盾构管片超前量(楔形量)理论计算

超前量示意图如下：

则任意角度a 的环宽计算为

)()()a L L S L L S R

a R R a a cos cos -?-=?-=

-?

1122122

得各点位处的环宽如下：

经计算，得各点位的超前量如下表：

36.2楔形量计算法的盾构管片选型

行文区间左线管片选型 、曲线半径使用管片计算 1. 转弯环偏角计算（xx） 0= 2X arctjg S /D = 2X arctg()= 0.3457 缓和曲线偏角 p 1= 1.2898 p2== 1.2898 圆曲线偏角 a= a—( p 1 p 2 = 4.77 - ( 1.2898 +1.2898 ) = 2.1904 式中： A――平曲线的总转角 缓和曲线中转弯环的数量 N1= p 1/ 0 + 3=2/1.2898 /0.3457 + 1.2898/0.3457 =7.46 环?8环左转缓和曲线中标准环的数量 M1 =( 11 +12)/ 1.5-N1=( 45+ 45)/ 1.5- 8 = 60-8=52 环 圆曲线中转弯环的数量 N2= a 0/= 2.1904 /0.3457 =6.33 环?7环左转 圆曲线中标准环的数量 M2=[Ls-(l1+l2)]/1.5-N2 =[128.194-(45+45)]/1.5-7

= 26-7=19环 2. 转弯环偏角计算（右转） 0= 2X arctjg S /D = 2X arctg()= 0.3457 缓和曲线偏角 p 1= 1.2898 p2== 1.2898 圆曲线偏角 a= a—( p 1 p 2 = 4.6555 - ( 1.2898 +1.2898 ) = 2.0759 式中： A——平曲线的总转角 缓和曲线中转弯环的数量 N1= p 1/ 0 + 3=2/1.2898 70.3457 =3.7 环?4环右转 缓和曲线中标准环的数量 M1 = 11 /1.5-N1=45/1.5- 4 = 30-4=26 环 ZDK27+181.92--ZDK27+179.21有2 环为右转弯环。 纵断面坡度调整转弯环数量 S1a= V/B= 2%o/ tg =环~1环 曲线范围内坡度调整转弯环数量 Sa= 37/202 x 1 爭 纵断面坡度调整转弯环数量

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。

管片楔形量计算

管片楔形量计算 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

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=°。 楔形量与转弯半径关系（如图）的计算公式如下：

曲线中心 图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。

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]。 为了能够顺利拼装管片，左转弯环或右转弯环一般拼装1、2、3、8、9、10这六个点位。 83 图2 管片拼装点位图 2.3 管片楔形量的计算

第4讲 管片选型与盾构姿态控制

盾构施工关键构关技术讲座之四 管片选型与盾构姿态控制 讲座人：张厚美 广市盾建地程有公 广州市盾建地下工程有限公司2011---2011729

管片选型与盾构姿态控制 本节主要内容： 管片的拟合计算 4.1 管片的拟合计算 4.1 如何进行管片选型 4.2 4.2 如何进行管片选型 管片下井与拼装 4.3 管片下井与拼装 4.3 盾构机姿态测量及控制 4.4 盾构机姿态测量及控制 4.4 广州盾建2

预备知识——衬砌环类型 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。目前国际上通常采用的衬砌组合类型有种衬砌环组合类型有三种。 A 、直线衬砌环与楔形衬砌环的组合采用楔形衬砌环与直线衬砌环的 优选及组合进行线路拟合包括左优选及组合进行线路拟合，包括左 转弯、右转弯楔形衬砌环及直线衬 砌环由于采用的衬砌环类型不完砌环。由于采用的衬砌环类型不完 全确定性，所以给管片供应带来一 定难度16:38广州盾建3定难度。

B ）通用型管片 目前欧洲较为流行通用管片 。它只采用一种类型的楔形 衬砌环，管片衬砌环是可以 °360旋转。国内深圳地铁首 次采用通用管片。由于它只 需种管片类型可降低管需一种管片类型，可降低管 模成本，但是通用管片拼装 难度较高需要有经验的盾难度较高，需要有经验的盾 构机操作人员。 16:38 广州盾建4

