盾构法隧道管片式衬砌结构
盾构隧道玻璃纤维筋管片制作施工工法(2)
盾构隧道玻璃纤维筋管片制作施工工法盾构隧道玻璃纤维筋管片制作施工工法一、前言盾构隧道是一种现代化的施工方法，已经在各个领域得到广泛应用。
隧道衬砌是盾构隧道施工的重要环节之一，传统的隧道衬砌材料主要是混凝土。
随着科学技术的不断发展，盾构隧道衬砌材料也得到了创新，其中一种重要的创新材料就是玻璃纤维筋管片。
二、工法特点盾构隧道玻璃纤维筋管片制作施工工法具有以下特点：1. 玻璃纤维筋管片具有轻质、高强度、耐腐蚀和抗震性能好等特点，可以提高隧道衬砌的整体性能和安全性。
2. 采用玻璃纤维筋管片制作隧道衬砌可以减少施工周期和成本，提高施工效率。
3. 玻璃纤维筋管片制作隧道衬砌更加环保，不会污染土壤和地下水。
4. 玻璃纤维筋管片具有良好的适应性，可以应用于各种不同地质条件下的盾构隧道工程。
三、适应范围盾构隧道玻璃纤维筋管片制作施工工法适用于以下场景：1. 地下铁路、道路和隧道等交通基础设施的建设。
2. 水利、电力等各类管道的建设。
3. 工矿企业的地下工程建设。
4. 城市排水和污水处理工程。
四、工艺原理盾构隧道玻璃纤维筋管片制作施工工法是通过将玻璃纤维筋管片排列连接在一起形成整体衬砌结构，以提供隧道的支撑和保护。
具体工艺原理如下：1. 玻璃纤维筋管片的制作：将玻璃纤维筋管片按照设计要求制作出特定尺寸的筋管片。
2. 筋管片的安装：将筋管片按照一定的间距和顺序安装在盾构机的刀盘后，形成整体的隧道衬砌结构。
3. 连接和固定：通过连接件将筋管片连接在一起，并使用胶粘剂或螺栓将筋管片固定在地下。
4. 后续工序：在筋管片固定完成后，进行隧道的涂抹、防水、排水等后续工序，确保隧道的稳定和安全。
五、施工工艺盾构隧道玻璃纤维筋管片制作施工工法的主要施工阶段包括：1. 玻璃纤维筋管片制作区准备和材料采购。
2. 玻璃纤维筋管片制作：包括纤维布切割、筋管制作和胶粘剂涂布等过程。
3. 筋管片的安装和连接：将制作好的筋管片按照设计要求安装在盾构机上，并使用连接件将筋管片连接在一起。
盾构隧道衬砌管片结构的力学性能试验及理论研究
盾构隧道衬砌管片结构的力学性能试验及理论研究一、本文概述Overview of this article《盾构隧道衬砌管片结构的力学性能试验及理论研究》这篇文章主要围绕盾构隧道衬砌管片结构的力学性能展开深入研究。
盾构隧道作为一种重要的地下交通设施，其安全性和稳定性对于城市建设和交通发展具有举足轻重的意义。
衬砌管片作为盾构隧道的重要组成部分，其力学性能直接影响到隧道的整体稳定性和使用寿命。
因此，对盾构隧道衬砌管片结构的力学性能进行试验和理论研究，具有重要的实践意义和理论价值。
This article mainly focuses on the in-depth study of the mechanical properties of shield tunnel lining segment structures, including experimental and theoretical research on the mechanical properties of shield tunnel lining segment structures. As an important underground transportation facility, the safety and stability of shield tunnels play a crucial role in urban construction and transportationdevelopment. As an important component of shield tunneling, the mechanical properties of lining segments directly affect the overall stability and service life of the tunnel. Therefore, conducting experimental and theoretical research on the mechanical properties of shield tunnel lining segments has important practical significance and theoretical value.本文首先通过对盾构隧道衬砌管片结构的详细分析，明确了其受力特点和主要影响因素。
盾构隧道衬砌结构及计算
2021年3月第9章盾构隧道衬砌结构1.基本概念1.1隧道衬砌隧道衬砌，英文为Tunnel Lining 。
盾构隧道的衬砌一般为预制管片，预制管片英文为Segment 。
1.2衬砌结构分类（1）按施工方法分类衬砌分为：预制管片、二次浇筑衬砌即拼装管片的内部，做了现浇的二次衬砌、压注混凝土衬砌（ECL 工法）。
是否需要内部做二次衬砌，取决于隧道的用途及结构计算，例如南水北调工程穿越黄河的盾构隧洞及珠江三角洲水资源配置工程盾构隧洞，就做了内部二衬。
（2）按材料分类，管片可分为：钢筋混凝土管片（RC ）（如图9.1所示）、铸铁管片、钢管片、钢纤维混凝土管片、合成材料。
图9.1盾构管片试拼装（佛山地铁）（错缝拼装，5+1块）1.3管片外形与尺寸管片外形可分为四边形的，六角蜂窝形的。
四边形的，例如：深圳地铁快线长隧道，例如11号线、14号线等。
管片外径6700mm ，内径6000mm ，厚度350mm ，宽度1.5m ，纵向螺栓16个，管片分度22.5°，采用左右转弯环+标准环的形式。
管片统一采用1+2+3形式（即：1块封顶块（F ），2块邻接块（L1）、（L2）、3块标准块（B1）、（B2）、（B3））。
止水条采用三元乙丙橡胶及遇水膨胀橡胶条，如图9.2所示。
K 块图9.2用于深圳地铁的Փ6700盾构管片（14号线，2020年）日本的一个六角形管片的案例，并采用插销式接头的案例：隧道直径为Ф6600mm，单线隧道衬砌主要采用6等分的RC平板型管片，环宽1600mm，厚320mm，管片连结采用新研制的FAKT插销式接头。
部分段采用环宽1250mm、厚250mm的蜂窝形RC管片。
如图9.3、图9.4所示。
图9.3日本的六角蜂窝状管片示意图图9.4在盾构隧道中待拼装的六角形管片（傅德明2012）中国在引水隧道中也用过六角形管片（山西万家寨引水工程）。
1.4管环类型：为了满足盾构隧道在曲线上偏转及蛇行纠偏的需要，应设计楔形衬砌环。
盾构隧道管片衬砌结构的内力计算
８ ２
第
期
盾构隧道管片衬砌结构的内力计算
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图 ２ 衬砌结构受 力示意图
盾 构隧道 的铺 设 情况 如 图 １ 示 ， 用 在 衬 砌 所 作 结 构 上 的主要 荷 载包 括 土压 力 、 压力 、 水 自重 、 部 上 竖 向荷载 和平衡 圆环 所 必需 的地 基反 力 ， 砌 结 构 衬
图 １ 盾构隧道位置示意图
砌视为抗弯刚度相同的圆环的方法 叫做惯用计算方
［ 收稿 日期 ］０９ ０ ２ ２０ —１ — ６ ［ 回日期 ］００ ０ — ５ 修 ２１ — ３ ０ ［ 作者简介 】 张义长（９６一 ， 南昌航空大学土木建筑学院硕士研究生。主要研究方向： １８ ） 男， 结构力学分析。
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盾构隧道衬砌管片生产实务培训
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（五）模具
