PAGEPAGE5成都地鐵管片選型技術一、成都地鐵管片設計參數1、襯砌環構造成都地鐵采用的襯砌環外徑6000mm，內徑5400mm。管片幅寬分為1500mm，1200mm，管片厚度300mm?；炷翉姸鹊燃塁50，抗滲等級P12。每環襯砌環由6塊管片組成，其中1塊封頂塊、2塊鄰接塊、3塊標準塊。為了滿足與曲線段線路的擬合及施工糾偏的需要，設計了標準環、左轉彎楔形環和右轉彎楔形環，通過合理的組合來擬合不同的曲線。成都地鐵采用的楔形環為雙面楔形，單面楔形量為19mm，轉角為0.1814°，整環楔形總量為38mm，轉角為0.363°。2、管片連接襯砌環縱、環縫連接采用彎螺栓連接，其中1500mm幅寬的管片每環縱縫采用12根M27螺栓，每個環縫采用10根M27螺栓；1200mm幅寬的管片每環縱縫采用12根M24螺栓，每個環縫采用10根M24螺栓。二、管片選型的分析根據設計線路進行掘進，避免產生不必要的偏差。在實際掘進過程中，盾構機因為地質不均、推力不均等原因，盾構機的姿態經常會偏離隧道設計線路，當盾構機偏離設計線路進行糾偏時，要特別注意管片選型，避免因盾尾間隙過小而造成管片破損等事故。1、管片拼裝點位的分析管片的拼裝點位表示每一環管片中封頂塊所在的位置。根據成都地區管片的設計構造圖，將管片拼裝分為10個點位，分別是1點（封頂塊右偏18°）、2點（封頂塊右偏54°）、3點（封頂塊右偏90°）、4點（封頂塊右偏126°）、5點（封頂塊右偏162°）、6點（封頂塊左偏162°）、7點（封頂塊左偏126°）、8點（封頂塊左偏90°）、9點（封頂塊左偏54°）、10點（封頂塊左偏18°）。管片點位的劃分是以管片的分塊形式和螺栓孔的位置為依據，合適的點位才能確保兩環之間所有的縱向螺栓孔的位置能夠重合。在成都地鐵盾構隧道管片采用錯縫拼裝，拼環時點位盡量優先選用ABA（1點、10點）形式，其中第一環的封頂塊管片從正上方右偏18°，第二環的封頂塊管片從正上方左偏18°。根據相鄰兩環管片不能通縫的原則，對每一環管片的點位進行選擇，并優選合理的點位來擬合隧道的線形與盾構機的糾偏。管片的拼裝點位有一定的規律性，現為了保證隧道的美觀和防水效果，將管片的點位劃分為兩類：上半區點位（1點、2點、3點、8點、9點、10點），下半區點位（4點、5點、6點、7點）。其中上半區點位位于隧道中線以上（含中線），有利于管片拼裝和隧道的防水質量，因此上半區作為管片點位選擇的主要區域。從管片拼裝點位的位置模擬看出成都地鐵的管片點位可分位奇數和偶數點位。相鄰的兩環管片不能為同類型的點位。即，如果上一環封頂塊的位置在奇數點位上，則下一環管片選擇時只能選擇封頂塊位置在偶數點位上，只有這樣才可確保拼裝的相鄰管片不通縫；反之，如果上一環封頂塊的位置在偶數點位上，則下一環管片選擇時只能選擇封頂塊位置在奇數點位上。例如：上一環選擇3點，則下一環就可優先選擇2點、8點、10點。在成都地鐵中聯絡通道處管片封頂塊的位置為正上方左偏18°楔形量最大處盾尾間隙增大4.75mm，楔形量最小處盾尾間隙減小4.75mm。（3）1.2m管片第一次調整（直線+轉彎模式）：轉彎環楔形量最大處盾尾間隙變化量：§1=SIN（Q）·（1200+19（1-COS(B)））=sin（arctg（19/6000））×1219=3.86mm（增大）轉彎環楔形量最小處盾尾間隙變化量：§1=SIN（Q）·（1200-19（1-COS(B)））=sin（arctg（19/6000））×1181=3.74mm（減?。╄b于兩者相差較小，便于計算在圖中兩者均取為3.86mm。