盾构隧道管片结构及工程应用
盾构法地铁隧道管片新型连接件技术应用研究
盾构法地铁隧道管片新型连接件技术应用研究毕湘利１ 柳 献２ 李文勇１ 曹伟飚４ 王秀志１ 陈 彪３（１．上海申通地铁集团有限公司，２０１１０３，上海；２．同济大学土木工程学院，２０００９２，上海；３．中铁一局集团有限公司，７１００５４，西安；４．上海市隧道工程轨道交通设计研究院，２００２３５，上海／／第一作者，正高级工程师）摘 要 盾构法隧道一般采用螺栓连接管片，具有管片生产简单、施工操作方便等特点，但存在接头连接精度较低、结构本体刚度较弱以及施工质量控制难等问题。
新型连接件的应用能提升盾构隧道管片的连接精度，保证成型隧道质量，是隧道管片连接件技术发展的方向。
介绍了地铁盾构隧道新型连接件的结构设计、结构力学性能试验、管片生产工艺、隧道施工工艺等方面的研究成果。
上海轨道交通１８号线示范工程实测数据表明：与传统螺栓连接的盾构隧道相比，新型连接件盾构隧道的各项施工质量控制指标均有明显改善，验证了采用新型连接件技术体系提高隧道成型质量的可行性。
关键词 地铁；盾构隧道；管片；新型连接件中图分类号 Ｕ４５５．４３ＤＯＩ：１０．１６０３７／ｊ．１００７－８６９ｘ．２０２０．０７．００１ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＮｅｗＣｏｎｎｅｃｔ ｉｎｇＳｅｇｍｅｎｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＭｅｔｒｏＳｈｉｅｌｄＴｕｎ ｎｅｌＢＩＸｉａｎｇｌｉ，ＬＩＵＸｉａｎ，ＬＩＷｅｎｙｏｎｇ，ＣＡＯＷｅｉｂｉａｏ，ＷＡＮＧＸｉｕｚｈｉ，ＣＨＥＮＢｉａｏＡｂｓｔｒａｃｔ Ｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｓａｄｏｐｔｂｏｌｔｓａｓｔｈｅｃｏｍｍｏｎｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｓｅｇｍｅｎｔｓ，ｗｈｉｃｈｆｅａｔｕｒｅｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｓｉｍｐｌｅｓｅｇｍｅｎｔｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｗｈｅｒｅａｓｔｈｅｙｒｉｓｅｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓｌｏｗａｃｃｕｒａｃｙｏｆｊｏｉｎｔｃｏｎ ｎｅｃｔｉｏｎ，ｗｅａｋｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｊｏｉｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｄｉｆｆｉｃｕｌｔｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｉｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｅｗｔｙｐｅｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｏｆｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｓｅｇｍｅｎｔｓａｎｄｅｎｓｕｒｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｆｏｒｍｅｄｔｕｎｎｅｌｓ，ｉｎａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｕｎｎｅｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｎｅｗｔｙｐｅｃｏｎｎｅｃｔｏｒｉｎｍｅｔｒｏｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌ，ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｔｅｓｔｓ，ｔｈｅｓｅｇｍｅｎｔｐｒｏ ｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｕｎｎｅｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｒｅｉｎ ｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＴｈｅｆｉｅｌｄｍｅａｓｕｒｅｄｄａｔａｉｎｔｈｅｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔｏｆＳｈａｎｇｈａｉｍｅｔｒｏＬｉｎｅ１８ｓｈｏｗｔｈａｔａｌｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ－ｑｕａｌｉｔｙｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｏｆｔｈｅｎｅｗｔｙｐｅｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｓａｒｅｓｉｇｎｉｆｉ ｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｏｓｅｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｂｏｌｔ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌｓ，ｖａｌｉｄａｔｉｎｇｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆａｐｐｌｙｉｎｇｎｅｗｃｏｎｎｅｃｔｏｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｓｙｓｔｅｍｔｏｅｌｅｖａｔｅｔｈｅｔｕｎｎｅｌｑｕａｌｉｔｙｕｐｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｍｅｔｒｏ；ｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌ；ｓｅｇｍｅｎｔ；ｎｅｗｃｏｎｎｅｃｔｏｒＦｉｒｓｔ ａｕｔｈｏｒ′ｓａｄｄｒｅｓｓ ＳｈａｎｇｈａｉＳｈｅｎｔｏｎｇＭｅｔｒｏＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，２０１１０３，Ｓｈａｎｇｈａｉ，Ｃｈｉｎａ０ 引言盾构法是地下工程隧道施工中的一种机械化施工方法，施工时掘进设备在地下进行暗挖掘进，施工过程的机械化和自动化程度都较高［１］。
【干货】盾构管片知识全面总结
【干货】盾构管片知识全面总结一、什么是盾构管片盾构机刀盘、盾壳的尺寸就是根据管片环的这几个参数来设计的。
整体的混凝土圆环是无法在隧道内运输、安装的。
解决方法就是将混凝土圆环分解成多块。
分解运输，洞内拼装。
这些块就是管片(segment)。
二、盾构管片分块1.管片是构成管片环的所有分块的统称，包括标准块(B)，邻接块(L)和封顶块(F)三类。
管片的分块数量因隧道直径（对应管片环的周长）的不同而不同。
原则就是不宜做得太大，以便于运输和安装。
其中，封顶块只有一块；邻接块分布在封顶块的两侧，有两块。
因此，分块数量的不同，实际是指标准块的数量不同。
2.为什么如此分块呢？想象一个竖放的圆筒，从上而下通过圆心像切蛋糕一样，简单地切割成几个等份的圆弧块不是更简单吗？也许最初大家确实是这么想的。
按这个思路我们继续想象下去，看看会发生什么呢：现在，将这个等份切割的圆筒扳倒平放（圆心的法线想象成隧道轴线）。
拿掉其中任意一块。
怎么拿？当然，是沿直径方向往外移动。
反之，向内是拿不掉的。
这是因为圆环的外周长比内周长大，每一份分得的外弧长也比内弧长要大。
同理，将这拿掉的一块再装回去的话，也只能是从外向内地“凑”上去。