管片钢模进场后须对钢模进行精度的检验，合格后方可投入使用。 （1）模具的精度 公差： 公差： 纵向接缝的圆锥度 ±0.02° 纵向接缝底交叉角度 ±0.02° 厚度（模具高度） ±2.00mm/-0mm 曲面长度 ±0.30mm 宽度 ±0.30mm 底、面、侧模板之间隙 ＜0.20mm 对角长度 ±0.40mm 螺栓孔曲半径 ±0.30mm 螺栓孔孔径 ±0.20mm,-0mm 底板平整度 ±0.25mm 螺栓孔中心偏差 ±0.50mm
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（六）管片的精度
管片的几何尺寸在拼装成型及隧道的防水等方面具有非常重要的作用，其精度要求如表。 管片外形尺寸允许偏差
项 目 管片宽度 弧长、弦长 内半径 厚度 环、纵向螺栓孔~2 ≤1.0 ±1.0 ≤ 2.0
备 注 每块测点 每块测点 设计要求 每块测点 每块检验 三环整环拼装 三环整环拼装
环拼
例如广州地铁一号线某区间隧道外径为6m，内径5.4m,按设计优化， 每环由6块管片组成，包括一块封顶块、两块邻接块、三块标准块, 管片块呈对称分布，如图1所示。
不成环拼
例如山西万家寨引黄工程，其管片拼装示意图如图2。
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图1
图2
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三、盾构隧道衬砌管片（成环）
（一）环概述
广州地铁一、二、三号线盾构隧道衬砌管片均采用成 环拼装方式进行拼装。 管片连接方式：嵌缝拼装，弯曲螺栓连接 管片的接缝包括环缝和纵缝两种，广州地铁一号线管 片环缝和纵缝连接螺栓直径均为M24，二号线及三号 线管片环缝连接螺栓直径为M27，纵缝连接螺栓直径 为M24。 管片砼强度：砼强度等级不应小于C50 管片抗渗性能：管片的抗渗等级为1.2MPa
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2. 管片抗弯试验
8、盾构法
8.1.2 盾构法的发展历史
最早是在1818年由英国工程师布鲁诺尔(M.I , Brunel)发明的， 他是从船的木板中，有一种蛀虫钻出孔道，并用它分泌的 粘液加固洞穴得到启发而研制出的，并于1825年开始用一 个宽11.58m、高6.7m的矩形盾构，在英国伦教的泰晤出河 下面修建世界第一条水底隧道。施工中遇到泥水涌入隧道 的极大困难，两次被淹，直至1835年对后构作了改良.用压 气辅助施工，才于1843年完工。隧道全长458m。
顶部垂直向下水压力底部垂直向上压力侧向水平水压力水压力的叠加衬砌自重0214610匀布底部竖向力平均后的拱被压力抵消后的平均水压力平均后的竖向土压力平均后的自重压力2施工阶段临时荷载自重引起的临时荷载临时荷载随盾构推进所产生一般来自千斤顶顶力和壁后注浆压力
8 盾构法隧道结构
主讲人：饶平平
8.1 概述
水压力: 顶部垂直向下水压力 底部垂直向上压力 侧向水平水压力
qw ' w H H (104 N )
qw'' w ( H 2RH ) H 2RH (104 N )
qw w [H (1 cos ) RH ](104 N )
水压力的叠加
衬砌自重
该盾构机对于途中存在障碍物、断面形状特殊及短距离等情 形均较适合。与封闭式盾构相比，价格便宜20～40%。上图示出是 掘进距离70m，有障碍物的人工式盾构工程的施工示意图。
手掘式盾构机
2.按掘削面的挡土形式分类
按掘削面的挡土形式，盾构可分为开放式、 部分开放式、封闭式三种。 ① 开放式：即掘削面敞开，并可直接看 到掘削面的掘削方式。 ② 部分开放式：即掘削面不完全敞开， 而是部分敞开的掘削方式。 ③ 封闭式：即掘削面封闭不能直接看到 掘削面，而是靠各种装置间接地掌握掘削面的 方式。
