盾构管片拼装过程中破裂现象的可靠度分析

　第2卷　第6期

地下空间与工程学报

Vol .2 2006年12月 Chinese Journal of Undergr ound Space and Engineering Dec .2006　

文章编号:167320836(2006)0620916205

盾构管片拼装过程中破裂现象的可靠度分析

3

董明钢,张　雷,姚海明,冯紫良

(同济大学地下建筑与工程系,上海　200092)

摘　要:对于盾构管片在拼装过程中常常发生的破裂现象,文章根据现场调查和有限元计

算,分析了引起盾构管片拼装过程中破裂的主要影响因素,建立了判断破裂发生的极限状态方程,并结合工程实例应用随机有限元技术计算了109种组合情况下的可靠度指标,获得了可靠度指标随各个随机变量标准差而变化的等值线分布规律。研究结果能够较好地对于目前工程中常见的管片施工开裂现象进行定量的解释。

关键词:可靠度;盾构;管片;破裂 中图分类号:T U348

文献标识码:A

Probab ility Ana lysis of the Seg m en t Crack i n g dur i n g L i n i n g

A sse m bly i n Sh i eld Tunnel Con structi on

(DONG M ing 2gang ,ZHANG Lei ,Y AO Hai 2m ing ,FE NG Zi 2liang )

(Geotechnical D epart m ent Tongji U niversity,Shanghai 200092,China )

Abstract:On the basis of the field investigati on in Shanghai and FE M,s o me main fact ors influencing the seg ment cracking during lining asse mbly are analyzed .After a si m p le,but meaningful li m ited equati on has been p r oposed,109work conditi ons are chosen f or the rep resentati on of the variety of the different co mpositi on of rando m variables and then relevant reliability indexes are co mputed by using st ochastic finite ele ment technique .The result obtained can be used t o ex p lain the pheno menon of lining seg ment cracking quantitatively and reas onably .

Keywords:reliability;shield -driven;seg ment;cracking

1　前言

随着盾构法施工在隧道建设中应用的日益广

泛,盾构法施工中所暴露出的一些问题也引起了工程技术人员的普遍关注,拼装过程中预制混凝土管片破裂的现象即为其中之一。管片开裂对盾构隧

道的质量影响很大,并最终影响隧道的安全性和耐久性。

上海某隧道在进行盾构法施工时,曾发现在拼装过程中部分预制管片破裂。据了解破裂部位多在管片的外侧,且以拱底的居多,具体破裂情况如图1所示。

图1　拱底破坏示意图

Fig .1　Seg ment cracking

3

收稿日期:2006208220(修改稿)

作者简介:董明钢(19722),男,山东泰安人,博士,主要从事岩土工程、地下空间与工程等领域的研究工作。E 2mail:

tjr om @hot m ail .com

总体而言,盾构预制管片开裂具有如下特点:

(1)大多数采用盾构法施工的隧道都发生过管片开裂现象,这是个较为普遍的问题;

(2)管片破裂是一种随机现象:一方面,对于整个隧道而言,只有一小部分预制管片发生开裂,大部分不发生破裂。另外一方面,即使管片的破裂位置(如拱底等)有一定规律可寻,但是在该位置也只是少数管片破裂,大部分管片工作正常;

(3)目前工程技术人员将盾构管片在拼装阶段开裂的可能因素总结为:总推力过大、千斤顶撑靴偏心或倾斜、盾壳或整圆器挤压、设计时对施工荷载考虑不足和管片养护不足等[1],但从本质而言,这些因素都不是确定不变的常量。

目前,工程技术人员已经对管片破裂现象进行了一些研究,但是对该现象的研究分析多以定性为主,定量的研究分析较少,尤其缺少基于随机理论的定量解释。本文结合工程实例,基于可靠度理论对管片在拼装过程中的破裂现象给出了定量的分析与解释。

2　可靠度计算准备

2.1　计算的假定

(1)平面应变假定:管片在拼装中的实际受力情况如图1a所示,按照图1b所示作纵向切面,近似地将管片的受力情况简化成一平面应变问题;

(2)屈服准则:根据现场情况,管片破裂全部发生在管片外侧的混凝土保护层部分,故该部分的素混凝土是研究的重点。由于素混凝土是一种脆性材料,可采用莫尔-库仑屈服准则来判断其是否破坏;

(3)计算区域:拼装管片时撑靴的推力作用在图1b的左边界上,离该边界较近的区域才是需要特别注意的部分,故沿管片宽度方向取其一半(750mm)作为计算区域;

(4)几何边界条件:在图2右边缘的各个节点上施加了水平和竖直两个方向的约束,其他部位自由;

(5)荷载假定:撑靴和管片之间具有较厚的特种橡胶垫层,该橡胶垫可起到缓冲作用,既便管片受力面不十分平整也不会产生应力集中。另外,撑靴与盾构千斤顶之间通过活络头连接,其自身具有一定的调节功能,当撑靴推进方向存在倾斜时,该连接机构可基本保证图2左侧面同时受力。因此,管片左边界的法向荷载可简化成一梯形分布的线荷载,其切向荷载可简化成一均布荷载。

另外,由于实际施工时,管片由4个撑靴将其推入设计位置,而每个撑靴的推力为150t,已远远大于管片的自重,故在进行计算分析时可忽略管片的重量。

2.2　计算参数

(1)网格划分:具体网格划分见图2,高480 mm,宽750mm。共有1236个八节点等参单元, 3893个节点,其中最上面和最下面各两行单元为混凝土保护层部分,其他单元为布筋部分。

(2)受力大小:每个撑靴的推力为150t,管片横截面4.522×0.48m2,故管片承受的平均静推力为(150×4)/(4.522×0.48)=276.42636(t/m2)≈2.76MPa。由于管片拼装时受到的力为冲击荷载且隧道的设计使用年限超过100年,故取荷载系数1.5。得p=2.76×1.5=4.14MPa。

(3)材料参数:混凝土保护层部分,由于本工程采用预制C50混凝土管片,按照混凝土规范(G B 50010-2002)中的规定,混凝土抗拉强度标准值2.64MPa,弹性模量E=3.45×104MPa,泊松比ν=0.2;对于其他布筋部分的单元,材料的抗拉强度取了一个较大的值,其他参数均按照规范选取

。

图2　网格划分图

Fig.2　Finite ele ment

mesh

图3　管片应力水平图

Fig.3　Stress level distributi on of a seg ment

719

2006年第6期 董明钢,等:盾构管片拼装过程中破裂现象的可靠度分析

2.3　确定随机变量

进行可靠度分析之前,首先要初步确定引起管片破裂的的主要随机变量,而后才能进行计算分析。就上文提到的工程实例而言,管片破裂可能同千斤顶推力的参数以及管片质量有关。因此,本部分在有限元试算过程中变动管片的受力情况和材料参数,寻找使管片在实际破裂部位的应力、应变产生较大变化乃至发生破坏的因素。根据计算结果有如下分析:

(1)当撑靴向管片施加均布法向推力:当推力大小为4.14MPa 时,管片没有塑性变形,该结果与现场大多数管片不破坏的现象相吻合。但是在图1b 所示破裂线的附近区域,应力水平同混凝土抗力水平较接近(如图3所示);另外,当将前述推力增加1.1倍时,管片有塑性应变产生,最大值为1.65×10

-6

,且塑性应变的梯度方向与现场观察到的

破裂线方向基本吻合,如图4所示;

(2),当其相对于管片中心的偏心距离为20mm 时,管片有

塑性应变产生,最大值为1.06×10-4

,如图5所示

;

