管片選型技術(shù)PPT課件.ppt

盾構(gòu)機(jī)管片選型技術(shù) 1 目錄 一 盾構(gòu)機(jī)管片選型原則二 盾構(gòu)機(jī)管片選型依據(jù)三 盾構(gòu)機(jī)電腦管片選型 2 一 盾構(gòu)機(jī)管片選型原則 3 管片拼裝時(shí) 通過(guò)轉(zhuǎn)彎環(huán)與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)的組合來(lái)適應(yīng)不同的曲線要求 管片拼裝時(shí)按照以下以下兩個(gè)原則 第一 要適合隧道設(shè)計(jì)線路 第二 要適應(yīng)盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài) 這兩者相輔相成 通過(guò)正確的管片選型和選擇正確的拼裝點(diǎn)位 將隧道的實(shí)際線路調(diào)整在設(shè)計(jì)線路的允許公差 50mm內(nèi) 4 襯砌管片 管片按其材料可分為鋼筋混凝土管片和金屬管片 其中鋼筋混凝土管片應(yīng)用的更廣泛 管片按其形狀可分為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)和轉(zhuǎn)彎環(huán)兩種 標(biāo)準(zhǔn)環(huán)和轉(zhuǎn)彎環(huán)可以按照不同的組合形式擬合出不同半徑的曲線隧道 5 隧道設(shè)計(jì)軸線 DTA 在理想的情況下 主機(jī)是嚴(yán)格按照DTA向前掘進(jìn)的 主機(jī)的前后產(chǎn)考點(diǎn)應(yīng)該都位于DTA上 如果DTA為一段直線 每掘進(jìn)一環(huán)推進(jìn)油缸向前推進(jìn)相同的距離 如果DTA為曲線 掘進(jìn)時(shí)位于曲線外側(cè)的油缸就會(huì)比內(nèi)側(cè)油缸距離長(zhǎng)一些 在曲線內(nèi)外兩側(cè)的推進(jìn)油缸上產(chǎn)生行程差 否則管片的走向就會(huì)和主機(jī)的走向偏離 6 管片的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)和轉(zhuǎn)彎環(huán) 標(biāo)準(zhǔn)環(huán)與轉(zhuǎn)彎環(huán)的不同之處在于從拼裝好的一整環(huán)管片的頂部看 標(biāo)準(zhǔn)環(huán)在平面上的投影為一矩形 而轉(zhuǎn)彎環(huán)在平面上的投影為對(duì)稱(chēng)的梯形 梯形長(zhǎng)邊比短邊長(zhǎng)38mm 在管片拼裝時(shí) 如果正在安裝的一環(huán)為轉(zhuǎn)彎環(huán) 且轉(zhuǎn)彎環(huán)中的楔型塊的位置處于隧道的正上方 這時(shí)隧道腰部?jī)蓚?cè)將會(huì)產(chǎn)生襯砌長(zhǎng)度的不同 這種長(zhǎng)度的不同稱(chēng)為超前 它的數(shù)值稱(chēng)為超前量 如上介紹的管片 每拼裝一環(huán)將會(huì)在隧道腰部?jī)蓚?cè)產(chǎn)生38mm的超前量 7 不同的隧道工程所使用的管片的超前量是不同的 超前量的大小在隧道管片設(shè)計(jì)上是最重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容 一般超前量的大小起碼要能夠適應(yīng)隧道最小轉(zhuǎn)彎半徑的要求 但如果超前量設(shè)計(jì)的過(guò)大 施工中很容易造成管片錯(cuò)臺(tái)和管片失圓 不但給管片拼裝帶來(lái)很大困難 更影響隧道的防水和美觀 8 9 10 管片對(duì)隧道的擬合 一定的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)和一定的轉(zhuǎn)彎環(huán)按照一定量和適應(yīng)的順序排列 能夠擬合出不同的半徑的曲線隧道 這種管片的排列計(jì)算叫做管片對(duì)隧道的擬合計(jì)算 下面分別介紹在直線 緩和曲線 圓曲線段管片對(duì)隧道的擬合計(jì)算 11 隧道直線段管片對(duì)隧道的擬合計(jì)算 直線段理論上只需要標(biāo)準(zhǔn)環(huán) 但在掘進(jìn)和管片安裝時(shí) 油缸推力的不均勻 主機(jī)的蛇行 已安裝管片的沉降等因素會(huì)造成盾尾間隙和油缸行程的不均衡 當(dāng)這種因素累加到一定程度時(shí)就必須安裝轉(zhuǎn)彎環(huán)進(jìn)行管片糾偏 12 緩和曲線段管片對(duì)隧道的擬合計(jì)算 在緩和曲線段 轉(zhuǎn)彎環(huán)的數(shù)量需要滿足隧道轉(zhuǎn)彎造成的隧道總的超前量的需要 例如 緩和曲線的長(zhǎng)度為65m 