管片选型.docVIP

隧道盾构法施工中的管片选型 盾构法施工作为现代隧道施工比较先进的科学的方法，具有对围岩扰动小、速度快、作业安全、建成后投入运行早等优点。 在盾构法施工中采用预制钢筋砼块（管片）做为永久支护，或永久支护的一部分。目前常用的是将管片分为左、右转弯环和标准环三种类型。管片生产可以由专门从事砼制品的厂家提前制作，从而缩小施工用地、加快施工速度，特别对于城市中昂贵的地价、工期相对较短具有重大的意义，同时也使施工工厂化成为可能。 笔者根据从事盾构施工的经验和心得体会，对盾构施工中管片选型问题进行一下讨论。 管片与隧道线路 隧道设计线路的特征决定了管片拼装成环后横断面的走向，同时也在总量上限制了管片在一个施工合同中的类型分布。 曲线地段 曲线地段应根据线路的曲线要素、纵向坡度的大小、不同衬砌环的组合特征（楔形量、锥度、偏移量等）来决定要安装的管片类型。 线路所要求提供的圆心角： α＝180L／πR 式中：L—一段线路中心线的长度； R—线路曲线半径。 K块（封顶块）不同位置时管片锥度的计算： β＝2arctg(δ×cosθ／2D) 式中: β—管片成环后的锥度。标准环为0。 δ—转弯环楔形量，即转弯环管片12：00时 水平方向内外宽度差。 D—管片外径。 θ—K块所在位置对应的角度。 K块位置 10：00 11：00 12：00 1：00 2：00 θ 72° 36° 0° -36° -72° 我们追求的是X环不同类型及封顶块的组合提供的锥度β′和X环管片长线路所需要的圆心角α相等的X环不同类型的组合，管片选型时应按这种组合为基准来实施。 如广州地铁二号线越三区间隧道盾构工程中左转弯曲线：R=399.863m, δ=50mm, D=6000mm, 通过计算L12+T+L1+T为最佳组合。（备注：L12为左转弯12：00，T为标准环，装L1是满足线路为下坡及管片环与环间错缝拼装的要求。） 直线地段 直线地段原则上装标准环，只是在适当的时候靠转弯环来完成线路的纵向坡度，以及调整盾构机掘进过程中偏移中线的纠偏量。 管片与盾构机姿态 盾构机姿态决定管片选型 盾构机姿态在某种程度上决定了管片选型。我们在选择要安装的管片类型时，一定要考虑盾构机的趋势、盾构机偏移中线在水平和竖直方向的程度，以及计划要在以后几环中调整盾构机到隧道中心线上。 比如盾构机竖直方向偏移中线16mm，每环L10使下一环向下低头4mm,则最少需要4环L10才能调整过来,但此时一定还要同线路的水平特性、盾构机俯仰趋势等相结合。 管片影响盾构机掘进 在盾构施工过程中，我们注意到管片在某种程度上也会影响盾构机向前掘进的。如果盾构机在左右或上下油缸行程差很大，使盾构机趋势过大甚至偏离中心，且使推进油缸的撑靴不能和管片紧密面接触而形成线接触，从而导致盾构机推力不能完全发挥，进一步影响推进速度。同时要完美地控制盾构沿隧道中线掘进是不容易的，也就是说，盾构机一直和隧道中线成一定的角度向前推进，而且使推力在管片上分解出一个接近于径向的分力，然后通过管片及连接螺栓传递到后一环甚至后几环，当此分力超过了管片砼的抗剪极限时，管片就要破损。在实际的施工中，这种情况发生的很多。 在施工中盾构机推进过程中油缸行程差过大，也是造成小半径曲线隧道和隧道超挖过大的一个重要原因，使隧道背衬注浆在管片四周厚度不均，地层下沉，防水困难等。 所以在管片选型时要尽可能地缩小油缸行程差，并且考虑每掘进完一环线路所形成的油缸行程差，做到预测下几环的管片类型。 盾尾与管片选型 管片安装是在盾尾壳体的支护下完成，安装完的管片应该处于盾尾的正中央，也就是说，管片外壁和盾尾内壁之间的孔隙是匀均的。所以盾尾姿态也限制了管片选型。盾尾一般如下图： 如果管处片选型不注意盾尾姿态，使盾尾间隙≤a,则盾尾就要擦着管片,使盾构在掘进的过程中摩擦力增大,降低掘进速度,严重时压破管片边角甚至整环管片。 盾尾和盾构机中体连接的铰接油缸的不均匀伸缩，是造成盾尾间隙不均匀的直接原因。施工过程中一定要时刻观注着铰接油缸行程差，过大时要在限界范围内指导主司机向有利的方向偏移，使盾尾顺应管片，有必要时可以人工手动控制，接回油缸。 管片成圆度不好也会导致盾尾间隙不均匀。这就要在管片选型时，尽可能平缓地过度到最佳状态，安装管片时按规程及时的上好连接螺栓，为下一环管片的选型和安装创造条件。 工程地质与管片选型 刀盘范围内地质软硬不均，掘进不易控制方向，甚至盾构机产生“低头”或“抬头”现象，使掘进偏移隧道中心线或盾尾偏斜，这样也直接影响到管片选型。在地质条件复杂特别是下软上硬的地质情况下要更周到的考虑管片选型。 盾构机操作司机与