图4　将计算截面左上角局部放大,千斤顶作用力

增大10%,发生塑性变形

Fig .4　Plastic defor mati on when the jack push

force enlarged by

10%

图5　将计算截面左上角局部放大,千斤顶作用力

向上偏心2c m,发生塑性变形

Fig .5　Plastic def or mati on when the eccentric distance

enlarged t o 2c m

(3)图4和图5中塑性应变最大的点基本重合;(4)将混凝土材料的抗拉强度降低10%,管

片有塑性应变产生,塑性变形图与图4基本一致。

(5)作用力倾斜对于图1b 所示破裂部位的应力应变影响不大,故认为相对于其他3个因素,作用力倾斜对管片破裂现象的影响不大。

以上分析表明:在拼装过程中,千斤顶的推力大小、偏心距离和混凝土抗拉强度确实与管片发生破裂有密切关系,故笔者确定这些随机变量作为下文可靠度计算的输入随机变量,并在计算中假设其概率分布类型为正态分布。3　构件可靠度计算3.1　确定破裂线

管片内部一点发生塑性屈服并不能断定管片破坏,而只有当管片内部产生一条贯通的破裂线时管片才会有破裂现象发生。因此,极限平衡方程必须能够描述一条破裂线的性质。

本文根据如下假设确定管片破裂线:①破裂线通过图4中的最大塑性应变点,②破裂线方向按照施工现场观察到的开裂方向,③破裂线由多条首尾连接的线段组成,每条线段的首尾与有限元网格节点重合。(虽然强制规定了假设③,事实上当有限元网格划分达到一定密度时,破裂线可接近于实际

情况。

)在实际计算时,笔者按照上述假设确定了几条破裂线进行试算,并最终采用了其中可靠度指标最小的一条破裂线进行分析。3.2　极限平衡方程

组成破裂线的各条线段长度不一定完全相同,为能够反映该特点,笔者在确定极限平衡方程时,将总屈服应力水平R 和总有效应力水平S 之差定义为该破裂线上各条线段上二者之差的权值Z,形式如下:

Z =R -S =

6

n

i =j

[σI ]-σi r

Δ

L i (1)

式中:n 为破裂线的所有分线段总数;[σi ]为第i

条分线段上的平均屈服应力水平;[σr

i ]为第i 条分

线段上的平均有效应力水平;R 为破裂线上的总抗力效应;S 为破裂线上的总作用力效应;ΔL i 为i 条

分线段的长度。

其中[σi ]和[σr

i ]分别可近似地取值为第i 条

分线段上两个端点(单元的节点)的σi 和σr

i 的平

均值。

8

19地下空间与工程学报 第2卷

3.3　随机变量的取值

首先,各随机变量的均值参照以往的研究成果,并按照本工程实例的现场情况确定;其次,为研究不同情况下可靠度指标的变化规律,各随机变量的标准差须在一较大范围内变动。具体取值见下表,共计算了109种组合情况:

表1　各个随机变量的均值和标准差

Table 1　D escr i pti on of ba si c rando m var i a bles

均值标准差

推力(MPa )4.140.414、0.621、0.828、1.035、1.242、1.449、1.656

偏心距离(mm )05、10、15、20、25、30、35、

40、45混凝土抗拉强度(MPa )2.64 1.132、0.264、0.396、0.528

作用力倾斜(°)0.50.5、1、3、5

由于随机变量的敏感系数是判定随机变量对可靠度指标贡献大小的参数,虽然本文2.1部分已

经得出“相对于其他3个因素,作用力倾斜对管片破裂现象的影响不大”的结论,但为证实该结论,在编制程序时仍将其作为一个随机变量输入。3.4　计算流程

在计算结构可靠指标β时,可采用了Fiesslur 提出的算法[2],[4]

,并通过计算机程序计算。具体的程序流程见图6。

图6　可靠度计算程序流程图

Fig .6　Fl ow chart of the reliability index calculati on

3.5　可靠度计算结果的整理与分析

经随机有限元计算,可得到与上文所述的109种工况对应的可靠度指标β、及各随机变量的敏感系数;而后根据各β计算结果,共绘制6张可靠度指标的等值线图(见图7～图12)。各随机变量的均值根据现场情况确定,现专门将从现场调查的各随机变量的标准差列于表2中,同时列出了计算得到的其相应的敏感度系数。

表2　较接近工程现场情况的随机变量取值及敏感度系数

Table 2　Represen t a ti ve va lues of rando m var i a bles and the i r sen siti ve coeff i c i en t

随机变量推力大小(MPa )

推力倾斜

推力偏心距离

混凝土抗拉强度(MPa )

均值4.140.5°0mm 2.64σ1.0350.5°20mm 0.264敏感度系数

-

0.6465936225

-0.0706870308

-0.6019868769

0.4631758180

从结果中可以看出:

(1)较接近本工程实例现场情况的各随机变量取值及计算得到的相应敏感度系数见表2,其拼装过程中的极限承载力可靠度指标β=3.337455。该值略高于《建筑结构可靠度设计统一标准G B 50068-2001》中关于次要构件脆性破坏的极限承

载力可靠度指标的规定3.2,而低于规范对于一般构件的可靠度指标规定3.7。可见,作为永久性的主要受力构件,管片在设计方面有所欠缺。

(2)表2同时列出了与该工况对应的各随机变量的敏感度系数,可以看到,推力倾斜的敏感系数约比其他三个敏感系数低一个数量级,本计算结果定量地说明了在本工程实例的实际施工条件下,作用力倾斜对管片破裂现象的影响不大;

(3)图10、11、12中,β曲线向右下方倾斜,但

图7　推力大小和混凝土抗拉强度变异系数的β图

Fig .7　Reliability index f or the jack pushing f orces and

the concrete tensile strength

倾斜角度不大。由此可知,对多种工况而言,撑靴

倾斜同管片在拼装过程中发生破裂有一定关系,但

9

192006年第6期 董明钢,等:盾构管片拼装过程中破裂现象的可靠度分析

图8　1/100撑靴偏心距离标准差和推力大小变异系数的β图

Fig .8　Reliability index f or the jack pushing f orces

and

eccentric distances

图9　1/100撑靴偏心距离标准差和和混凝土抗拉强度

变易系数的β图

Fg .9　Reliability index f or eccentric distances and

the concrete tensile strength

图10　1/20撑靴倾斜角度标准差和推力大小变异系数的β图

Fig .10　Reliability index for the jack pushing f orces and

its inclinati on

是相比其他3个因素而言其所起的作用较小;

(4)表2中撑靴偏心距离和推力大小的敏感系数比较接近,定量地说明了二者对管片破裂所起的作用相差不大;另外由图8中的β曲线基本都呈45°方向也可得到类似结论;

(5)由图9可知,当撑靴的偏心距离由20mm 减少到10mm 时,管片的可靠度指标由3.31迅速提高到4.13,这说明减少偏心距离将可以有效的

避免管片破裂现象的发生;

图11　1/100撑靴倾斜角度标准差和和混凝土抗拉强度

变易系数的β图

Fig .11　Reliability index f or the jack pushing f orces inclinati on and inclinati on

and its eccentric distance

图12　1/20撑靴倾斜角度变异系数和撑靴偏心距离

标准差的β图

Fig .12　Reliability index f or the jack pushing f orces

and the eccentric distance

(下转第925页)

029地下空间与工程学报 第2卷

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(上接第920页)

4　结论

对于盾构预制管片在拼装过程中保护层的破裂现象,本文阐述了运用随机有限元对其进行可靠度分析的原理和实施过程。综合全文,似可得出以下几点结论:

(1)本文应用随机有限元分析了盾构管片拼装过程中的破裂现象,所得到的结果能够较好地解释目前工程中常见的管片开裂现象;