圓曲線半徑為400m 管片寬度為1 5m 每環(huán)超前量為38mm 經(jīng)過(guò)計(jì)算已經(jīng)知道整個(gè)緩和曲線段隧道內(nèi)外兩側(cè)的超前量總和為463mm 整個(gè)緩和曲線段需要的管片中數(shù)量為65m 1 5m 44環(huán) 其中需要的轉(zhuǎn)彎環(huán)數(shù)量為463mm 38mm 15環(huán) 需要的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)數(shù)量為44 15 29環(huán) 13 2 2arctg D式中 轉(zhuǎn)彎環(huán)的偏轉(zhuǎn)角 轉(zhuǎn)彎環(huán)的最大楔形量的一半D 管片直徑將數(shù)據(jù)帶入得出 0 3629根據(jù)圓心角公式 180L R式中 L 一段線路中心線的長(zhǎng)度R 曲線半徑 取400m 將之代入 取得L 2 282 管片對(duì)圓曲線段隧道的擬合計(jì)算步驟如下 14 上式表明 在400m圓曲線上 每隔2 282m就要用一環(huán)轉(zhuǎn)彎環(huán) 廣州地鐵的管片長(zhǎng)度為1 5m 也就是說(shuō)每隔2 282 2 4 564m就需要兩環(huán)轉(zhuǎn)彎環(huán) 即標(biāo)準(zhǔn)環(huán)與轉(zhuǎn)彎環(huán)的關(guān)系為1環(huán)標(biāo)準(zhǔn)環(huán) 2環(huán)轉(zhuǎn)彎環(huán) 15 管片的鐘點(diǎn)特征 我們從管片設(shè)計(jì)圖上已經(jīng)知道管片的縱向螺栓孔有10個(gè) 而且他們沿管片的圓周方向是均勻分部的 任何相鄰的兩個(gè)縱向螺栓孔與管片中心所成角度都為36度 也就是說(shuō)管片沿環(huán)向有十個(gè)安裝位置 每個(gè)位置稱(chēng)為管片的一個(gè)安裝鐘點(diǎn) 為了方便理解我們把拼裝點(diǎn)位與時(shí)間刻度相結(jié)合 楔形塊位于最上方時(shí)管片相對(duì)隧道的位置稱(chēng)為12點(diǎn) 楔形塊位置順時(shí)針旋轉(zhuǎn)18度后管片相對(duì)隧道的安裝位置稱(chēng)為1點(diǎn) 再轉(zhuǎn)36度后稱(chēng)為2點(diǎn) 以此類(lèi)推 如下圖 16 2020 1 8 17 但實(shí)際拼裝過(guò)程中不存在12點(diǎn)與6點(diǎn)拼裝點(diǎn)位 而且一般情況下 本著有利于隧道防水的要求 都只使用上部6個(gè)點(diǎn)位 18 管片選型要適應(yīng)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài) 所謂 盾構(gòu)姿態(tài) 是指盾構(gòu)機(jī)的空間方位和走向 管片是在盾尾內(nèi)拼裝 所以不可避免地受到盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的限制 實(shí)際施工中盾構(gòu)姿態(tài)失控的主要有兩種表現(xiàn) 一是使盾構(gòu)主機(jī)偏離DTA 二是使盾尾間隙局部變小 19 盾構(gòu)機(jī)應(yīng)盡量根據(jù)設(shè)計(jì)線路進(jìn)行掘進(jìn) 避免產(chǎn)生不必要的偏差 在實(shí)際掘進(jìn)過(guò)程中 盾構(gòu)機(jī)因?yàn)榈刭|(zhì)不均 推力不均等原因 盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)經(jīng)常會(huì)偏離隧道設(shè)計(jì)線路 當(dāng)盾構(gòu)機(jī)偏離設(shè)計(jì)線路進(jìn)行糾偏時(shí) 要特別注意管片型號(hào)的選擇 避免因盾尾間隙過(guò)小而造成管片破損等事故 20 如當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況變化劇烈時(shí) 主機(jī)會(huì)突然偏向一邊很大的數(shù)值 盾尾間隙將急劇變小 這是更要在管片安裝和掘進(jìn)方向上綜合考慮 避免出現(xiàn)過(guò)激的糾偏以至造成大錯(cuò)臺(tái) 甚至破壞管片 掘進(jìn)控制和管片選型在盾構(gòu)施工中唇齒相依 相互適應(yīng) 不能分開(kāi)對(duì)待 21 二 盾構(gòu)機(jī)管片選型依據(jù) 22 根據(jù)油缸行程差進(jìn)行管片選型 盾構(gòu)機(jī)是依靠推進(jìn)油缸頂推在管片上所產(chǎn)生的反力向前掘進(jìn)的 我們把推進(jìn)油缸按上 下 左 右四個(gè)方向分成四組 