）左右楔形衬砌环之间相互组合C）左、右楔形衬砌环之间相互组合 这种管片组合形式，国内在南京地铁施工中首 次使用。根据线路偏转方向及施工纠偏的需要 ，设计左转弯、右转弯楔形衬砌环，在直线段 通过左转弯和右转弯衬砌环对应组合形成 通过左转弯和右转弯衬砌环一一对应组合形成 直线。设计时根据线路条件进行全线衬砌环的 排列，以使隧道设计拟合误差控制在允许范围 之内。盾构推进时，依据排列图及当前施工误 之内盾构推进时依据排列图及当前施工误差，确定下一环衬砌类型。 16:38广州盾建5

浅谈通用环管片纠偏

浅谈通用环管片纠偏 发表时间：2017-07-12T13:43:15.167Z 来源：《防护工程》2017年第5期作者：汪凯杨飞[导读] 本文从盾构姿态、管片姿态、设计轴线三者之间的空间关系出发，结合通用环管片基本参数。 西安市地下铁道有限责任公司陕西西安 710018 摘要：通用环管片是盾构隧道衬砌结构的一种形式，即每一环都是楔形环。它利用不同拼装点位具有不同的管片超前量，进行拟合设计线路中的直线和曲线要素。本文从盾构姿态、管片姿态、设计轴线三者之间的空间关系出发，结合通用环管片基本参数，研究了盾构纠偏过程中的管片排版，提出分类纠偏思路，对现场实际纠偏操作具有指导作用。关键词：盾构隧道；通用管片；排版；纠偏。 一、引言 目前国内地铁盾构隧道衬砌管片主要有两种形式，即普通环形式和通用环形式，通用管片形式在欧洲得到普遍应用，并逐渐成为国内大中型盾构隧道设计中优先考虑的衬砌形式[1]。根据通用环管片的特性，它可以在三维空间内对线路进行环环拟合，不需要采用楔形贴片来拟合竖曲线，故而能使隧道线路更加平顺自然。 二、工程概况 栎社新村站～鄞州大道站区间设计起点里程为SK2+693.500，终点里程为SK4+154.774，全长1461.274双线米，采用日本小松6250盾构机进行施工，导向系统为演算工坊测量系统。隧道埋深5.8m～21.6m，线间距13～15m，线路最大纵坡为27‰，最小平曲线半径380m，隧道外径6.2m。本区间采用通用环管片为隧道的衬砌结构，内径为5500mm，外径为6200mm，厚度为350mm，环宽为1200mm。隧道衬砌采用错缝拼装方式，楔形衬砌环设计为双面楔形环，最大楔形量为37.2mm，每环楔形角20'37.59"，共有16个拼装点位(如图1所示)，管片环缝采用凹凸榫槽结构。 根据通用环管片的设计参数可以推算出其基本参数，如表1所述： 三、影响纠偏的因素 盾构隧道在施工时，往往会因为某些原因，造成施工线路与设计线路存在偏差，这时就需要进行纠偏作业。在研究纠偏之前，首先须明确隧道设计轴线、管片成型轴线、盾构施工轴线之间的空间几何关系（图2）。其次，根据现场实际状况分析具体问题，制定出可操作的纠偏措施。