(2)撑靴推力大小、撑靴偏心距离和混凝土抗拉强度是引起预制盾构管片在拼装过程中破裂的主要因素;

(3)文章中给出了各随机变量的变异系数对可靠度指标的影响图,对盾构隧道施工过程中管片开裂的控制有一定参考意义;

(4)本文所采用的方法可用于风险评估和工程鉴定,具有较强的实用性。

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529

2006年第6期 朱昌星,等:锦屏深埋长大引水隧洞围岩蠕变特性仿真分析

盾构管片的选型和拼装2018.6

管片的选型和拼装（2018年6月） 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、管片选型如何符合隧道设计线路 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） 式中： θ——转弯环的偏转角 δ——转弯环的最大楔型量的一半 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——缓和曲线偏角 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） 式中： L——段线路中心线的长度 R——曲线半径 而θ=α，将之代入的到L=6.33m，所以在圆曲线上每隔6.33m一个转弯环（N=6.33/1.5=4.2环，即平均4.2环一个转弯环）。经过实际计算，在缓和曲线上，也近似于6m一个转弯环。 2、管片选型要符合盾构机的姿态 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制。管片平面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，管片的选型要适宜盾构机的姿态，尤其在曲线段掘进时更要注意。 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，每套管模每天能生产两环管片。为了满足每天掘进8~9环的进度要求，用转弯环代替标准环，例如用一套左转环和一套右转环来代替两个标准环。 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。 盾尾间隙是管片选型的一个重要的一个重要依据。如果盾尾间隙过

盾构管片拼装施工技术

盾构管片拼装施工技术文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

一、管片拼装工艺流程 盾构管片拼装的施工流程： 二、管片安装施工要点 1、盾构管片现场验收 管片到达施工场地后，进场验收，主要的检验项目有：管片出厂合格证是否齐全有效；管片外表是否清洁；止水条、缓冲垫是否贴牢完好；管片标识（包括管片型号、模具编号、生产日期、生产厂家、合格状态）是否齐全和完整；管片是否有崩角、破损、砂眼或裂缝等；吊装孔螺栓孔是否完好，孔内是否有异物。然后由地面工程师对进场管片负责签收，并对每环管片做好标识，做到有据可查。卸货后由地面工班黏贴止水条。 2、管片拼装施工措施 管片拼装是盾构法施工的重要环节，其拼装质量的好坏不仅直接关系到成洞的质量，而且对盾构机能否继续顺利推进有着直接的影响。因此，管片在拼装前仍要进行一次检查，再次确认管片种类正确、质量完好无缺和密封垫黏结无脱落，管片的吊装孔预埋位置正确，封堵盖完好无损，以及其他主要预埋件和混凝土的握裹牢固，管片接头使用的螺栓、螺母、垫圈、螺栓防水用密封垫等附件准备齐全后，才允许拼装。每环管片拼装结束后要及时拧紧各个方向的螺栓，且在该环脱出盾尾后再次拧紧。 3、管片的堆放运输

管片出厂前逐片进行尺寸、外观的检测，不合格者不允许出厂。外观的检测内容有：管片表面光洁平整，无蜂窝、露筋，无裂痕、缺角，无气、水泡，无水泥浆等杂物；灌浆孔螺栓套管完整。安装位置正确。对于轻微的缺陷进行处理，止水带附近不允许有缺陷。 达到龄期并检验合格的管片有计划地由平板车运到施工现场。管片运输时其间用垫木垫实，以免使管片产生有害裂纹，或棱线部分被碰坏。 管片到达现场后由龙门吊卸到专门的管片堆放区。管片堆放区应选择适当，以免因其自重造成场所不均匀沉降和垫木变形产生异常的应力而破裂。在卸之前对管片进行逐一的外观检测，不符合要求（裂缝、破损、无标志等）的管片立即退回。 4、管片吊放及隧道内运输 管片下井采用龙门吊进行。洞内运输采用电瓶车牵引管片车运输。管片车上的管片堆放有序，堆放次序依据管片安装顺序摆放。 管片运到盾构机附近后，由管片吊装机卸到管片喂片机，然后送到管片安装机工作范围内，按照从下到上依次安装到相应位置上。当最后一块插入块安装紧固后，一环管片即安装完毕，可以进行下一环的掘进。 5、管片拼装 管片拼装时采用错缝拼装方式，先拼装底部标准块，然后按左右对称顺序逐块拼装两侧的标准块和邻接块，最后拼装封顶块。封顶块拼装时先搭接2/3环宽，径向推上，再纵向插入。 管片拼装过程如下： 1）用管片拼装机将管片吊起，沿吊机梁移动到盾尾位置。 2）拼装前彻底清除盾壳安装部位的垃圾和积水，同时必须注意管片的定位精确，尤其第一环要做到居中安放。 3）管片拼装采取自下而上的原则，由下部开始，先装底部标准块（或邻接块），再对称安装标准块和邻接块，最后安装封顶块，封顶块安装时，先径向搭接2/3，径向推上，然后纵向插入

盾构管片计算方法研究

盾构管片计算方法研究 摘要：随着我国经济发展,各大中大城市建造大规模的公路、过江隧道及城市地铁隧道,盾构隧道由于其地层适应性强、施工便利、节约地下空间资源、降低工程造价，最大限度地减少对城市其他设施的影响等方面的独到的优势而逐渐在地铁、市政等工程建设中得到广泛应用。本文结合某盾构隧道工程情况，对盾构管片计算方法进行研究分析，以期对行业发展有所参考意义。 关键词：盾构轨道；管片计算；自由变形圆环法；弹性地基梁法 1、引言 近年来,我国开始了大规模的公路过江隧道及城市地铁隧道的建设工作。由于盾构隧道施工技术可以最大限度地减少对城市其他设施的影响,所以正逐渐成为地铁隧道施工的主流技术。在我国,上海是较早使用盾构隧道施工技术的城市,北京、广州、南京、深圳等城市在地铁施工中开始使用盾构技术,盾构技术是一项正在兴起的新技术。对于这一新技术的应用,存在着机械、设计、施工等多方面的问题,而本文主要是针对管片计算方法的问题进行了一些分析研究。管片设计是盾构隧道结构设计中比较关键的一环,管片设计的成败直接关系到工程的安全、造价及使用,关于盾构隧道管片设计方法,由于国内尚无统一的设计规范,很多设计、施工单位根据机械制造商(国外厂商)所提供的方法进行设计,有的情况下是凭借上海等地铁盾构隧道实例进行模仿设计。 2、主要研究内容 本文采用多种研究方法，对盾构隧道结构计算模型、各项计算参数的敏感性以及盾构隧道纵向结构计算进行了系统研究。主要内容如下： （1）针对荷载-结构模型中不同断面和不同地质条件下的垂直土压力取值及拱肩土压力、水压力作用方式等，分析了不同条件下盾构隧道的力学特征。 （2）分别对荷载-结构模型中衬砌结构对土层侧压力系数、地层抗力系数及管片接头刚度的敏感性以及连续介质模型中衬砌结构对地层弹性模量、泊松比、荷载释放系数、衬砌环刚度有效率等计算参数的敏感性进行了研究，并对各参数的取值方法和取值范围进行研究。 （3）通过对不同的盾构隧道管片分块及环宽进行力学计算，分析不同盾构管片分块方案及环宽对隧道内力的影响。