拿掉一块的过程相当于隧道内的管片拼装过程的逆过程。
隧道施工时，人员的操作都是在隧道内部进行的。
你怎么将这最后的一块管片送到管片环外侧再由外向内地将这块管片凑到正确的安装位置呢？这显然是不行的。
为解决这个问题，技术人员采取了两种办法：（1）将认定为最后安装的一块管片的环向结合面（就是上面说的切割面）设计成内弧长，外弧短。
从而可以从内向外地安装管片。
相应的，与这块管片连接的左右两切割面设计成与之对应的坡面。
就是更大的内外弧差。
总之，严密贴合就行。
盾构发展的历史上，确曾有过这样的解决方法。
由于有更好的方案，这种设计国内基本上没人采用。
（2）细心的话，你可能会想到，将最后那一片从端头平滑地插进去不就解决了吗？完全正确，从端头可以插进去。
盾构工程专项施工方案(3篇)
第1篇一、工程概况本工程为城市轨道交通项目，采用盾构法施工。
工程总长度为X米，分为若干个区间，每个区间隧道长度不一。
工程地质条件复杂，涉及多种地层，包括粘土、砂土、砾石等。
地下管线密布，施工环境复杂。
二、施工目标1. 确保工程质量和安全，按期完成施工任务；2. 降低施工成本，提高施工效率；3. 保护环境，减少施工对周边环境的影响。
三、施工准备1. 组织准备：成立专项施工领导小组，负责施工方案的制定、实施和监督；2. 技术准备：收集工程地质资料，进行地质勘察，编制施工组织设计；3. 物资准备：采购盾构机、管片、钢筋、混凝土等施工材料；4. 人员准备：组织施工队伍，进行专业培训，提高施工技能。
四、施工方法1. 盾构始发：采用盾构机在始发井内组装，完成盾构机的调试和试运行；2. 盾构掘进：盾构机从始发井开始掘进，按照设计线路和施工组织设计进行；3. 管片拼装：在掘进过程中，及时拼装管片，确保隧道结构的稳定；4. 地层处理：根据地层条件，采取相应的地层处理措施，如注浆、加固等；5. 地下管线保护：在施工过程中，采取措施保护地下管线，如管线预埋、管线迁移等；6. 盾构接收：盾构机到达接收井，进行隧道结构的验收和移交。
五、施工安全措施1. 人员安全：加强施工人员的安全教育，严格执行安全操作规程；2. 设备安全：定期检查和维护施工设备，确保设备运行正常；3. 工程安全：加强施工过程中的监测和监控，及时发现和处理安全隐患；4. 环境保护：采取有效措施，减少施工对周边环境的影响。
六、施工进度安排1. 施工准备阶段：X个月；2. 盾构始发、掘进、管片拼装阶段：X个月；3. 地层处理、地下管线保护阶段：X个月；4. 盾构接收、隧道结构验收阶段：X个月。
七、施工质量控制1. 施工材料：严格按照设计要求，选用合格的施工材料；2. 施工工艺：严格执行施工工艺，确保施工质量；3. 监测与验收：对施工过程进行全程监测，及时发现和处理质量问题；4. 验收标准：按照国家标准和行业标准，对施工质量进行验收。
隧道工程的关键技术：钻爆法、盾构法等
01
隧道工程的基本概念与重要性
隧道工程的发展历程及现状
隧道工程的起源
• 早期的隧道工程主要用于矿产开 采和水利建设 • 随着交通运输的发展，隧道工程 逐渐应用于铁路、公路等领域 • 近年来，隧道工程在城市建设中 发挥着越来越重要的作用
隧道工程的技术进步
• 从最初的矿山法到现代的盾构法， 隧道工程的技术水平不断提高 • 钻爆法、盾构法、沉管法等隧道 施工方法的发展，为各种复杂地质 条件下的隧道建设提供了可能 • 隧道工程的支护、监测、通风等 技术也得到了不断完善
钻爆法的优点
• 施工方法简单，技术成熟，适用 于各种地质条件 • 工程造价相对较低，具有较高的 经济性 • 能够根据地质条件调整爆破参数， 控制施工进度和质量
钻爆法的缺点
• 施工过程中会产生噪音、粉尘等 污染，对环境造成一定影响 • 爆破过程中可能对周边建筑物和 地下管线产生影响 • 需要较多的劳动力，劳动强度较 大
• 交通隧道：如地铁、公路隧道等， 主要用于车辆和行人的通行 • 水利隧道：如水库、运河等，主 要用于水资源调度和输送 • 能源隧道：如电缆、管道等，主 要用于能源输送