（4）1.2m管片第二次調整（轉彎+直線模式）：轉彎環+直線環拼裝完成后，上一環轉彎環楔形量最大和最小所對應的直線環位置處盾尾間隙變化量：§2=1200·SIN（Q）=1200×sin（arctg（19/6000））=3.8mm楔形量最大處盾尾間隙增大3.8mm，楔形量最小處盾尾間隙減小3.8mm。三、影響管片選型的因素及管片選型的方法1、影響管片選型的因素（1）盾尾間隙的影響盾尾間隙是管片選型的一個重要依據。如果盾尾間隙過小，則盾構機在掘進過程中盾尾將會與管片發生摩擦，增加盾構機向前的阻力和造成管片壓壞引起隧道滲漏水，同時使盾尾密封效果減弱造成盾尾漏漿。根據施工經驗盾尾圓周上任意一點的盾尾間隙量不宜小于45mm，否則可能會造成盾尾將管片背側拉爛的情況。（2）推進油缸行程和鉸接油缸行程差對管片的選型的影響。盾構機是依靠推力油缸頂推在管片上產生的反力向前掘進的，推力油缸按上、下、左、右四個方向分成四組，每一個掘進循環這四組油缸的行程的差值反應了盾構機與管片的平面位置之間的空間關系，可以看出下一個掘過循環盾尾間隙的變化趨勢。當管片平面不垂直于盾構機軸線時各組推進油缸的行程就會有差異，當這個差值過大時，推進油缸的推力就會在管片環的徑向產生較大的分力，從而影響已拼裝好的隧道管片以及掘進姿態。通常我們以各組油缸行程的差值的大小來判斷是否應該拼裝轉彎環，在兩個相反的方向上的行程差值超過40mm時，就應該拼裝轉彎環來進行糾編。通過轉彎環的調整左右與上下的油缸行程差值就控制在30mm以內，有利于盾構掘進及保護管片不受破壞。鉸接油缸可以被動收放，有利于曲線段的掘進及盾構機的糾偏。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，最后的結果作為管片選型的依據。（3）管片選型要符合設計線路和有利于盾構機糾偏。2、管片選型的方法（1）根據隧道中線的平曲線和豎曲線的走向，管片分為標準環、左轉彎、右轉彎三類。直線上選標準環，左轉曲線上選左轉環，右轉曲線上選右轉環。其中轉彎環數量的計算公式如下：θ=2γ=2*arctg（δ/D）式中：θ——轉彎環的偏轉角δ——轉彎環的最大楔型量的一半（成都地鐵19mm）D——管片直徑根據圓心角的計算公式α=180L/（πR）式中：L——段線路中心線的長度R——曲線半徑而θ=α，以400mm的曲線半徑為例，將之代入的到L=2.53m，所以在圓曲線上每隔2.53m一個轉彎環（N=2.53（2）根據盾尾間隙和油缸行程差來選擇管片盾構掘進過程中，理論盾尾間隙為75mm，施工中一般控制任何一個位置不能小于60mm，如果小于60mm需要立即采用轉彎環來調整管片的盾尾間隙，調整的方法是將管片楔形量最大的位置放在管片盾尾間隙最小的地方。管片的盾尾間隙絕對不能小于45mm，否則會造成管片破碎和盾構機推進阻力增大。同樣，當相對方向上的油缸行程傳感器反映出的油缸行程差值大于40mm時，應進行調整。調整的方法是將管片楔形量最大的位置放在油缸行程最大的地方，這樣了縮短兩個相對位置油缸之間的行程差，縮短多少可通過管片楔形量的計算公式進行計算。舉例如下：假定pushrams(推進油缸)上：1850mm下：1830mm左：1820mm右：1840mmArticulationramas（鉸接油缸）上：80mm下：70mm左：62mm右：75mm盾尾間隙：上：65mm下：80mm左：60mm右：90mm上下：（1850-1830）-（80-70）=10mm左右：（1820-1840）-（62-75）=-7mm盾尾間隙：上：75-65=10mm，下：70-80=-10mm左：75-60=15mm，右：70-90=-20mm查表需要右轉向下所以選擇R2；在進行管片選型的時候，既考慮盾尾間隙影響時，又要考慮油缸行程差對管片選型的影響。