盾构施工管片拼装质量技术交底

技术交底记录 交底内容: 一、工程概况 成都地铁7号线8标区间盾构工程已于 2014年6月1日开始始发,管片外径为6m 内径为 5.4m,幅宽1.5m,厚度为0.3m,楔形量38mm每环由6片管片组成，其中三块标准块，两块邻接块，一块封顶块；管片混凝土强度等级为C50,抗渗等级不小于P10, 由负8环开始拼装。 二、管片施工整体概况 1、盾构管片现场验收 管片到达施工场地后，进场验收，主要的检验项目有：管片出厂合格证是否齐全有效；管片外表是否清洁；止水条、缓冲垫是否贴牢完好；管片标识（包括管片型号、模具编号、生产日期、生产厂家、合格状态）是否齐全和完整；管片是否有崩角、破损、砂眼或裂缝等；吊装孔螺栓孔是否完好，孔内是否有异物。然后由地面工程师对进场管片负责签收，并对每环管片做好标识，做到有据可查。卸货后由地面工班黏贴止水条。 2、盾构管片拼装施工流程 盾构管片拼装的施工流程：管片进场检查f粘贴防水材料f由技术人员和质检员检

查防水材料粘贴情况-吊装下井一电瓶车将管片运至盾尾-盾尾清理一缩回安装位置油缸一管片就位T拼装管片一管片螺栓连接一管片脱离盾尾后一二次紧固螺栓。 3、管片拼装施工措施 管片拼装是盾构法施工的重要环节，其拼装质量的好坏不仅直接关系到成洞的质量，而且对盾构机能否继续顺利推进有着直接的影响。因此，管片在拼装前仍要进行一次检查，再次确认管片种类正确、质量完好无缺和密封垫黏结无脱落，管片的吊装孔预埋位置正确，封堵盖完好无损，以及其他主要预埋件和混凝土的握裹牢固，管片接头使用的螺栓、螺母、垫圈、螺栓防水用密封垫等附件准备齐全后，才允许拼装。每环管片拼装结束后要及时拧紧各个方向的螺栓，且在该环脱出盾尾后再次拧紧。 4、管片的堆放运输 管片出厂前逐片进行尺寸、外观的检测，不合格者不允许进厂。外观的检测内容有：管片表面光洁平整，无蜂窝、露筋，无裂痕、缺角，无气、水泡，无水泥浆等杂物；灌浆孔螺栓套管完整。安装位置正确。对于轻微的缺陷进行修饰，止水带附近不允许有缺陷。 达到龄期并检验合格的管片有计划地由平板车运到施工现场。管片运输时其间用垫 木垫实，以免使管片产生有害裂纹，或棱线部分被碰坏。 管片到达现场后由龙门吊卸到专门的管片堆放区。管片堆放区应选择适当，以免因其自重造成场所不均匀沉降和垫木变形而产生异常的应力而破裂。在卸之前对管片进行逐一的外观检测，不符合要求（裂缝、破损、无标志等）的管片立即退回。 管片下井采用龙门吊进行。洞内运输采用电瓶车牵引管片车运输。管片车上的管片堆放有序，堆放次序是依据管片安装顺序

盾构隧道管片拼装技术样本

盾构隧道管片拼装技术 【内容提要】经过广州轨道交通四号线大学城专线【仑头～大学城盾构区间】隧道管片选型的实践, 详细的介绍了广州地铁施工中的管片拼装技术。 【关键词】管片拼装盾构姿态盾尾间隙转弯环楔形量 1、工程概况 广州轨道交通四号线大学城专线【仑头～大学城盾构区间】土建工程, 北起仑头后底岗盾构始发井, 经仑头村穿越仑头海至官洲岛, 经过官洲站后经官洲村、官洲河等地, 至大学城结束, 区间隧道为单孔双线隧道, 总长为2826.5m, 其中盾构法区间隧道为2301.3m, 区间包括7个联络通道、 2个废水泵房。 本区段共有两处曲线, 第一处曲线半径R为800m, 曲线长度为691.242m, 转向角а为43°25′08″; 第二处曲线半径R为450m, 曲线长度为259.359m, 转向角а为24°06′36″; 该区间曲线总长为950.601m, 占盾构隧道总长的41.31％。区间隧道设计为”V”形坡, 其坡度依次为: 27.75‰( 长540m, 下坡) 、 4.08‰( 长350m, 上坡) 、37‰( 长470m, 上坡) 、 24.5‰( 长350m, 下坡) 、 5‰( 长330m, 下坡) 、 43.3‰( 长320m, 上坡) , 变坡处设有竖曲线, 竖曲线半径R为5000m或3000m。 仑大盾构区间盾构隧道采用C50预制钢筋混凝土管片, 管片内径为5400mm, 外径为6000mm, 厚度为300mm, 宽度为1500mm。 管片采用3A＋2B＋1K的分块方式, 即每环管片分6个单元, 3个标准块, 2个邻接块和1个封顶块组成, 管片间设橡胶止水带, 衬砌环间采用错缝拼装。为满足曲线施工和隧道纠偏的需要, 专门设计了左、右转弯环。管片的型号分为标准环( T) 、左弯环( L) 和右弯环( R) , 转弯环为双面对称楔形环, 楔形量为38mm。

盾构掘进管片拼装等施工方案作业方案

盾构掘进管片拼装等施工方案作业方案 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】

盾构掘进、管片拼装、壁后注浆、成型隧道施工方案施工方案 盾构掘进 掘进流程见图2-1-1。 用于本合同段掘进施工的土压平衡盾构的开挖土仓由刀盘、切口环、隔板、土压传感器及膨润土添加、泡沫注入系统组成。根据本合同段隧道地层条件，需选择土压平衡模式进行本合同段区间隧道的掘进。土压平衡掘进模式中土仓压力 的保持首先需选定土仓压力，掘进过程中通过调整推进力实现推进速度控制、通过调整螺旋输送机转速实现出碴量控制。具体方法如下： （1）土仓压力值P的选定 P值应能与地层土压力和静水压力相平衡，设刀盘中心地层静水压力、土压力之和为P0，则P＝KP0，K一般取～。掘进施工过程中土仓压力根据试掘进时取得的经验参数并结合盾构所在位置的埋深、土层状况及地表监测结果进行调整与控制。

（2）推进速度控制 图2-1-1 盾构掘进控制程序图 土压力设定 土压力控制 掘进速度控制 监视

为保持土仓压力的稳定，掘进速度必须与螺旋输送机的转速相符合，同时必须兼顾注浆，确保浆液能均匀填实管片与地层的空隙，根据施工的实际情况确定并调整掘进速度控制推进油缸的推力。 （3）出碴量的控制 每环掘进出碴量根据试掘进段取得的参数进行控制。出碴量控制可通过推进速度与螺旋输送机转速来实现。 （1）姿态监控系统 盾构姿态监控通过SLS-T自动导向系统和人工测量复核进行盾构姿态监测。随着盾构推进导向系统后视基准点需要前移，必须通过人工测量来进行精确定位。为保证推进方向的准确可靠，拟每30～50m进行一次人工测量，以校核自动导向系统的测量数据并复核盾构机的位置、姿态，确保盾构掘进方向的正确。 （2）调整与控制 盾构共16组推进油缸，分五区，每区油缸可独立控制推进油压。盾构姿态调整与控制便可通过分区调整推进油缸压力事项盾构掘进方向调整与控制。 （3）纠偏措施 1）滚动纠偏 刀盘切削土体的扭矩主要是由盾构壳体与洞壁之间形成的摩擦力矩来平衡，当摩擦力矩无法平衡刀盘切削土体产生的扭矩时将引起盾构本体的滚动。盾构滚动偏差可通过转换刀盘旋转方向来实现。 2）竖直方向纠偏 控制盾构机方向的主要因素是千斤顶的单侧推力，它与盾构机姿态变化量间的关系非常离散，需要靠人的经验来掌握。当盾构机出现下俯时，可加大下侧千斤顶的推力，当盾构机出现上仰时，可加大上侧千斤顶的推力来进行纠偏。同时还必须考虑到刀盘前面地质因素的影响综合来调节，从而到达一个比较理想的控制效果。 3）水平方向纠偏