• 隧道工程将向大型化、复杂化方 向发展 • 隧道工程将更加注重环保和可持 续性发展 • 隧道工程将采用更多先进技术， 提高施工效率和安全性
盾构法的优缺点及适用范围
盾构法的优点
盾构法的缺点
盾构法的适用范围
• 施工速度快，施工周期短，具有 较高的经济效益 • 对周边环境影响较小，减少了噪 音、粉尘等污染 • 能够适应复杂地质条件，具有较 高的安全性
• 盾构机设备投资较大，初期成本 较高 • 对施工技术和管理水平要求较高， 容易出现施工质量问题 • 需要较大的施工场地，对周边环 境要求较高
管片裂缝防治在某地铁隧道盾构掘进中的应用
２ ． ２ 盾 构姿 态
第３ ９卷 第 ２ ｌ 期 ２ ０ １ ３年 ７月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲ ＣＨＩ Ｔ ＥＣ Ｉ ＵＲＥ
Ｖ０ １ ． ３ ９ Ｎｏ ． ２ １
Ｊ ｕ １ ． ２ ０ １ ３
・１ ８ ９・
文章 编号 Ｉ １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ２ １ － ０ １ ８ ９ － ０ ２
摘
要： 对地铁隧道盾构掘进过 程中导致管片开裂 的原 因进行 了分析 ， 提 出了严格控制掘进参数 ， 保持盾构姿态 平稳等 防治 措施 ，
并结合 工程实例对其应用成果进行 了总结 ， 为今后 同类 工程 实践提供 了参 考。 关键词 ： 隧道 ， 盾构 ， 管片， 裂缝 ， 防治
中图分 类号 ： Ｕ ４ ５ ５ ． ４ ４ 文献标识码 ： Ａ
１ 工程 概况
无锡 市某地铁隧道 区间线路长 ８ ９ ５ ｍ， 双 向单 圆隧道 ， 轨线 中 心距 离 １ ６ ． ０ ０ｍ。隧道外 径为 ６ ２ ０ ０ｌ ａ ｉ Ｄ ＿ ， 内径 为 ５ ５ ０ ０ｍ ｍ， 厚 度为 ３ ５ ０ ｎ ｉ ｌ ｌ ｌ ， 隧道结构底板埋深约 １ ４ ． ５ ０ ｍ一 ２ ３ ． ０ ０ ｍ。管片衬砌 环由
０ 引言
压力过大或不 均匀 性 ， 以及管 片拼 接缝 引起 自身刚度 的不均 匀分
管Байду номын сангаас裂 缝或崩角部位 ， 有 不同程度 的渗漏水情况（ 见图３ ） 。
盾构机记录下的第 １ ４ 环 ～１ ２ ３ ８环 掘进 参数 显示 ， 盾构 机上
地铁 隧道 盾构 掘进过 程 中 ， 由于盾 构千 斤顶 推力 、 同步 注浆 ２ 管 片裂缝 的主导 影响 因素分 析 ４ ｍ ｍ， 左右千斤顶行程差最大 为 １ ９ ｍ ｌ ｎ ， 千 配等 因素影 响 ， 管片应力集 中区域 往往 出现 贯穿裂 缝 、 崩角现 象 ， 下千斤顶最大行程差 ３ 斤顶与管片最大夹角小于 １ 。 ， 最 大总推力 １ ５ ３ ７ ０ ｋ Ｎ， 上 下或左右 从而会导致管 片渗漏水 问题 。针对管片 裂缝 问题 ， 王 春征等 将裂 ５ ０ ｋ Ｎ， 千斤顶 最大 速度 为 ４ ２ ｍｍ ／ ｍ ｉ ｎ ， 且 缝按照温度裂缝 和收缩 裂缝 进行分类分 析 ， 从 管片 的生产环 节上 千斤顶最大压力 差为 ３ 盾 构机 掘进姿态表现为“ 蛇形线 ” 的特征。因此 ， 盾构千斤 顶总推 提出 了相应 的监管 和控 制措 施… 。刘鹏等利 用数值方 法 ， 强调了 姿态控制不 良是 造成 此次隧道管 片连续 出现裂缝现 象 的 土层 被扰动后所 引起 的塌 落拱效 应对 管片 的影 响 Ｊ 。姜敦灿 分 力 过大 、 重要影 响因素。然而 ， 管片 作为 隧道结 构 的主要 受力 单元 ， 其 受 析了在砂性土层条 件下 ， 盾 构始 发 、 转弯等 阶段 可能 造成 管 片裂
【精品】盾构隧道管片详细设计研究
盾构隧道管片详细设计研究盾构隧道管片详细设计研究盾构隧道管片详细设计研究摘要：盾构隧道管片的详细设计国内目前尚无规范可遵循，然而，此项工作却是盾构隧道结构设计中极为关键的一环,其设计是否合理，直接关系到工程的安全、造价及使用。
通过对国内轨道交通工程常用盾构管片细部尺寸的研究及归纳，本文详细论述了各尺寸的设计方法及注意事项，包括结构形式、分块方案、拼装方式、连接形式、接缝设计、手孔设计等内容。