浅谈通用型楔形管片

摘　要：盾构隧道主体结构是由一系列预制的钢筋混凝土管片排列而成的。而管片的选型、拼装不仅会影响盾构机的姿态、设计线路，同时还会造成成型的隧道管片出现破碎、漏水等影响隧道后期使用的问题。所以做好管片的选型、拼装尤为重要。本文结合宁波市轨道交通一号线一期工程某区间使用的通用型楔形管片的工程实例，对通用型楔形管片的选型、拼装进行了分析研究，并提出了控制措施。 关键词：通用型；楔形管片；选型；拼装；控制；措施 DOI:10.3772/j.issn.1009-5659.2011.23.022随着社会经济的发展城市人口增多、规模变大，现有的城市交通已经不能满足城市发展的需要。经济发达的城市开始修建地铁工程，盾构施工技术普遍应用于地铁工程中。盾构法施工的隧道衬砌方式有两种：单层装配式衬砌和多层混合式衬砌。在盾构施工中，主要采用单层装配式衬砌，衬砌为预制的钢筋混凝土管片，它们构成了盾构隧道的主体结构并承受四周土体的荷载。 盾构隧道是由一系列管片排列而成的，可以看成一组短折线的集合，近似地拟合成实际线路。由于采用短折线来代替光滑曲线，实际的线性和设计线性不能完全吻合，两者之间存在一定的偏差。传统的普通管片对于平面曲线可以通过转弯环来模拟，但对于竖曲线，只能够通过粘贴楔形衬垫来拟合，粘贴工作费时费力，可控 性差。而且，由于加大了环缝间隙，降低了弹性密封垫的压缩率，也不利于防水。通用型楔形管片可以通过封顶块位置的改变，即选择不同的拼装点位来达到转弯或竖曲线的目的，使得管片的选型灵活多变，随意性较大。但是不可避免的封顶块位置也需要根据实际情况相对变换，对设备选型和管片的选型及拼装提出了一定的要求。本文结合宁波市轨道交通一号线一期工程某区间使用的通用型楔形管片的工程实例，对通用型楔形管片的选型、拼装进行了分析研究，并提出了控制措施。 1 管片设计概述 本项目盾构区间采用的是预制钢筋混凝土管片，管片外径6200mm，内径5500mm，宽度1200mm，厚度350mm。每环管片纵向共16只M30螺栓，环向共12只M30螺栓。按照隧道埋深不同，管片配筋相应有差别，按照隧道埋深不同将管片分为P1、P2、P3三类，即浅埋、中埋、深埋环，浅埋覆土厚度h ≤11m，中埋11

管片楔形量计算

管片楔形量 、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，楔形量厶=38m m，楔形角B =°。 楔形量与转弯半径关系（如图）的计算公式如下：

根据圆心角的计算公式： X = 180L/ n R 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， 180X (1500-△/2)/[ nX (R-3000)]=180X (1500+A /2)/[ nX (R+3000)] 简化得楔形量与转弯半径关系公式： (1500-A /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 。 曲线中心 图楔形量与转弯半径关系图

盾构隧道转弯环管片在缓和曲线上的排版

盾构隧道转弯环管片在缓和曲线上的排版 （中铁十一局集团第四工程有限公司于洪） 【内容摘要】：盾构施工在缓和曲线上的管片选型排版直接关系到在圆曲线上盾构机的姿态控制，现以某区间缓和曲线段管片的选型排版为例，对管片在缓和区线段的选型排版方法进行总结介绍，以便在今后盾构施工进行借鉴和指导。 【关键词】：盾构转弯环缓和曲线排版 一、引言 目前盾构工程在地下铁路施工中应用越来越多，由于曲线的存在就要用标准环与转弯环配合使用，以适应线路的走势。曲线是由一条圆曲线和两条缓和曲线组成。对于圆曲线的管片排版已有了相对较为成熟的理论。而缓和曲线上的管片排版以往通常是根据盾构机VMT来选择，没有成型的理论支持，为此，结合测量理论和弯环管片的实际探索出在缓和曲线上准确选择弯环管片理论排版的方法，介绍给大家，供参考和借鉴。二、缓和曲线理论 按线路的前进方向，直线与缓和曲线的连接点称为直缓点，依次类推其余各点分别为缓圆点、圆缓点、缓直点，分别记为ZH、HY、YH、HZ。其相对关系见图1及图2。 图1 曲线要素示意图

图2 缓和曲线图 由2 2S L RL β= (rad) 可得 L =β――为缓和曲线上任一点P 处的切线角； L S ――任一点P 所对应的切线长 当L S =L 时，即可得出β=L/2R 02L R β= (rad) 。 2.1.弯环管片偏转角计算 依照曲线的圆心角与转弯环产生的偏转角关系可知： 图3 标准环、转弯环关系图 θ=2γ=2arctg δ/D 式中： θ—转弯环的偏转角 δ—转弯环的最大楔形量的一半 D —管片直径