盾构法隧道管片式衬砌结构
盾构法隧道管片式衬砌结构盾构法隧道管片式衬砌结构是目前在城市地下管道建设中最常见的一种衬砌结构方式。
它以钢管和混凝土管片为衬砌构件，通过地下盾构机械的推进运行，在地下将空洞逐渐变成完整的管道。
下面将详细介绍盾构法隧道管片式衬砌结构。
盾构法隧道管片式衬砌结构由几个主要部分组成：盾构机械、加固千斤顶、进口锁扣和管片。
盾构机械是推进盾构的核心设备，通常由控制室、切土头、推进腔、环片衬砌机、螺旋输送机和尾部推进装置等部分组成。
加固千斤顶用于支撑周围土体，保证施工现场的稳定性。
进口锁扣是一种连接管片的装置，通过进口锁扣可以将各个管片连接在一起形成一个完整的管道。
管片是构成衬砌结构的最主要组成部分，一般由预制的沟槽混凝土组成，具有一定的强度和刚度。
首先，盾构机械进入施工现场，通过切土头将地下土壤切割成碎土，然后通过推进腔将碎土推出机械。
同时，加固千斤顶支撑周围土体，保持施工现场的稳定。
接下来，盾构机械在推进的同时，衬砌机将管片放置在推进腔后部，通过液压机构将管片推送到前部，与前一节管片连接。
随着盾构机械的推进，衬砌机不断放置新的管片，衬砌结构不断延伸。
在衬砌结构施工过程中，需要保证衬砌的质量和密实度。
一般采用现场加压灌浆的方法进行，即在管片周围的空隙中注入水泥浆料，通过固化形成一个坚固的衬砌结构。
这种方法可以提高管片和土体之间的粘结力，增加整个结构的稳定性。
1.施工快速：盾构机械可以同时进行切土、推进和衬砌，施工速度快，能够适应快节奏的城市建设需求。
2.施工质量好：通过现场加压灌浆和管片连接技术，可以保证衬砌的质量和稳定性。
3.对环境的影响小：盾构法施工可以实现无开挖施工，对地表影响小，在城市建设中更加适用。
4.适用范围广：盾构法适用于各种地质条件的隧道施工，可以施工直径较大的隧道，适用范围广泛。
盾构法隧道管片式衬砌结构在城市地下管道建设中具有重要的应用价值。
随着城市化进程的加快，盾构法的应用将会越来越广泛。
盾构法施工管片生产的质量通病及处理措施
盾构法施工管片生产的质量通病及处理措施摘要：本文对地铁隧道管片生产出现钢筋骨架尺寸不准确、气泡产生现象、外表面裂纹的质量通病原因分析，并提出了一些有效的质量问题控制措施，以期延长地铁隧道的使用寿命。
关键词：盾构法；管片；质量通病引言虽然盾构法在地铁隧道工程中的应用非常普遍，但管片仍存在一些比较常见却又尚未得到很好解决的问题，如管片的生产开裂、破损、拼装错台和渗漏水等。
结合实践工作经验，对管片生产时各类质量缺陷产生的主要原因进行了分析，并提出了一些控制措施。
1盾构法施工介绍盾构法施工适用于地面建筑物众多，而且对地面沉降要求严格的地理条件，随着科学技术的发展，盾构机种类发展很完善，不同的地质条件可以选用相应的盾构机，因此，我国大城市很多采用这种方法进行施工。
总体来说常见的类型有土压平衡盾构和泥水加压盾构，此外还有气压式、手掘式、加泥式等多种类型盾构适用于不同地质条件。
按形状可分为单圆、双圆等类型。
盾构法施工一般按重要节点划分为前期筹备、进洞、100米试推、正常推进、出洞、盾构退场。
盾构的机型选择上，关键是选择适应地层、施工稳定及满足工况条件的盾构机型。
要根据实际情况调配盾构机的使用。
可采用的盾构类型一般是泥水盾构和土压平衡盾构两种。
但相比较，泥水盾构在施工中需要泥浆池进行泥水分离，占地较大，价格比较高。
土压平衡盾构适合于粘土、淤泥质粘土、粉质粘土、含水砂质粉土层，另外，配备注浆系统，对控制地表沉降效果很好。
土压平衡盾构又称为削土密闭式盾构。
这种盾构最前端为一个切削刀盘，刀盘前端是刀盘鼻尖，刀盘后边是一个密封的土仓，土仓下部装有螺旋机，螺旋机连接皮带机。
