯螺栓连接。
根据管片环向10个螺栓孔，将管片按照钟表的方向平均分为10个点位，通过管片的选型，以达到错缝拼装的要求。
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。
表4.2.1.2-1 管片拼装点位表4.2.2 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。
管片排序时，要优化洞门的长度，在武汉洞门长度要求在400mm～800mm，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。
管片拼装
管片拼装同一环管片的各组成管片名称示意图见下图。
图10-5-1圆环管片示意图一、圆环管片环面不平整1、现象同一环管片在拼装完成后迎千斤顶一侧环面不在同一平面上，不同块之间有凹凸现象存在，给下一环的拼装带来影响。
导致环向螺栓穿进困难，管片碎裂等问题。
2、原因分析（1）管片制作误差尺寸累计；（2）拼装时前后两环管片间夹有杂物；（3）千斤顶的顶力不均匀，使环缝间的止水条压缩量不相同；（4）纠偏楔子的粘贴部位、厚度不符合要求；（5）止水条粘贴不牢，拼装时翻到槽外，使与前一环的环面不密贴，引起该块管片凸出；（6）成环管片的环、纵向螺栓没有及时拧紧及复紧。
3、预防措施（1）拼装前检测前一环管片的环面情况,决定本环拼装时纠偏量及纠偏措施；（2）清除环面和盾尾内的各种杂物；（3）控制千斤顶顶力均匀；（4）提高纠偏楔子的粘贴质量；（5）检查止水条的粘贴情况，保证止水条粘贴可靠；（6）盾构推进时骑缝千斤顶应开启，保证环面平整。
4、治理方法对于已形成环面不平的管片，在下一环及时加贴楔子纠正环面，使环面平整。
二、管片环面与隧道设计轴线不垂直1、现象拼装完成后的管片迎千斤顶的一侧整环环面与盾构推进轴线垂直度偏差超出允许范围，造成下一环管片拼装困难，并影响到盾构推进轴线的控制。
示意图如下：图10-5-2管片环面与隧道中心线不垂直示意图（临界状态）2、原因分析（1）拼装时前后两环管片间夹有杂物，使相邻块管片间的环缝张开量不均匀；（2）千斤顶的顶力不均匀，使止水条压缩量不相同，累计后使环面与轴线不垂直；（3）纠偏楔子的粘贴部位、厚度不符合要求；（4）前一环环面与设计轴线不垂直，没有及时地用楔子环纠正；（5）盾构推进单向纠偏过多，使管片环缝压密量不均匀而使环面竖直度差。
3、预防措施（1）拼装时做好清理工作，防止杂物夹杂在管片环缝间；（2）尽量多开启千斤顶，使盾构纠偏的力变化均匀；（3）在施工中经常测量管片环面的垂直度，并与轴线相比较，发现误差，及早安排制作楔子纠环面消除。
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]。