5800p盾构管片计算程序

线路中边桩坐标正反算程序(2013-9-18) MAIN-PROG(主程序) Lbl 4: 9→DimZ：“1→ZS,2→FS，3→GPZT”?N(选择计算模式，1为正算，2为反算,3为管片姿态计算) N=1=>Goto 1:N=2=>Goto 2:N=3=>Goto 3 Lbl 1: “K=”?S：“PJ=”?Z：Prog “SJ-PM”： Abs(S-O) → W：Prog “SUB1-ZS”： F-90→F ：If F≥360：Then F-360→F :“X=”：Locate4,4,X:“Y=”：Locate4,4,Y: “W=”：Locate4,4,F°：S→K：Prog “SJ-GC”：“H=”：Locate4,4,H◢ Goto 4 (正算-输入待求点里程K=、输入待求点偏距PJ=、显示待求点里程X=、显示待求点里程Y=、显示待求点方位角W=、显示待求点高程H=) Lbl 2:“X=”?X：“Y=”？Y:Prog“SJ-PM”： X→ I： Y→ J：Prog "SUB2-FS"：O+W→S: “K="：Locate4,4, S：“PJ="：Locate4,4, Z ：S→K：Prog “SJ-GC”：“H=”：Locate4,4,H◢Goto 4 (反算-输入实测点X=、输入实测点Y=、显示实测点里程K=、显示实测点偏距PJ=) Lbl 3:“X=”?X：“Y=”？Y：“H=”？→Z[7]：Prog“SJ-PM”： X→I ：Y→ J：Prog "SUB2-FS"：O+W→S:Prog "SJ-PYL"：Prog "SUB4-PYL"：Z-Z[6]→Z[8]：S→K：Prog “SJ-GC”：Prog “SJ-DCHD”：Z[7]-(H-Z[5])→Z[9]：“SP=”：Locate4,4,Z[8]：“GC=”：Locate4,4,Z[9]◢ Goto 4 （管片姿态计算时，输入全站仪实测的平面坐标X、Y以及水准测得的管片底标高H，结果显示平面偏差“SP=”，左-右+，高程偏差“GC=”，高+低-） SJ-PM（子程序名-平面线形数据库）里程从DK44+744.5~DK47+160.091 （直线段）If S ≥44744.5（线元起点里程）:Then 315898.3852→U（线元起点X坐标）：509426.7059→V（线元起点Y坐标）：44744.5→O（线元起点里程）：357057’7”→G（线元起点方位角）：179.775 →H（线元长度）：1×1045→P（线元起点曲率半径）：1×1045→R（线元终点曲率半径）：0→Q（线元左右偏标志：左-1右1直0）：IfEnd （ZH点）If S ≥44924.275（线元起点里程）:Then 316078.0453→U（线元起点X坐标）：509420.2813→V（线元起点Y坐标）：44924.275→O（线元起点里程）：357057’7”→G（线元起点方位角）：20 →H（线元长度）：1×1045→P（线元起点曲率半径）：2000→R（线元终点曲率半径）：1 →Q（线元左右偏标志：左-1右1直0）：IfEnd

管片楔形量计算

管片楔形量 一、管片楔形量计算 护盾式TBM（含盾构）在曲线段施工和蛇行修正时，需要使用楔形管片环，楔形管片环分为左转环及右转环。蛇行修正用楔形管片环的数量，会因工程区域内所包含的缓曲线和急曲线区段的比例、有无S形曲线等的隧道线路、影响TBM （含盾构）操作稳定性的周围围岩的情况而不同。通常，蛇行修正用楔形管片环数量大概是直线区间所需管片环数的3%～5%，可通过线形计算。 楔形量除了根据管片种类、管片宽度、管片环外径、曲线外径、曲线间楔形管片环使用比例、管片制作的方便性确定外，还应根据盾尾操作空隙而定。根据区间隧道线形，其最小半径为350m，建议曲线拟合采用楔形量38mm的楔形管片环，模拟线形采用标准环、左转环和右转环组合的方式。 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： △=D（m+n）B/nR （D-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）结合青岛市地铁1号线工程具体情况，TBM施工区段线路最小曲线半径为350m，按最小水平曲线半径R=350m计算，楔形量△=38mm，楔形角β=0.3629°。 楔形量与转弯半径关系（如图7.8）的计算公式如下：

曲线中心 图7.8 楔形量与转弯半径关系图 根据圆心角的计算公式： X＝180L/πR 式中： L——段线路中心线的长度(mm)， R——曲线半径(mm)， X——圆心角。 将圆心角公式代入得， 180×(1500-△/2)/[π×(R-3000)]=180×(1500+△/2)/[π×(R+3000)]简化得楔形量与转弯半径关系公式： (1500-△/2)/(R-3000)=(1500+△/2)/(R+3000) R=9000000/△ 将管片拼装的最大楔形量△=38mm代入上式计算得此转弯环管片的理论最小转弯半径为：R=236842mm。

盾构隧道管片拼装作业指导书

郑州市轨道交通1号线二期土建工程02标段 梧桐街站～化工路站区间 盾构工程管片拼装作业指导书 编 制： 年 月 日 复 核： 年 月 日 审 批： 年 月 日 中铁隧道集团有限公司 郑州市轨道交通1号线二期土建工程02标段 2015年3月

§§11 编编制制依依据据 （1）郑州市轨道交通1号线二期工程区间管片结构及防水设计通用图； （2）郑州市轨道交通1号线二期工程梧桐街站～化工路站区间平、纵断面设计图； （3）郑州市轨道交通1号线二期工程梧桐街站主体结构设计图； （4）地下铁道工程施工及验收规范GB 50299-1999（2003版）； （5）盾构法隧道施工与验收规范GB 50446-2008； （6）地下防水工程质量验收规范GB 50208-2011； （7）建筑工程施工质量验收统一标准 GB 50300-2013； §§22 编编制制目目的的 （1）规范操作程序，指导现场施工； （2）确保管片安装系统的安全使用； （3）确保管片安装质量，提高管片安装速度； （4）提高成洞隧道产品的质量，创优质工程。 §§33 适适用用范范围围 郑州市轨道交通1号线二期土建工程02标段梧桐街站～化工路站盾构工程区间隧道管片安装施工。 §§44 工工程程概概况况 区间隧道工程采用盾构法施工，钢筋混凝土管片采用C50、S10混凝土，外径为6000mm ，内径为5400mm ，环片厚度300mm ，环片宽幅1500mm ，，每环衬砌环管片分为6块，其中封顶块1块、邻接块2块、标准块3块。衬砌环按两环一组错缝式拼装。 §§55 相相关关定定义义 55..11 管管片片 指用于盾构开挖后完成隧道衬砌的预制钢筋混凝土圆环，管片混凝土强度C50，抗渗等级S12。管片内径为5400mm ，外径为6000mm ，厚300mm ，管片环宽1500mm 。每环管片组成为3＋2＋1，即三块标准块、两个邻接块、一个封顶块。为满足曲线地段线路拟合及施工纠偏的需要，专门设计了左、右转弯楔形环，通过与标准环的各种组合来拟合不同的曲线。楔形环采用双面楔形式。 55..22 负负环环管管片片//00环环管管片片