关键词：盾构隧道；管片结构；分块方案；接缝；螺栓；中图分类号：U452.1+3 文献标识码：A文章编号：、概述盾构法施工的隧道在我国地铁、铁路、公路、水利等行业应用的越来越广泛，并取得了良好的经济和社会效益。
但是关于盾构隧道管片的详细设计国内目前尚无规范可遵循，很多设计单位是根据设备厂商所提供的方法进行设计,更多的则是采用模仿。
然而，此项工作却是盾构隧道结构设计中极为关键的一环,其设计是否合理，直接关系到工程的安全、造价及使用,因此，很有必要对盾构管片详细设计进行研究及归纳。
、盾构管片详细设计的内容盾构管片详细设计包括的主要内容有如下几方面：确定隧道内部尺寸、管片结构形式、管片厚度、宽度、分块方案、拼装方式、楔形量、连接方式、防水设计、管片接缝张开量、榫槽的设置、管片螺栓设计、管片手孔设计等。
上述项目基本涵盖了盾构管片详细设计的内容，既以上项目确定后，管片的设计工作也就完成了。
、盾构管片详细设计的主要内容盾构隧道内轮廓对于地铁隧道，由建筑限界和车辆限界决定；对于铁路隧道，出了考虑建筑限界外，还要考虑空气动力学、救援通道、各种附属设施等；对于公路隧道，由车流量和车道数目决定。
另外盾构隧道内径空的确定，还需要考虑施工误差、测量误差、设计拟合误差、不均匀沉降等因素。
目前国内地铁大部分均采用A1型车辆，对应的盾构隧道建筑限界为5200mm[1]。
施工误差、测量误差、设计拟合误差一般考虑50～100mm,不均匀沉降一般考虑50mm，因此地铁盾构隧道内径一般为5400mm，如北京地铁、广州地铁、西安地铁、成都地铁等；也有采用直径为5500mm的情况，如上海地铁、宁波地铁、天津地铁等。
盾构隧道管片排版总结
管片选型与排版区间盾构结构为预制钢筋混凝土环形管片,外径6200mm,内径5500mm,厚度350mm,宽度1200mm.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：△=Dm+nB/nR ①D-管片外径,m: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=300m计算,楔形量△=37.2mm,楔形角β=°.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450m南门路到团结桥区间曲线半径值,拟合轴线弧长270m,需用总楔形量计算如下：β=L/R= ②△总=R+D/2β-R-D/2β=3720mm 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-n1B/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1.3）管片实际拼装位置排版管片拼装采用错缝拼装.1、管片点位整体排版由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.比如某区间,第325、326环是联络通道,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2、根据盾构姿态选用管片盾构机是依靠推力油缸顶推在管片上产生的反力向前掘进的,推力油缸按上、下、左、右四个方向分成四组,每一个掘进循环这四组油缸的行程的差值反应了盾构机与管片的平面位置之间的空间关系,可以看出下一个掘进循环盾尾间隙的变化趋势.当管片平面不垂直于盾构机轴线时,各组推进油缸的行程就会有差异,当这个差值过大时,推进油缸的推力就会在管片环的径向产生较大的分力,从而影响已拼装好的隧道管片以及掘进姿态.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4mm时,就应该拼装转弯环来进行纠编.通过转弯环的调整左右与上下的油缸行程差值就控制在3mm以内,有利于盾构掘进及保护管片不受破坏.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束.