只有盾尾間隙接近警戒植（60mm）時，才根據盾尾間隙進行管片選型。（3）管片選型要適應盾構機的姿態管片是在盾尾內拼裝，所以不可避免的受到盾構機姿態的制約。管片平面盡量垂直于盾構機軸線，讓盾構機的推進油缸能垂直地推在管片上，這樣使管片受力均勻，掘進時不會產生管片破損。同時也要兼顧管片與盾尾之間的間隙，避免盾構機與管片發生碰撞而破損管片。當因地質不均、推力不均等原因，使盾構機偏離線路設計軸線時，管片的選型要適宜盾構機的姿態。（4）根據現有的管模數量和類型，及生產能力管片的需求量要與管片廠所配備的管模數量及生產能力進行管片型號的選擇。如果計劃的轉彎環數量比較多可用一套左轉環和一套右轉環來代替兩個標準環。（5）海瑞克VMT選管片技術VMT系統程序中對各種有關的因素預先設定重要性的不同，程序會進行給所有的可能的后續管片評估打分，其中不利因素得分最少的一種類型勝出。這就是程序建議的可拼裝的最好的一環后續管片。此時程序會沿已經計算好的糾偏曲線進行一次模擬掘進，預測當前掘進路徑最可能的后續掘進路徑。接著程序對上面提到的各種影響因素可能出現的改變進行預測，然后把預測的上一管環作為參考管環，進行下一管環順序的計算：先前預測到的第一環被作為預測下一環的理論參考管環，第二管環的選擇過程同第一環的選擇過程。以下為VMT系統程序管片選擇步驟：在一環掘進快要結束時，當主千頂的行程大約法1800mm時，在現場值班的土建工程師對上一環管環的盾尾間隙進行手動測量。當掘進結束且推進油缸仍在上一環管片時，則可通過選擇“SurveyOff”,可使VMT系統進入管片拼裝模式，此時屏幕右側的模式框中的模式從“Advance”轉為“RingErection”。利用“Next”或“F10”，轉換功能鍵菜單，找到功能健“F4”即“RingBuiling”。出現管片拼裝的主屏幕，在此處選擇“InitialValues”（初始值），在屏幕左下角輸入盾尾間隙的值。接著操作人員應當檢查“Referncering”的類型（上一環管片）是否正確。如果其前面的操作無誤，則此類管片應當是正確的。現在選擇按鍵“Acceptance”及“OK”鍵，返回到管片拼裝主模式下。此時在屏幕的中央就會顯示上一環管環的信息。按下“Calculate”則從當前位置開始計算一個新的糾偏曲線，計算完畢后，計算的結果顯示在屏幕的中央。如果對建議的管環滿意，則可選擇按鍵“Build”，進行管片拼裝。如果對建議的管環類型不滿意，或現有管片的類型限制，則可對其進行更換。首先選擇屏幕中央要被替換的管環，接著從右欄中選定希望用的管片類型。利用屏幕上的箭頭執行替換操作。如果一個管環是通過這種方式手動改變的，則管環類型型號碼的兩邊就會有“**”標識。此時就會對糾偏曲線進行重新計算。如果管片類型選擇錯誤，后續管片就呈現紅色警告。當系統返回到“Advance”模式下的時候（拼裝完畢，將要掘進下一環時），可看到屏幕右上角的管環號碼已經增加一環。附圖：管片楔形量及盾尾間隙變化量簡圖（以1.5m左轉彎環為例）。3、管片選型錯誤引起的后果分析除過起填充作用的背后漿液外，管片是隧道唯一襯砌、唯一受力體系。所以管片的正確選型非常重要，當管片選型錯誤時，會引起隧道滲水、管片開裂、管片錯臺。如圖所示，由于選型錯誤，盾尾間隙小過45mm（針對海瑞克盾構機），管片和盾殼切在一起，管片的外棱和邊角會被盾殼剮裂，導致管片止水條部位的混凝土開裂吊塊，管片拼起來后，止水條部位就會形成漏水通道。造成隧道漏水。由于選型錯誤，導致油缸行程差過大，油缸作用在管片上的力