盾构项目管片拼装技术手册

管片拼装技术手册

盾构区间管片拼装技术手册 一、设计标准 地铁设计标准： 1、地铁主体结构设计使用年限为100年； 2、区间隧道防水等级为二级； 3、混凝土允许裂缝开展，管片最大允许裂缝宽度为0.2mm，并 不得有贯穿裂缝； 4、管片混凝土强度等级C50，抗渗等级为P12。 管片设计标准： 衬砌环构造：管片外径6000mm，内径5400mm。管片幅宽：线路曲线半径大于等于400mm时，采用1500mm宽管片，线路半径小于400mm时，采用1200mm的管片。管片厚度300mm。每环衬砌环由6块管片组成，1块封顶块，2块邻接块，3块标准块。采用直线+左右楔形环拟合不同曲线。成都地铁采用的楔形环为双面楔形，单面楔形量为19mm，转角为0.1814°，整环楔形总量为38mm，转角为0.363°。 管片连接：衬砌环纵、环缝采用弯螺栓连接，对于1500mm和1200mm管片，每环纵缝采用12根M27螺栓，每个环缝采用10根M27螺栓。 二、管片选型分析 原则：

确保管片的走向符合隧道设计线路，且拼装后的管片质量符合规范和设计要求。 依据： 1.线路参数。 2.盾构机姿态与油缸行程差。 3.盾尾间隙。 拼装点位： 管片拼装点位表示每一环管片中封顶块所在的位置。根据成都地铁管片设计构造特点，管片拼装分为10个点位。拼装点位分布如右图所示。 拼装点位的选取原则： 1.相邻环管片不通缝。 2.楔形环不同楔形量使用合理，有利于调整盾尾间隙、油缸行程差和拟合隧道中心线。 拼装点位选择：

现为了保证隧道的美观和防水效果，将管片的点位划分为两类：上半区点位（1点、2点、3点、9点、10点、11点），下半区点位（4点、5点、7点、8点）。其中上半区点位位于隧道中线以上（含中线），有利于管片拼装和隧道的防水质量，因此上半区作为管片点位选择的主要区域。 管片楔形量： 成都地铁采用的左右转弯楔形环为等腰梯型，该类型的管片需要两次可达到调整方向的目的，纠偏量比较小，有利于盾构机掘进中的方向控制。

盾构隧道管片拼装施工选型与排版总结[优秀工程范文]

盾构隧道管片拼装施工选型与排版总结 区间盾构结构为预制钢筋混凝土环形管片,外径6200米米,内径5500米米,厚度 350米米,宽度 1200米米.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： △=D(米+n)B/nR ①

(D-管片外径,米: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=300米计算,楔形量△=37.2米米,楔形角β=0.334°. 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450米(南门路到团结桥区间曲线半径值),拟合轴线弧长270米,需用总楔形量计算如下： β=L/R=0.6 ② △总=(R+D/2)β-(R-D/2)β=3720米米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-n1*B)/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.

盾构管片拼装和姿态控制的要点

盾构管片拼装和姿态控制的要点盾构管片拼装质量和姿态控制是相互关联，密不不可分的。为保证拼装质量和姿态，我们可以从人、机、物、法、环几个方面进行控制。 1、人的控制首先人是控制工程质量的第一因素，在这里我认为主要是责任心和技能素质。责任心与自身所受的教育，家庭责任感和社会责任感及公司的管理制度有很大的关系。你的用心操作和一丝不苟的作风，将直接影响到拼装质量。所以拼装 负责人和机械操作手要掌握质量标准，以质量求进度，质量不达标准不进行下一环的拼装。 在技能方面，你们公司是第一次在上海做盾构，盾构机又是新购进的，人员也是新配备的，机械性能等方面都需要调试和一个熟悉的过程。这里固然有有利的因素，那就是机械性能先进，自动化程度高。但我们也要看到不利的因素，就是新的人员要驾御这匹性能还不完全熟悉的盾构机。一是需要专家的现场指导，二是在干中学学中干。并要结合实际，积累经验，达到熟练操作的程度。 2、管片拼装 1）、管片拼装的前期准备盾构推进的后座应与后壁密实贴紧，后座的环面应与推进轴线垂直，同时开口段的上半部应设有稳固的后座支撑体系。 盾构在基座导轨上推进时应同步垫实管片脱出盾尾后与导轨之间的空隙，不使管片下沉，垫实材料宜用木楔。 盾构的出洞施工由于后座条件的限制，一般盾构的上部千斤顶在一定期间内不能使用，为此要精心调整盾构正面土体反力以少用或不用底部范围千斤顶，防止盾构上飘以及后座因受力不均而遭破坏。当上飘较大而开口副环又没到位时，要临时在上部加支撑和使用上部千斤顶。. 盾构管片的第一环（包括副环），管片的横向轴线一定要垂直于隧道设计的纵向轴线。这一环致关重要，首次拼装一定要千万注意。 施工人员要加强对前一环管片环面进行质量检查和确认，及时通知地面管片进行调整接缝弹性密封垫厚度的调整。同时本环的第一块管片定位前，应观察管片与盾构四周的空隙情况及上环管片的成果报表来决定本环的纠偏方法和纠偏量，然后确定本环第一块的拼装位置。 送到盾构后续车架内的管片，要按先后顺序——由下而上，待拱底块管片就位

盾构隧道结构ansys计算方法

一、盾构隧道结构计算模型 1、惯用法(自由圆环变形法) 惯用法的想法早在1960年就提出了，在日本国内得到了广泛的应用。惯用法假设管片环是弯曲刚度均匀的环，不考虑管片接头部分的柔性特征和弯曲刚度下降，管片截面具有同样刚度，并且弯曲刚度均匀的方法。这种方法计算出的管片环变形量偏小，导致在软弱地基中计算出的管片截面内力过小，而在良好地基条件下计算出的内力又过大。地层反力假设仅在水平方向上下45°范围内按三角形规律分布，这种模型可以计算出解析解。 P 0 k δ

2、修正惯用法 在采用惯用法的60年代，怎样评价错缝拼装效应是一个问题。如果错缝拼装管片，可弥补管片接头存在造成的刚度下降。于是，在对带有螺栓接头的管片环进行多次核对研究时，首次引入了η-ξ对错缝拼装的衬砌进行内力计算，即为修正惯用法。该法将衬砌视为具有刚度ηEI的均质圆环，将计算出的弯矩增大即（1+ξ）M，得到管片处的弯矩；将求出的弯矩减少即（1-ξ）M，得到接头处的弯矩。其中η称为弯曲刚度有效率，ξ称为弯矩增加率，它为传递给邻环的弯矩与计算弯矩之比。管片接头由于存在一些铰的作用，所以可以认为弯矩并不是全部经由管片接头传递，其一部分是利用环接头的剪切阻力传递给错缝拼装起来的邻接管片。 隧 道 纵 向 接头传递弯矩示意图

二、管片计算荷载的确定 1、荷载的分类 衬砌设计所考虑的各种荷载，应根据不同的地质条件和设计方法进行假定并根据隧道的用途加以考虑。衬砌设计所考虑的各种荷载见表所示。 衬砌设计荷载分类表

2、计算断面选择 ●埋深最大断面 ●埋深最小断面 ●埋深一般断面 ●水位 3、水土压力计算 对于粘性土层，如西安地铁黄土地层、成都地铁二号线膨胀土地 层等，地下水位以上地层荷载用湿容重计算，地下水位以下用饱和容重计算。 对于透水性较好的砂性地层，如西安地铁粗砂、中砂地层，成都 地铁卵石土地层等，此时地下水位以上地层荷载用湿容重计算，地下水位以下用浮容重计算。 水土压力合算与分算，主要影响管片结构侧向荷载。一般水土分算时侧向压力更大。 4、松弛土压力 将垂直土压力作为作用于衬砌顶部的均布荷载来考虑。其大小宜根据隧道的覆土厚度、隧道的断面形式、外径和围岩条件等来决定。考虑长期作用于隧道上的土压力时，如果覆土厚度小于隧道外径，一般不考虑地基的拱效应而采用总覆土压力。但当覆土厚度大于隧道外径时，地基中产生拱效应的可能性比较大，可以考虑在计算时采用松弛土压力，一般采用泰沙基公式计算。