将数据代入得出θ＝0.3629o 三、缓和曲线上转弯环管片用量计算 在缓和曲线段内，缓和曲线切线角β与一环转弯环的偏转角θ的比值即为曲线上所需管片的数量。现以某区间右线JD8为例进行计算。 某区间管片技术参数如下： 管片长度：1500ｍｍ；管片内径：5400ｍｍ； 管片厚度：300ｍｍ；管片外径：6000ｍｍ； 转弯环楔形量：38ｍｍ； 右线JD8的曲线要素如下： 由相关数据计算可得： N=β/θ=10.53(环) N——单条缓和曲线需加设的弯环管片用量 由此可以看出在JD8的单条缓和曲线上需放10.53环转弯环管片，但是管片都要成环拼装，0.5环就要和圆曲线组合综合考虑了，整条曲线的弯环数按取整数进行取舍，如果有不足一环的管片存在，就可以多拼出一个转弯环，而不能少拼，即拼66环。四、缓和曲线上转弯环管片位置确定 考虑切线角β累计超过转弯环偏转角θ的一半时即应该放置一个转弯环管片，可以计算出当β＝0.5θ、1.5θ、2.5θ、3.5θ……时所对应曲线长，即将每一个弯环所对应的曲线长度逐个计算出来。再通过曲线位置计算出转弯环在线路上的具体里程。从表中可以清楚的看出每个转弯环管片准确的位置。

36.2楔形量计算法的盾构管片选型.doc

行文区间左线管片选型 一、曲线半径使用管片计算 1.转弯环偏角计算（ xx） θ＝2× arctg（δ /D）＝ 2× arctg（）＝ 0.3457 °缓和曲线偏角 β1＝＝ 1.2898 ° β2＝＝ 1.2898 ° 圆曲线偏角 α0＝αA－（β1＋β2）＝ 4.77 －°（ 1.2898 ＋°1.2898 ）°＝ 2.1904 °式中： A——平曲线的总转角 缓和曲线中转弯环的数量 N1＝β 1/ θ +β＝2/1θ.2898 ／°0.3457 ＋°1.2898 ／°0.3457 ＝°7.46 环≈8环左转缓和曲线中标准环的数量 M1＝（ l1＋l2）／ 1.5－N1＝（ 45＋45）／ 1.5－8＝60-8=52 环 圆曲线中转弯环的数量 N2＝α 0/ ＝θ2.1904 /0°.3457 ＝°6.33 环≈7环左转 圆曲线中标准环的数量 M2＝［ Ls－（ l1＋l2）］／ 1.5－N2 ＝［ 128.194－（ 45＋45）］／ 1.5－7 ＝26-7=19 环

2.转弯环偏角计算（右转） θ＝2× arctg（δ /D）＝ 2× arctg（）＝ 0.3457 °缓和曲线偏角 β1＝＝ 1.2898 ° β2＝＝ 1.2898 ° 圆曲线偏角 α0＝αA－（β1＋β2）＝ 4.6555 －°（ 1.2898 ＋°1.2898 ）°＝ 2.0759 °式中： A——平曲线的总转角 缓和曲线中转弯环的数量 N1＝β 1/ θ +β＝2/1θ.2898 ／°0.3457 ＝°3.7 环≈4环右转 缓和曲线中标准环的数量 M1＝l1／1.5－N1＝45／1.5－4＝30-4=26 环 ZDK27+181.92--ZDK27+179.218有 2 环为右转弯环。 纵断面坡度调整转弯环数量 S1a＝V/B＝ 2‰／tg θ＝环≈1环 曲线范围内坡度调整转弯环数量 Sa＝37／202× 1≈1环 纵断面坡度调整转弯环数量 S1b＝V/B＝24.2 ‰／tg θ＝≈4环 曲线范围内坡度调整转弯环数量