管片選型培訓(xùn)講義

1、中國中鐵二局中國中鐵二局 一、管片選型的原則 1.1管片選型要適合隧道設(shè)計(jì)線路 1.2管片選型要適應(yīng)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài) 二、管片選型 2.1 管片的拼裝點(diǎn)位 2.2 根據(jù)盾尾間隙進(jìn)行管片選型 2.3 根據(jù)油缸行程差進(jìn)行管片選型 2.4 盾構(gòu)間隙與油缸行程之間的關(guān)系金牛支渠管片拼裝時(shí)，通過轉(zhuǎn)彎環(huán)與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)的組合來適應(yīng)不同的曲線要求。管片拼裝時(shí)按照以下兩個(gè)原則： 第一，要適合隧道設(shè)計(jì)線路；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)。第二，要適應(yīng)盾構(gòu)機(jī)的姿態(tài)。 這兩者相輔相成，通過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)。1.1管片選型要適合隧道設(shè)計(jì)線路

2、管片選型要適合隧道設(shè)計(jì)線路 當(dāng)一個(gè)盾構(gòu)工程開工之前，就要根據(jù)設(shè)計(jì)線路對(duì)管片作一個(gè)統(tǒng)籌安排，通常把這一步驟叫管片排版管片排版。通過管片排版，就基本了解了這段線路需要多少轉(zhuǎn)彎環(huán)（包括左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎），多少標(biāo)準(zhǔn)環(huán)，曲線段上標(biāo)準(zhǔn)環(huán)與轉(zhuǎn)彎環(huán)的布置方式。管片長度1500mm/1200mm管片內(nèi)徑5400mm管片厚度300mm盾尾內(nèi)徑管片外徑6000mm轉(zhuǎn)彎環(huán)截面 等腰梯形轉(zhuǎn)彎環(huán)楔形量轉(zhuǎn)彎環(huán)楔形量38mm盾尾間隙盾尾內(nèi)徑減管片外徑管片技術(shù)參數(shù)表管片技術(shù)參數(shù)表 鑒于管片拼裝的規(guī)律性，所以盾構(gòu)施工前必須對(duì)隧道管片做好排序，并根據(jù)設(shè)計(jì)，模擬出聯(lián)絡(luò)通道和泵房位置，管片拼到聯(lián)絡(luò)通道處時(shí)，點(diǎn)位要正好和設(shè)計(jì)點(diǎn)位符合，否則

3、聯(lián)絡(luò)通道位置會(huì)被改變。 管片排序時(shí)，要優(yōu)化洞門的長度，在成都始發(fā)洞門采用700mm的統(tǒng)一寬度，到達(dá)洞門厚度根據(jù)實(shí)際排版情況而定，但不應(yīng)小于400mm。隧道管片的排序隧道管片的排序 盾構(gòu)管片在曲線半徑小于400m（含400m）地段必須采用環(huán)寬為1.2m的管片，在曲線半徑大于400m地段可采用環(huán)寬為1.2m或1.5m的管片。 依照曲線的圓心角與轉(zhuǎn)彎環(huán)產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系，可以計(jì)算出區(qū)間線路曲線段的轉(zhuǎn)彎環(huán)與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)的布置方式。 轉(zhuǎn)彎環(huán)偏轉(zhuǎn)角的計(jì)算公式： =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)代入得出0.3629根據(jù)圓心角的計(jì)算公式： 180L/R 式中： L一

4、段線路中心線的長度 R曲線半徑，取800m而，將之代入，得出L5.067m轉(zhuǎn) 彎 環(huán)標(biāo) 準(zhǔn) 環(huán)D=6000mm1500mm=19mm圖1 標(biāo)準(zhǔn)環(huán)、轉(zhuǎn)彎環(huán)關(guān)系圖標(biāo)準(zhǔn)環(huán)、轉(zhuǎn)彎環(huán)關(guān)系圖 上式表明，在800m的圓曲線上，每隔5.067m要用一環(huán)轉(zhuǎn)彎環(huán)。以此類推，可以算出R為其他數(shù)值的拼裝關(guān)系，結(jié)合線路就可以將管片大致排列出來。 1.2 管片選型要適應(yīng)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)管片選型要適應(yīng)盾構(gòu)機(jī)姿態(tài) 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)的約制。管片平面應(yīng)盡量垂直于盾構(gòu)機(jī)軸線，也就是盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)油缸能垂直地推在管片上，這樣可以使管片受力均勻，掘進(jìn)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生管片破損。同時(shí)也兼顧管片與盾尾之間地間隙，避免盾構(gòu)機(jī)

5、與管片發(fā)生碰撞而損壞管片。在實(shí)際掘進(jìn)過程中，盾構(gòu)機(jī)因?yàn)榈刭|(zhì)不均、推力不均等原因，經(jīng)常要偏離隧道設(shè)計(jì)線路。所以當(dāng)盾構(gòu)機(jī)偏離設(shè)計(jì)線路或進(jìn)行糾偏時(shí)，都要十分注意管片選型，避免發(fā)生重大事故。 金牛支渠2.1 管片的拼裝點(diǎn)位管片的拼裝點(diǎn)位 本區(qū)間的管片拼裝分10個(gè)點(diǎn)位，和鐘表的點(diǎn)位相近，分別是1、2、3、4、5、7、8、9、10、11。 管片劃分點(diǎn)位的依據(jù)有兩個(gè)：管片的分塊形式和螺栓孔的布置。拼環(huán)時(shí)點(diǎn)位盡量要求ABA（1點(diǎn)、11點(diǎn)）形式。在廣州盾構(gòu)隧道管片要求錯(cuò)縫拼裝，相鄰兩環(huán)管片不能通縫。管片拼裝點(diǎn)位有很強(qiáng)的規(guī)律，管片的點(diǎn)位可劃分為兩類，一類為1點(diǎn)、3點(diǎn)、5點(diǎn)、8點(diǎn)、10點(diǎn)；二類為11點(diǎn)、2點(diǎn)、4點(diǎn)、