大 型通用楔形管片拼装施工技术

大型通用楔形管片拼装施工技术 盾构网https://www.wendangku.net/doc/aa748821.html,(2008-11-25) 新闻来源：上海隧道工程股份有限公司 摘要：通用楔形管片作为一种较先进的隧道衬砌形式，在盾构法施工中能够较好地控制隧道掘进轴线和管片成环质量。文章以上海市上中路隧道工程大型通用楔形管片的应用为例，介绍了通用楔形管片的设计理念和特点、全圆周错缝拼装的施工方法以及施工中控制管片质量的方法。 关键词：隧道；通用楔形管片；错缝拼装；施工技术 1 工程概述 上海市上中路隧道工程位于徐汇区和浦东新区内。该工程西起上中路～龙川路交叉口东侧，与中环线南段上中路衔接；东至浦东规划华夏西路～公园大道交叉口西侧，与中环线南段华夏西路衔接，是连接浦东、浦西的交通枢纽工程和重要的地下生命线工程。 本越江通道工程共设南线和北线2条隧道，为双管双层双向8车道隧道工程，工程以南线上层、北线下层车道作为主线控制中心线。其中盾构法圆隧道南线起始里程为SK1+850.0m，终止里程为SK0+580.0m，全长1270m。北线起始里程为NK0+582.853m，终止里程为NK1+856.908m，全长1274.055m。隧道工程采用一台Ф14870mm 泥水平衡式盾构机掘进施工。隧道最大坡度为4.50%，曲线转弯达12段，最小平曲线半径为R1000m。 在本次盾构施工中，我们采用通用楔形管片的形式作为隧道衬砌，在满足隧道曲线的基础上，保证了隧道环面的质量。 2 通用楔形管片的特点 2.1 普通隧道衬砌管片 目前在盾构施工中，隧道衬砌直线段一般采用等宽的普通圆环，在平面曲线和竖曲线段则采用不同的楔形圆环对隧道轴线进行拟合。整条隧道就需要设计和加工左转、直线、右转以及特殊形式的圆环，同时，由于管片楔形量是固定的，从而不利于在盾构施工中对隧道轴线的精准控制。而管片拼装一般采用通缝拼装和错缝拼装两种形式。错缝拼装要求在拼装时旋转一定的角度避免通缝，有利于衬砌本身传递圆环内力，且错缝拼装的隧道比通缝拼装的隧道整体性强，圆环可以近似按匀质刚度考虑。但在通常的隧道衬砌施工中，错缝拼装的形式比较单一，且管片的旋转角度相对固定(一般只能旋转3个角度，左右20度角范围内)。 2.2 通用楔形管片 本工程隧道管片外径14500mm，内径13300mm，环宽2000mm，管片厚度600mm。每环由10块管片构成。其中标准块7块(S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7)，邻接块2块(S8，S9)，封顶块1块(S10)。普通衬砌环由钢筋砼管片构成，砼强度等级为C55，抗渗等级为1.2MPa，钢筋采用HPB235级、HRB335级钢。管片环与环之间用38根M27的斜螺栓相连接，每环管片块与块间以20根M36的斜螺栓连接。具体管片构造详见图1。

盾构管片建厂分析

**工程盾构管片预制建厂分析报告 二零一四年四月

**盾构管片建厂分析报告 一、**工程管片概况 1. 工程概况 **工程全长，共设18车站，14个区间，1个辆段出入段，1座综合基地。全工程单延米长度25648米，管片数量约17100环。 2. 目前正在运营的管片厂 目前南宁市地铁1号线正在建设。根据调查，目前南宁市地铁轨道公司安排了3个管片预制厂，分别是中铁8局、中铁20局、中铁23局管片预制厂，均成立了管片预制注册公司。管片到场价格每环16100元。日产能力平均30环，日最大生产能力35环（各厂简介见附件4、5、6）。二、我方投资自建管片厂建厂投入 1．预计规模 （1）预计固定投资 新建管片厂占地80亩，购15套模具，采用流水线生产计算，年最高产量可达到7200环（外径6m，环宽，厚，8 m3/环，按照2环/天/套计算）。主要包括：厂房、管片生产车间、办公室、员工宿舍、养护水池、管片堆场硬化、管片模具、混凝土搅拌站、锅炉、车间行车、运输管片的叉车、翻片机、管片吸盘机等配套设施（不含土地费用），新建厂施工时间约为7个月。预计固定资产投资约3430万元，见下表。 管片厂投资建设估算费用表

（2）租地费用 本管片预制厂，根据管片量，需要用地80亩，租期按三年考虑，租金10000元/亩.年,租赁费合计10000*80*3=240000元,青苗补偿费80*4000=320000元,累计2720000元。 三、盾构管片每环成本测算 经分析测算，管片到施工现场每环价格为元（不含税金，含税为元）。如下表 管片成本测算（到场价）

四、利、税指标的分析 （1）税金： 由项目统一上交，管片厂为项目劳务分包，可以不缴纳税费。 （2）利润：每环成品管片到场价格为元，与外购相比，每环利润为：16100－=2857元。 总利润为17100环×2857元/环=4885万元（未包括设备折旧后的残值、前期建厂费用投入及库存产品的资金占用费）。 五、风险 1.目前中铁已有三家管片厂,有一家已在建尚未投产。现有三家管片厂明年初基本完成1号线生产任务，南宁轨道公司是否同意2号线自建管片厂？ 2.在租赁场地上建大型厂房,五象新区管委会是否同意？ 3.砂的采购比较困难，根据对目前中铁三个厂的调查看，管片砼用砂，技术要求高，本地产河砂、江砂量不能满足需要，而要从北海合浦或玉林陆川运过来，运距远，费用高。 4.现场盾构掘进决定着管片生产是否正常，根据目前中铁三个厂家调查看，现场各种因素特别是管线迁移及复杂地质条件的影响，滞约盾构掘进速度，使管片成品积压严重，造成投入资金长时间占用不能回收。 六、结论 总体来看，自建厂生产管片利大于弊。一是可与轨道公司及五象新区管委会进行深入沟通。二是广泛寻找砂源，同设计院沟通，改进管片生产工艺。三是做好现场盾构施工前的各项地质预测和防范，与管线产权单位做好沟通协调和积极改移配合，风险是可控的。 因此，建议自建厂生产管片。 附件:1混凝土配合比

盾构管片计算模型的选择

盾构管片计算模型的选择 1 前言 随着我国地铁建设的蓬勃兴起，盾构法作为一种暗挖隧道的施工方法，以其地层适应性强、施工速度快、施工质量有保证、对周边环境干扰少等优点而得到了越来越广泛的应用。从目前国内地铁区间隧道施工工法发展趋势来看，随着盾构法隧道延米造价的降低，其大有取代矿山法之势。作为盾构法隧道的衬砌——盾构管片，其厚度、含钢量、混凝土强度等设计的合理与否，对整个盾构隧道工程造价影响甚大，而其合理性与管片采用的计算模型息息相关。 2 计算模型 目前国内地铁盾构隧道衬砌均采用预制钢筋混凝土管片拼装而成，管片环普遍采用“3+2+1”的分块模式，即3块标准块+2块邻接块+1块封顶块，如图1所示。管片块与块、环与环之间采用高强螺栓连接，同时为了增加空间刚度，减少管片变形量，管片环与环之间一般采用错缝进行拼装。 根据管片的构造特点，由于管片接头的存在，管片环的整体刚度被削弱，因此如何客观地评价管片接头的影响是各计算模型的关键。针对管片接头处理方法的不同，管片计算模型主要有均质圆环模型、等效刚度圆环模型、自由铰圆环模型、弹性铰圆环模型四种。