管片要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,管片的选型要适应盾构机的姿态.根据盾构机姿态选管片的计算方法如下：假定推进油缸行程：上：1850 mm 下：1830 mm左：1820 mm 右：1840 mm铰接油缸行程上：80 mm 下：70 mm左：62 mm 右：75 mm盾尾间隙：上：65 mm 下：80 mm 左：60 mm 右：90 mm因推进油缸、铰接油缸安装在中盾上,反力支座在同一部位,所以推进油缸的行程差减去铰接油缸的行程差是管片要校正的偏移量.上下上减下：1850-1830-80-70=+10mm右左右减左：1840-1820-75-62=+7mm盾构机油缸的行程差大于5mm时,需要选楔型环,下一环所选楔型环管片的最大楔形量应处于右上方,管片走向应左向下,即要选左转环10点或右转环4点.如果盾尾和管片都处于真圆状态,上下盾尾间隙之和、及左右盾尾间隙之和分别等于150mm.所选管走向应使盾尾间隙趋于均等.盾尾间隙差：上下上减下： 65-80=-25mm右左右减左： 90-60=+30mm通过盾尾间隙判断,下一环管片走向应该是右下方,即选右转环11点或10点. 但行程差判断下一环管片走向应是左下方.综合考虑油缸行程差和盾尾间隙,管片应拼向下,或向右下方,那么只能从右转11点和10点两个里面选一个不通缝的点位.在进行管片选型的时候,只有盾尾间隙接近警戒值60mm时,才根据盾尾间隙选择管片.3、VMT系统选管片根据VMT系统程序中对各种相关因素的预先设定,程序会给所有后续管片进行评估,其中不利因素最少的一环会被选中.程序会沿已经计算好的纠偏曲线进行下一次模拟计算,预测第二环管片选型,即程序把预测的上一管环作为参考管环,进行下一管环顺序的计算.以下为VMT系统程序管片选择步骤：在一环掘进当中,主千顶的行程达到1700mm左右时,手动测量上一环管环的盾尾间隙.当掘进结束,推进油缸未收缩前,按相应格式把测的盾尾间隙输入程序,VMT系统就开始计算管片拼装点位.当计算结果出来后,接着操作人员应当检查上一环管片选型是否正确.如果其前面的操作无误,则此类管片应当是正确的.VMT系统会计算的结果显示在屏幕的中央.如果对建议的管环满意,则可选择按键“Build”,进行管片拼装.如果对建议的管环类型不满意,或现有管片的类型限制,则可对其进行更换.首先选择屏幕中央要被替换的管环,接着从右栏中选定希望用的管片类型.利用屏幕上的箭头执行替换操作.如果一个管环是通过这种方式手动改变的,则管环类型型号码的两边就会有标识.此时就会对纠偏曲线进行重新计算.如果管片类型选择错误,后续管片就呈现红色警告.管片选型、拼装是盾构施工关键环节,根据预排版确定曲线上转弯环数量,给施工指导,考虑到标准+楔形环使用时的不确定性,现场一定要备有左、右转弯环,保证盾构连续推进..。
城市地下空间盾构隧道穿越工程研究综述
城市地下空间盾构隧道穿越工程研究综述目录一、内容概览 (2)1. 研究背景与意义 (2)2. 国内外研究现状及发展趋势 (3)3. 研究内容与方法 (4)二、盾构隧道穿越工程基础理论 (6)1. 盾构隧道基本概念及分类 (8)2. 盾构隧道穿越工程原理 (9)3. 地下空间地质条件分析 (10)三、盾构隧道设计与施工技术 (11)1. 盾构隧道设计理论及方法 (13)1.1 设计原则及设计参数 (14)1.2 结构设计计算方法 (16)2. 盾构施工技术 (17)2.1 盾构施工流程 (19)2.2 关键施工技术研究 (20)四、盾构隧道施工环境问题研究 (21)1. 施工环境影响分析 (23)2. 环境问题产生机理 (24)3. 环境问题应对措施 (25)五、盾构隧道穿越复杂地质条件研究 (26)1. 复杂地质条件分类及特点 (27)2. 穿越复杂地质条件的技术方法 (28)3. 案例分析 (29)六、盾构隧道施工风险管理研究 (30)1. 风险管理流程及内容 (32)2. 风险评估方法 (33)3. 风险控制措施 (34)七、城市地下空间盾构隧道发展前景展望 (36)1. 技术发展趋向 (37)2. 智能化与信息化发展 (38)八、结论 (39)一、内容概览随着城市化进程的加速，城市地下空间的开发日益成为城市规划的重要组成部分。