6、7點(diǎn)、9點(diǎn)。同一類管片不能相連，例如1點(diǎn)后不能跟3、5、8、10這四個(gè)點(diǎn)位，只能跟11、2、4、7、9五個(gè)點(diǎn)位。一般情況下，本著有利于隧道防水的要求，都只使用上部5個(gè)點(diǎn)位。 點(diǎn)位1點(diǎn)2點(diǎn)3點(diǎn)4點(diǎn)5點(diǎn)7點(diǎn)8點(diǎn)9點(diǎn)10點(diǎn)11點(diǎn)1點(diǎn)2點(diǎn)3點(diǎn)4點(diǎn)5點(diǎn)7點(diǎn)8點(diǎn)9點(diǎn)10點(diǎn)11點(diǎn)選管片的規(guī)律如下圖： （豎列表示拼裝好的管片，橫向：-表示可選后續(xù)的管片；-表示不可選后續(xù)的管片） 隧道襯砌由六塊預(yù)制鋼筋混凝土管片拼裝而成。由封頂塊（F）、鄰接塊（L1）、（L2）、標(biāo)準(zhǔn)塊（B1、B2、B3）構(gòu)成。襯砌采用錯(cuò)縫拼裝，自下而上交叉拼裝，封頂塊和鄰接塊搭接1/3，最后縱向插入。 B2ZB3Z123B1Z4FZ6L2Z5

7、L1ZmaxminB2ZB1ZFZL1ZFZL1ZB1ZL2ZB3Z 右轉(zhuǎn)彎環(huán)的情況與左轉(zhuǎn)彎相反，這里就不再列舉。通過管片不同點(diǎn)位的拼裝，就可以實(shí)現(xiàn)隧道的調(diào)向。推進(jìn)油缸盾 構(gòu) 機(jī)管盾尾間隙片盾尾刷圖2 盾構(gòu)機(jī)與管片、推進(jìn)油缸關(guān)系圖2.2 根據(jù)盾尾間隙進(jìn)行管片選型根據(jù)盾尾間隙進(jìn)行管片選型 如上圖所示，通常將盾尾與管片之間的間隙叫盾尾間隙。如果盾尾間隙過小，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)（在越三盾構(gòu)工程中，就是通過調(diào)整盾構(gòu)間隙，大大減少管片錯(cuò)臺(tái)量），盾構(gòu)一邊間隙過小，另一邊相應(yīng)變大，這時(shí)盾尾

8、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，破環(huán)盾尾的密封效果。 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，最好能通過千斤頂推力來調(diào)整間隙）。調(diào)整的基本原則是，哪邊的盾尾間隙過小，就選擇拼裝反方向的轉(zhuǎn)彎環(huán)。2.3 根據(jù)油缸行程差進(jìn)行管片選型根據(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)

9、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。由圖2可以看出，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)。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40mm時(shí)，就應(yīng)該拼裝轉(zhuǎn)彎環(huán)進(jìn)行糾偏。 德國海瑞克公司的土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)，如圖3所示，10對(duì)推進(jìn)油缸分為A、B、C、D四組，分別代表上、右、下、左四

10、個(gè)方向。油缸行程可以通過位移傳感器反映在顯示屏上，通過計(jì)算各組油缸之間的差值，就能進(jìn)行正確的管片選型。下面舉例說明：現(xiàn)有一組油缸行程的數(shù)據(jù)如下： B組（右）：1980mm C組（下）：1964mmD組（左）：1934mm A組（上）：1943mm左右行程差為：DB=19341980=46mm上下行程差為：AC=19431964=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。此環(huán)應(yīng)選擇左轉(zhuǎn)彎環(huán)在1點(diǎn)拼裝。拼裝完管片后掘進(jìn)之前油缸行程的初始數(shù)據(jù)理論為：A組（上）：454mm B組（右）：465mm C組（下）：

11、453m D組（左）：450mm。這樣左右與上下的油缸行程差值基本控制在20mm之內(nèi)，有利于盾構(gòu)掘進(jìn)及保護(hù)管片不受破壞。 2.4、盾構(gòu)間隙與油缸行程之間的關(guān)系、盾構(gòu)間隙與油缸行程之間的關(guān)系 在進(jìn)行管片選型的時(shí)候，既要考慮盾尾間隙，又要考慮油缸既要考慮盾尾間隙，又要考慮油缸行程的差值行程的差值。而油缸行程的差值更能反映盾構(gòu)機(jī)與管片平面的空間關(guān)系，通常情況下應(yīng)把油缸行程的差值作為管片選型的主要依據(jù)，只有在盾尾間隙接近于警戒值（25mm）時(shí)，才根據(jù)盾尾間隙進(jìn)行管片選型。 綜上，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）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)男谐滩睿ㄗ笥液蜕舷拢┩七M(jìn)千斤頂?shù)男谐滩睿ㄗ笥液蜕舷拢?C）盾尾間隙（上、下、左、右）