在施工中根据实际情况调节土仓里土压和外界开挖面土压平衡，当土仓里土压低于外界土压时，切削面的土体就被压进土仓，造成土仓土压上升，当大于外界时，螺旋机就开始出土到皮带机上，从而传到电机车土箱里拉到外边。
这种方法能很好地减少对周边土体的扰动，控制地表沉降。
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1．钢筋混凝土管片 1)箱形管片一般用于较大直径的隧道。 单块管片重量较轻，管片本身强度 不如平板形管片，特别在盾构顶力 作用下易开裂。
2)平板形管片用于较小直径的隧道， 单块管片重量较重，对盾构千斤顶 顶力具有较大的抵抗能力，正常运 营时对隧道通风阻力较小。
2．铸铁管片
国外在饱和含水不稳定地层中修建 隧道时较多采用铸铁管片。
✓ 当管片制作精度不够好时，采用错缝拼装形式容易管片 在盾构推进过程中顶碎；另外在错缝拼装条件下，环、 纵缝相交处呈丁字型式；
• 通缝 1.甲型：环向短直螺栓、纵向为头尾相 接的长螺栓 2.乙型：环向单头螺栓、纵向为弯螺栓 3.丙型：环向、纵向为短直螺栓
• 错缝： A-B-A, A-B-C
管片间接头 纵向连接螺栓
管片类型分为标准块、邻接块和封顶块三类。 管片宽度一般为300mm～2000mm，厚度为隧道外径的5%～6%，块与
块、环与环之间用螺栓连接。
(三)封顶管片形式
考虑到施工方便以及受力的需要，趋向于采用小封顶形式。 封顶块的拼装形式有两种：径向楔入和纵向插入。后者封 顶块受力情况较好，在受荷后，封项块不易向内滑移，但缺
衬砌结构在施工阶段保护开挖面以防止土体变形、坍塌 及泥水渗入，并提供盾构推进反力；
在隧道竣工后作为永久性支撑结构，承载衬砌周围的水、 土压力以及使用阶段某些特殊荷载
衬砌型式和构造 衬砌内力计算 衬砌结构设计 衬砌防水结构 盾构法隧道衬砌设计案例
盾构隧道横断面一般有圆形、矩形、半圆型、马蹄形、 椭圆形等多种型式，最常用的为圆型。
✓ 环宽过小会导致接缝数量的增加，加大隧道防水 的难度；
✓ 环宽过大虽对防水有利，但也会使盾尾长度增长 而影响盾构的灵活性；单块管片重量也增大。
单线地下铁道衬砌分为6～8块，双线分为8～10 块。小断面隧道可分为4～6块。
少数采用4等份管片，把管片接缝设置在内力较 小处，使衬砌环具有较好的刚度和强度，接缝构 造也可相应得到简化。管片的最大弧、弦长一般 较少超过4 m，管片越薄其长度应越短。
4．复合管片 外壳采用钢板制成，在钢壳内浇注钢筋混
凝土，组成一复合结构，其重量比钢筋混 凝土管片轻，刚度比钢管片大，金属消耗 量比钢管片小。 缺点是钢板耐蚀性差，加工复杂冗繁。
环宽 分块 封顶块形式 拼装方式
防水材料
根据国内外实践经验，无论是钢筋混凝土管片或 金属管片，环宽一般在300～2000mm之间。
盾构是在钢壳体保护下掘进隧道的一种设备。 由刀盘、刀具旋转切割地层，采用螺旋输送机或
泥水管道运送碴土，在壳体内拼装预制管片，依 靠液压千斤顶推进。
由盾构机掘进施工而成的隧道称为盾构法隧道
盾构法隧道的支护结构主要是预制的管片衬砌。
管片衬砌结构主要由管片、连接螺栓和防水充 填材料等部分组成。
点是需加长盾构千斤顶行程。
圆环的拼装方式：通缝、错缝
✓ 所有衬砌环的纵缝环环对齐的称为通缝；而环间纵缝相 互错开，犹如砖砌体一样的称为错缝。
✓ 通缝拼装时为十字型式，在接缝防水上丁字缝比十字缝 较易处理。
✓ 圆环衬砌采用错缝拼装较普遍，其优点在于能加强圆环 接缝刚度，约束接缝变形，圆环近似地，机械加工后 管片精度高，能有效地防渗抗漏。
缺点是金属消耗量大，机械加工量 也大，价格昂贵。
由于铸铁管片具有脆性破坏的特性， 不宜用作承受冲击荷重的隧道衬砌 结构。
3．钢管片
优点是重量轻、强度高。 缺点是刚度小，耐锈蚀性差，需进行机械
加工以满足防水要求。成本昂贵，金属消 耗量大，国外在使用钢管片的同时，再在 其内浇注混凝土或钢筋混凝土内衬。