图1：管片分块模式 2.1 均质圆环模型（惯用计算法） 该模型不考虑管片接头的影响，假定管片环为自由变形的弹性均质圆环，其接头具有和管片主截面同等刚度EI，如图2所示。 图2：均质圆环模型 2.2 等效刚度圆环模型（修正惯用计算法）

该模型考虑管片接头的存在使得管片环整体刚度的平均降低，折减系数为η（η≤1），即管片环是具有等效刚度ηEI，如图3所示。进一步考虑到管片错缝拼装的影响，在根据等效刚度为ηEI的圆环计算得到内力基础上，将弯矩考虑一个增大系数ξ（ξ≤1），则管片主截面的弯矩为（1+ξ）M，管片接头弯矩为（1-ξ）M。根据国内外大量地面管片错接头荷载试验结果，参数η大致取值为0.6~0.8，ξ大致取值为0.2~0.3。 此模型若取η=1，ξ=0则成为均质圆环模型。因此该模型实际上是对均质圆环模型的修正。 图3：等效刚度圆环模型 2.3 自由铰圆环模型 该模型认为管片间接头不能传递弯矩，是一个可自由转动的铰，其弯曲刚度为0，管片环的块与块之间通过自由铰接而连成一个多铰圆环，如图4所示。管片环本身是一非静定结构，在地层抗力作用下而成为静定结构。为了易使管片环发生变形而获得良好的地层抗力，

表格17-盾构隧道管片拼装旁站记录表

杭州地铁1号线监理JL-11标盾构隧道 广东铁路建设监理有限公司杭州地铁监理部 盾构隧道管片拼装旁站监理记录表 工程名称：杭州地铁1号线JL1-11标盾构隧道 编号： 年 月 日星期 地面天气 隧道气温 气温最高 ℃ 旁站监理部位或工序 （□左、□右、□出入段）线，第 环 旁站监理开始时间 月 日 时 分 旁站监理结束时间 月 日 时 分 施工情况： 1．施工人数： 盾构司机： 人，工人： 人， 2．施工管理人员在岗情况：□在岗正常管理／□缺岗，缺岗时间和采取的措施： ； 监理现场检测情况： 1．运到洞内的管片质量（无缺棱掉角、无混凝土剥落、无大于0.2mm 的裂缝或贯穿裂缝）□符合要求／□不符合要求，采取的措施： ； 2．拼装前管片止水条质量（无缺损、断裂，粘结平整、牢固）□符合要求／□不符合要求。采取的措施： ； 3．管片清洁情况□符合要求／□不符合要求，采取的措施： ； 4．特种工种持证上岗：□符合要求／□不符合要求，采取的措施： ； 5．拼装偏差：径向错台 mm 、 mm 、 mm 、 mm 、 mm ； 环向错台 mm 、 mm 、 mm 、 mm 、 mm ； 6．椭圆度 mm ； 7．管片螺栓拧紧情况□合格／□不合格，处理： ； 8．防水垫圈□符合要求／□不符合要求，共检查 次； 9．本次旁站管片拼装 环； 10．管片排序□正确／□不正确，处理： ； 10．有无安全事故发生：□有／□无，处理： ； 发现问题及处理意见： 施工单位： 项目经理部（章）： 质检人员（签字）： 日 期： 监理单位：广东铁路建设监理有限公司 项目监理机构（章）：杭州地铁监理部 旁站监理人员（签字）： 日 期： 本表一式一份，双方签字后项目监理机构保存

盾构管片拼装工艺流程及施工技术(标准做法)

盾构管片拼装工艺流程及施工技术 一、管片拼装工艺流程 盾构管片拼装的施工流程: 二、管片安装施工要点 1、盾构管片现场验收 管片到达施工场地后,进场验收,主要的检验项目有:管片出厂合格证是否齐全有效；管片外表是否清洁；止水条、缓冲垫是否贴牢完好；管片标识(包括管片型号、模具编号、生产日期、生产厂家、合格状态)是否齐全和完整；管片是否有崩角、破损、砂眼或裂缝等；吊装孔螺栓孔是否完好,孔内是否有异物。然后由地面工程师对进场管片负责签收,并对每环管片做好标识,做到有据可查。卸货后由地面工班黏贴止水条。 2、管片拼装施工措施 管片拼装是盾构法施工的重要环节,其拼装质量的好坏不仅直接关系到成洞的质量,而且对盾构机能否继续顺利推进有着直接的影响。因此,管片在拼装前仍要进行一次检查,再次确认管片种类正确、质量完好无缺和密封垫黏结无脱落,管片的吊装孔预埋位置正确,封堵盖完好无损,以及其他主要预埋件和混凝土的握裹牢固,管片接头使用的螺栓、螺母、垫圈、螺栓防水用密封垫等附件准备齐全后,才允许拼装。每环管片拼装结束后要及时拧紧各个方向的螺栓,且在该环脱出盾尾后再次拧紧。

3、管片的堆放运输 管片出厂前逐片进行尺寸、外观的检测,不合格者不允许出厂。外观的检测内容有:管片表面光洁平整,无蜂窝、露筋,无裂痕、缺角,无气、水泡,无水泥浆等杂物；灌浆孔螺栓套管完整。安装位置正确。对于轻微的缺陷进行处理,止水带附近不允许有缺陷。 达到龄期并检验合格的管片有计划地由平板车运到施工现场。管片运输时其间用垫木垫实,以免使管片产生有害裂纹,或棱线部分被碰坏。 管片到达现场后由龙门吊卸到专门的管片堆放区。管片堆放区应选择适当,以免因其自重造成场所不均匀沉降和垫木变形产生异常的应力而破裂。在卸之前对管片进行逐一的外观检测,不符合要求(裂缝、破损、无标志等)的管片立即退回。 4、管片吊放及隧道内运输 管片下井采用龙门吊进行。洞内运输采用电瓶车牵引管片车运输。管片车上的管片堆放有序,堆放次序依据管片安装顺序摆放。 管片运到盾构机附近后,由管片吊装机卸到管片喂片机,然后送到管片安装机工作范围内,按照从下到上依次安装到相应位置上。当最后一块插入块安装紧固后,一环管片即安装完毕,可以进行下一环的掘进。 5、管片拼装 管片拼装时采用错缝拼装方式,先拼装底部标准块,然后按左右对称顺序逐块拼装两侧的标准块和邻接块,最后拼装封顶块。封顶块拼装时先搭接2/3环宽,径向推上,再纵向插入。 管片拼装过程如下: 1)用管片拼装机将管片吊起,沿吊机梁移动到盾尾位置。 2)拼装前彻底清除盾壳安装部位的垃圾和积水,同时必须注意管片的定位精确,尤其第一环要做到居中安放。 3)管片拼装采取自下而上的原则,由下部开始,先装底部标准块(或邻接块),再对称安装标准块和邻接块,最后安装封顶块,封顶块安装时,先径向搭接2/3,径向推上,然后纵向插入 4)拼装时千斤顶交替收回,即安装哪段管片收回哪段相对应的千斤顶,其余千斤顶仍顶紧。 5)管片拼装要把握好管片环面的平整度、环面的超前量以及椭圆度,还要用