盾构隧道作为城市地下空间开发的一种重要手段，其穿越工程在技术上和经济效益上都具有重要意义。
本文旨在对近年来城市地下空间盾构隧道穿越工程的研究进行综述，以期为相关领域的研究和实践提供参考。
本文首先介绍了盾构隧道的基本概念和特点，以及其在城市地下空间开发中的应用现状。
文章重点分析了盾构隧道穿越工程中的关键技术问题，包括盾构机选型与设计、盾构隧道结构设计与施工、盾构隧道穿越过程中的地质条件评价与处理等。
还对盾构隧道穿越工程的经济效益和社会影响进行了探讨。
通过对现有文献的分析和总结，本文指出了当前城市地下空间盾构隧道穿越工程研究中存在的主要问题和挑战，如缺乏系统性的理论支持、缺乏针对特定地层和环境的深入研究等。
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盾构隧道管片结构及工程应用
发表时间：2019-07-29T15:04:13.797Z 来源：《防护工程》2019年8期作者：程国忠
[导读] 虽然城市化发展给人们生活带来越来越便利的条件，也在一定程度上改善了人们的物质生活，但是不能无限度的开发城市空间资源。
黑龙江省龙建路桥第二工程有限公司黑龙江安达 151400
摘要：城市化建设会占用一定的土地资源，但是土地资源是有限的，大面积的开发与利用后，已经趋于饱和状态，基于此，人们逐渐将目光集中于地下空间。
盾构法具备十分优越的性能，对城市基础建设有积极意义，也可加快地下空间大规模建设的速度，无论是在技术上，还是在理论上，盾构隧道工法都可逐渐体现出自身的特征与优势。
但是因地下工程自身特征的影响，盾构隧道模型并不完善，需要进行大力度的深化。
关键词：盾构隧道；管片接头；管片结构
越来越多的人选择进入城市，急剧膨胀的城市人口带来严重的资源、能源消耗，还有环境污染，突出表现为大气污染、噪声污染以及城市环境恶化等。
城市地表资源的可开发建设空间，伴随着城市建设的扩大而不断缩小。
地铁具备大运量、小污染的特征，大面积应用于城市建设中。
目前，主要利用明挖以及暗挖两种方法修建地铁隧道，盾构法属暗挖法，是暗挖法的重要分支。
因此，我们有必要对盾构隧道管片结构以及工程的应用进行探究。
一、盾构法的发展现状
1.计算模型
建设初期，一般工程都是凭借经验设计并建设隧道，完全没有可靠理论依据。
隧道结构设计计算理论是由多种地面结构计算理论融合而来，经过不断的摸索与实践，人们才逐步掌握了地下结构的特点。
因社会以及科学技术的发展，越来越多的新型技术与设备涌现于地下工程结构中。
先进的电子计算机技术，使得岩土介质力学特性的计算成为可能，逐步明确了结构材料之间的作用与规律。
现有的隧道结构设计模型主要分为连续体和不连续体模型、作用-反作用模型、收敛-约束模型、工程类比法四种，这是基于国际标准对隧道结构设计模型进行的分类。
同样，我国学者也对隧道设计模型进行了分类，分类结果为以下四种，分别为经验类比模型、荷载-结构模型、地层-结构模型、收敛-限制模型。
由此可以看出，我国在分类地下结构时，与国际上的原理基本一致，这给我国隧道设计工作指明了方向，提供了有价值的借鉴。
2.管片接头
现有的隧道衬砌可分为以下两种，分别为装配式衬砌以及整体式衬砌。
二者之间存在一定的相似性，也存在明显的差异。
装配式衬砌要想实现隧道衬砌的整体性，需要配合使用一定数量的管片接头，这些管片接头在类型上有所差异。
管片接头具有方便运输以及拼装的重要作用，对隧道建设的顺利开展有积极意义。
但是管片街接头也存在细节上的问题，因大面积连接，管片衬砌的整体性受到一定的破坏，给衬砌环整体刚度的提升带来不利影响，严重时可能引发受力或者变形问题。
如何构建接头作用的衬砌隧道模型，是现阶段各专家以及学者研究的重点问题。
3.土体抗力
（1）假定弹性抗力法
受到外荷载作用后，地下衬砌结构会发生一定的变形。
这也是引发趁其周围岩体出现反作用的重要因素。
地下结构衬砌与周围岩体一起构成一个完整的系统，二者之间相互影响，相互作用。
