管片制作與拼裝（管片選型方法）

盾構(gòu)與掘進機施工——管片制作與拼裝盾構(gòu)教研室主講：王磊SHIELD＆TBMCONSTRUCTIONTECHNOLOGYCHAPTER03管片選型方法3.1管片選型基本理論

3.1.5管片選型方法（1）根據(jù)管片線形選型盾構(gòu)機掘進時，隧道襯砌管片可根據(jù)隧道設(shè)計線形實時進行選型，曲線段可根據(jù)方向選擇左轉(zhuǎn)彎環(huán)，右轉(zhuǎn)彎環(huán)或者通用環(huán)，直線段可選擇直線環(huán)或通用環(huán)。3.1管片選型基本理論

3.1.5管片選型方法（2）根據(jù)盾構(gòu)姿態(tài)選型盾構(gòu)機掘進過程中因地質(zhì)不均勻，很容易偏離隧道軸線方向，當(dāng)超過一定范圍，就需要進行姿態(tài)調(diào)整。若通過其他方法（如調(diào)整盾構(gòu)機千斤頂?shù)耐屏碚{(diào)整掘進方向）取不到理想效果時，就需要用轉(zhuǎn)彎環(huán)管片來進行調(diào)整。3.1管片選型基本理論

3.1.5管片選型方法（3）根據(jù)管片與盾殼的相對位置（盾尾間隙）選型管片選型與盾構(gòu)盾尾、盾構(gòu)鉸接、盾構(gòu)推進千斤頂有著重要關(guān)系，特別是盾尾間隙的控制，尤為突出。從理論上，當(dāng)管片安裝后，管片環(huán)外圓面與盾構(gòu)盾尾內(nèi)圓面，其間隙是一致的，但實際施工中，由于受地層、人工操作、盾構(gòu)蛇行等，造成間隙距離不一。盾尾間隙確定：由管片寬度、隧道設(shè)計軸線、注漿工藝、盾尾油脂壓注工藝確定。3.1管片選型基本理論

3.1.5管片選型方法盾構(gòu)機盾尾間隙變化三種情況：1、使用楔型環(huán)管片環(huán)；2、管片方位角與盾構(gòu)機方位角不一致，3、盾構(gòu)機偏移。以上三種情況在實際施工常常同時出現(xiàn)，是一個綜合性因素。第三種情況第一種情況第二種情況3.1管片選型基本理論

3.1.5管片選型方法

盾構(gòu)管片是先拼裝在盾尾盾殼內(nèi)，在盾構(gòu)機前進的過程中，管片從尾部露出來。假設(shè)盾尾為一直徑6280mm，厚度為50mm的鋼筒，密封刷結(jié)構(gòu)的最小厚度為45mm。管片的外直徑為6000mm。如果管片的中心軸和主機的中心軸完全重合時，則盾尾間隙的值為45mm。實際施工中要準(zhǔn)確的測量盾尾間隙是困難的，因為盾尾密封結(jié)構(gòu)往往被管片遮住了，我們所能測量的為管片和盾殼的間隙值，理想情況下的盾尾間隙測量值為45mm+45mm=90mm。3.1管片選型基本理論

3.1.5管片選型方法（4）根據(jù)推進油缸和鉸接油缸行程選型推進油缸按上、下、左、右四個方向分成四組，每一個掘進循環(huán)這四組油缸的行程的差值反應(yīng)了盾構(gòu)機與管片的平面位置之間的空間關(guān)系，可以看出下一個掘進循環(huán)盾尾間隙的變化趨勢。當(dāng)管片平面不垂直于盾構(gòu)機軸線時，各組推進油缸的行程就會有差異，當(dāng)這個差值過大時，推進油缸的推力就會在管片環(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姿態(tài)。推進油缸分區(qū)示意圖3.1管片選型基本理論

3.1.5管片選型方法（4）根據(jù)推進油缸和鉸接油缸行程選型管片選型與盾構(gòu)鉸接油缸關(guān)系雖然沒有直接關(guān)系，但在曲線段，鉸接油缸的行程與盾構(gòu)推進油缸行程有著重要關(guān)系。因此，管片選型與盾構(gòu)鉸接油缸具有間接關(guān)系。

鉸接油缸可以被動收放，有利于曲線段的掘進及盾構(gòu)機的糾偏。同樣鉸接油缸的行程差也影響管片的選型。這時應(yīng)將上下或左右的推進油缸行程差值減去上下或左右的鉸接油缸行程差值，最后的結(jié)果作為管片選型的依據(jù)。推后體式（主動鉸接）推前體式（被動鉸接）3.1管片選型基本理論

3.1.5管片選型方法（4）根據(jù)推進油缸和鉸接油缸行程選型

注意：在進行管片選型的時候，即要考慮盾尾間隙，又要考慮油缸行程的差值。而油缸行程的差值更能反映盾構(gòu)機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時，才根據(jù)盾尾間隙進行管片選型。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)。3.1管片選型基本理論