而每一個(gè)掘進(jìn)循環(huán)這四組油缸的行程的差值反應(yīng)了盾構(gòu)機(jī)與管片平面之間的空間關(guān)系 可以看出下一掘進(jìn)循環(huán)盾尾間隙的變化趨勢(shì) 當(dāng)管片平面不垂直于盾構(gòu)機(jī)軸線時(shí) 各組推進(jìn)油缸的行程就會(huì)有差異 當(dāng)這個(gè)差值過(guò)大時(shí) 推進(jìn)油缸的推力就會(huì)在管片環(huán)的徑向產(chǎn)生較大的分力 從而影響已拼裝好的隧道管片以及掘進(jìn)姿態(tài) 23 同時(shí)也可以看出如果繼續(xù)拼裝標(biāo)準(zhǔn)環(huán)的話 下部的盾尾間隙將會(huì)進(jìn)一步減小 通常我們以各組油缸行程的差值的大小來(lái)判斷是否應(yīng)該拼裝轉(zhuǎn)彎環(huán) 在兩個(gè)相反的方向上的行程差值超過(guò)40mm時(shí) 就應(yīng)該拼裝轉(zhuǎn)彎環(huán)進(jìn)行糾偏 24 德國(guó)海瑞克公司的土壓平衡式盾構(gòu)機(jī) 20組推進(jìn)油缸分為A B C D四組 分別代表上 右 下 左四個(gè)方向 油缸行程可以通過(guò)位移傳感器反映在顯示屏上 通過(guò)計(jì)算各組油缸之間的差值 就能進(jìn)行正確的管片選型 25 現(xiàn)有一組油缸行程的數(shù)據(jù)如下 B組 右 1980mmC組 下 1964mmD組 左 1934mmA組 上 1943mm左右行程差為 D B 1934 1980 46mm上下行程差為 A C 1943 1964 21mm由上可以看出 盾構(gòu)機(jī)的軸線相對(duì)于管片平面向左上方傾斜 在對(duì)這環(huán)管片進(jìn)行選型的時(shí)候 就應(yīng)選擇一環(huán)左轉(zhuǎn)彎環(huán)且還要有向上的偏移量 26 根據(jù)盾尾間隙進(jìn)行管片選型 如果盾尾間隙過(guò)小 盾殼上的力直接作用在管片上 則盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中盾尾將會(huì)與管片發(fā)生摩擦 碰撞 輕則增加盾構(gòu)機(jī)向前掘進(jìn)的阻力 降低掘進(jìn)速度 重則造成管片錯(cuò)臺(tái) 通過(guò)調(diào)整盾構(gòu)間隙 可以大大減少管片錯(cuò)臺(tái)量 盾構(gòu)一邊間隙過(guò)小 另一邊相應(yīng)變大 這時(shí)盾尾尾刷密封效果降低 在注漿壓力作用下 水泥漿很容易滲漏出來(lái) 破環(huán)盾尾的密封效果 27 盾尾間隙是管片選型的一個(gè)重要依據(jù) 盾尾間隙為75mm 每次安裝管片之前 對(duì)管片的上 下 左 右四個(gè)位置進(jìn)行測(cè)量 如發(fā)現(xiàn)有一方向上的盾尾間隙接近50mm時(shí) 就要用轉(zhuǎn)彎環(huán)對(duì)盾尾間隙進(jìn)行調(diào)節(jié) 在盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中 應(yīng)及時(shí)跟蹤盾尾間隙 發(fā)現(xiàn)盾尾間隙有變小趨勢(shì) 最好能通過(guò)千斤頂推力來(lái)調(diào)整間隙 調(diào)整的基本原則是 哪邊的盾尾間隙過(guò)小 就選擇拼裝反方向的轉(zhuǎn)彎環(huán) 28 選擇正確的管片必須綜合考慮以下因素 A 根據(jù)線路特點(diǎn)進(jìn)行管片預(yù)排版B 推進(jìn)千斤頂?shù)男谐滩?左右和上下 C 盾尾間隙 上 下 左 右 D 鉸接油缸的行程差 E 盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)方向與設(shè)計(jì)軸線的相對(duì)關(guān)系F 錯(cuò)縫拼裝 29 觀測(cè)了主機(jī)趨勢(shì) 油缸行程 盾尾間隙后 我們就可以預(yù)測(cè)出來(lái)幾環(huán)主機(jī)的趨勢(shì) 盾尾間隙的狀態(tài)以及管片的類(lèi)型 運(yùn)算步驟為 a從導(dǎo)向系統(tǒng)上記錄主機(jī)位置和姿態(tài)的所有信息 以及盾尾間隙的數(shù)據(jù) b列出公式的首部分 趨勢(shì) 油缸行程差和盾尾間隙 c計(jì)算掘進(jìn)完成的趨勢(shì)形成差 d預(yù)測(cè)管片類(lèi)型和安裝點(diǎn)位 e計(jì)算安裝完成后的油缸行程和盾尾間隙 f把趨勢(shì)和油缸行程以及盾尾間隙作為初始條件列入下一個(gè)計(jì)算循環(huán) 一般情況下提前計(jì)算3 4環(huán)是比較準(zhǔn)確的 計(jì)算完成后把倔勁和管片安裝