（2）试验与数值模拟
一般情况下，我们会利用模型试验或者有限元技术，对土体-隧道结构的共同作用进行研究，如今，这两种方法在研究时带有明显的集中性，越来越多的人将目光集中于盾构隧道横向研究方面，但是很少有人涉及到纵向共同作用方面的研究。
因此，必须引起工作人员的重视。
围绕隧道的不同工况，深入分析隧道上部土的压力，明确衬砌应力分布的规律，为工程的顺利开展打好基础。
二、盾构隧道管片结构的应用研究
可将管片离散化作为依据，划分盾构隧道结构计算模型，划分结果为直梁型式和曲梁型式两种，相对于前者来说，曲梁形式是一种极为特殊的形式。
按照管片接头处理方式划分盾构隧道结构计算模型，可以获得完全不同的结果，分别为均质圆环、弹簧元以及接头元等形式。
在内力分析以及其他因素的共同影响下，盾构隧道内力计算结果的准确性受到一定的破坏，需要注意的是，土层荷载以及结构等都会给盾构结构设计的准确性带来一定的难度。
因此，对盾构隧道结构计算模型特点以及工程适用性进行的研究显得格外重要。
1.工程概况
本实例采用一号线区间隧道中的土体参数进行计算，隧道外径6.0m，内径5.4m，隧道宽度为1.2m，管片厚度为0.3m，计算中取覆土厚度为9.0m。
隧道周围土层主要有杂填土素土层、淤泥质土层、粉质粘土层、淤泥质粉质粘土层等，区间隧道衬砌结构采用通用管片拼装而成，混凝土标号为C50，每环衬砌由6块管片组成，每环设纵向螺栓10根，环向螺栓12根，采用曙光软件中盾构隧道计算模块分别按照均质圆环模型、弹性铰圆环模型及双环梁-弹簧模型进行计算。
2.析解模型与数值方法的对比分析
我们分别针对三种直径的盾构隧道进行计算分析，即隧道直径取6.0米，8.0米和10.0米，衬砌厚度为0.3米，隧道埋深9.0米。
采用ABAQUS有限元程序对相同条件下三种不同直径的盾构隧道内力进行了数值模拟计算。
由于隧道纵向尺寸远大于环向截面尺寸，且沿纵向截面形式不变，因此简化为平面应变问题进行求解。
本模型中，隧道顶拱距离模型上表面9.0米，整个模型横向尺寸为60.0米，竖向尺寸46.8米，衬砌采用梁单元模拟。
其中弹性模量E=34500N/mm2，混凝土容重r=25.0kN/m3。
首先，从总体上看，应用本文推导的计算模型进行计算，同时与惯用计算法和数值模拟法两种计算方法在同一工况下的计算结果进行对比分析，计算结果表明：考虑接头刚度影响和抗力分布变化计算模型计算的盾构隧道衬砌内力的变化趋势和惯用计算法所得结果基本一致。
此外，还与数值模拟方法的计算结果具有同样的变化规律，三种方法的计算结果变化趋势相吻合。
其次，从计算结果中可以得出，当直径为6.0米时，本文所提出的计算模型和惯用法计算的计算结果及数值方法所得计算结果总体变化趋势一致，本文提出的计算模型与数值模拟对比中，两者最大正弯矩相差32.7%，最大轴力相差14.8%。
当直径为10.0米时，考虑接头影响和抗力分布计算方法与数值模拟结果中最大正弯矩和最大轴力相差为4.3%和10.5%，而此时惯用法计算结果与数值模拟结果相差分别为
13.8%和8.7%；由此可以得出，本文所提出的考虑接头影响和抗力分布变化计算方法虽在计算结果上与数值方法有差距，但此计算方法在客观上是合理的，特别是在随着隧道直径增大的情况下，所得弯矩计算值与数值模拟计算结果更具一致性。
结语：
虽然城市化发展给人们生活带来越来越便利的条件，也在一定程度上改善了人们的物质生活，但是不能无限度的开发城市空间资源。
盾构法的性能十分优越，在大量地下工程建设过程中，都可逐步体现出自身具备的优势。
盾构法对城市地下空间建设有积极意义。
同样的，城市地下建设也在不断完善盾构法的技术与理论体系，二者之间相辅相成。
基于此，我们需要对更合理的计算模型进行探究，用以完善盾构隧道的力学性态以及几何特征。
参考文献：
[1]郭瑞，何川，方勇.膨胀土地层中盾构隧道管片结构受力分析与对策研究[J].现代隧道技术，2010，47（6）：17-22.
[2]杨雨冰，谢雄耀.基于断裂力学的盾构隧道管片结构开裂破损机制探讨[J].岩石力学与工程学报，2015（10）：2114-2124.。