3.1.5管片選型方法（5）根據(jù)模具選型由于模具一旦購買投入生產(chǎn)，其生產(chǎn)能力基本已經(jīng)定型。在管片生產(chǎn)過程中只能進行適度調(diào)整。如果拼裝過程中大量使用轉(zhuǎn)彎管片，造成轉(zhuǎn)彎環(huán)與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)比例嚴(yán)重失調(diào)。轉(zhuǎn)彎環(huán)少，標(biāo)準(zhǔn)環(huán)多，這種情是相當(dāng)危險的。在曲線段如果3~4環(huán)內(nèi)沒有轉(zhuǎn)彎管片，錯臺就非常嚴(yán)重，無法繼續(xù)施工。所以管片選型也要必須要考慮到模具的生產(chǎn)能力。3.1管片選型基本理論

3.1.5管片選型方法（6）根據(jù)安裝點位選型管片拼裝一共有10個點位1、2、3、4、5、7、8、9、10、11。安裝采取由下而上的原則。1234511107893.1管片選型基本理論

3.1.5管片選型方法（6）根據(jù)安裝點位選型管片拼裝時要求錯縫拼裝，相鄰兩環(huán)管片不能通縫。管片拼裝點位有很強的規(guī)律，點位可劃分為兩類，一類為1點、3點、5點、8點、10點；二類為11點、2點、4點、7點、9點。同一類點位不能連續(xù)選擇，例如1點后不能跟3、5、8、10這四個點位，只能跟11、2、4、7、9五個點位，否則會造成部分管片通縫現(xiàn)象。點位1點2點3點4點5點7點8點9點10點11點1點×√×√×√×√×√2點√×√×√×√×√×3點×√×√×√×√×√4點√×√×√×√×√×5點×√×√×√×√×√7點√×√×√×√×√×8點×√×√×√×√×√9點√×√×√×√×√×10點×√×√×√×√×√11點√×√×√×√×√×3.1管片選型基本理論

3.1.5管片選型方法（6）根據(jù)安裝點位選型如下左圖所示，11、1、2、3點位為錯開的兩組點位拼裝而成，是典型錯縫拼裝；而右圖所示連續(xù)三環(huán)管片為2、11、4點位，均為同一組點位，拼裝完成后存在通縫情況，應(yīng)該避免。錯縫拼裝通縫拼裝3.1管片選型基本理論

3.1.5管片選型方法管片拼裝點位轉(zhuǎn)盤（6）根據(jù)安裝點位選型3.1管片選型基本理論

3.1.5管片選型方法（6）根據(jù)安裝點位選型

注意：左右轉(zhuǎn)彎環(huán)是可以互相代替的，如右轉(zhuǎn)彎12：00可以由左轉(zhuǎn)彎6：00代替，右轉(zhuǎn)彎的1：00可以由左轉(zhuǎn)彎的7：00代替……。管片的這種特點在施工時很有意義，如施工馬上需要使用右轉(zhuǎn)彎環(huán)，但施工場地儲存的只有左轉(zhuǎn)彎環(huán)，這時就可以用左轉(zhuǎn)彎環(huán)來代替右轉(zhuǎn)彎環(huán)。但需要說明的是左右轉(zhuǎn)彎環(huán)在互相代替時要注意管片是否會通縫。例如當(dāng)前環(huán)為標(biāo)準(zhǔn)11：00鐘，下一環(huán)需要安裝右轉(zhuǎn)彎12：00，但這時發(fā)現(xiàn)場地只有左轉(zhuǎn)彎環(huán)，不得不用左轉(zhuǎn)彎來代替右轉(zhuǎn)彎，但是這個左轉(zhuǎn)彎不能安裝到6：00鐘，雖然這個左轉(zhuǎn)彎安裝到6：00和右轉(zhuǎn)彎12：00完全等價，但會和當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)11：00通縫，你只能把左轉(zhuǎn)彎安裝到5：00或者7：00才能滿足既錯縫又代替右轉(zhuǎn)彎大部分功能的要求。雖然管片有10個點位，但正常情況下如果管片供應(yīng)充足，管片的常用安裝點位只有五個：10：00、11：00、12：00、1：00、2：00。對標(biāo)準(zhǔn)環(huán)而言剩下的點位沒有任何意義，對轉(zhuǎn)彎環(huán)來說剩下的點位完全可以用相反的管片在這五個點位內(nèi)找到代替環(huán)。而且在轉(zhuǎn)彎環(huán)供應(yīng)充足時我們更并不主張使用剩下的點位，因為這些點位的楔形塊位于隧道下半部，在安裝時比較不便，對安裝的技術(shù)要求也要高一些。3.1管片選型基本理論

3.1.6管片選型總結(jié)（1）選型總結(jié)通過選擇標(biāo)準(zhǔn)環(huán)和轉(zhuǎn)彎環(huán)的不同組合形式，選用正確型號的管片和選擇正確的拼裝點位，將隧道實際施工線路控制在設(shè)計線路的允許公差內(nèi)。正常情況主機沿著DTA走，管片隨著主機走，線形控制為工作內(nèi)容之首。特殊情況下主機掘進要保護管片，同時注意隧道不能超限