dA5盾构施工法管片选型拼装

管片宽度最小处管片宽度最大处轴线O管片封顶块旋转后管片环顶端管片宽度管片宽度Kt管片顶部宽度最大值：管片顶部宽度最大值：kt150019sinKb管片底部宽度最大值：管片底部宽度最大值：kb150019sinKl管片左端宽度最大值：管片左端宽度最大值：kl150019cosKr管片右端宽度最大值：管片右端宽度最大值：kr150019cos1814. 0600019tan6000)14811519(21tan11YXAaCaYXY2XXaACoAYaCAC1 8alallXXcos.2tan2cos.cos.2sin.2cos.tanalallYYcos.2tan2cos.cos.2sin.2cos.tan 封顶块位置从顶端偏了封顶块位置从顶端偏了a时，楔形环前面的中心时，楔形环前面的中心点点C，（中心点由（中心点由CC，）移动，其移动量为）移动，其移动量为COC=4.75mm。移动量分成水平（。移动量分成水平（X）和垂直（）和垂直（Y）：）： 水平向：水平向：X=38cosa 垂直向：垂直向：Y=38sina 楔形环前端断面的直角方向（楔形环前端断面的直角方向（C，C“）和标准环）和标准环楔形环管片的连接面与直角方向（中心轴方向）是楔形环管片的连接面与直角方向（中心轴方向）是AA角角2，此角度可分成，此角度可分成X（水平（水平-X）与）与Y（垂直（垂直-Y），），C，C“的长度为的长度为L公式如下：公式如下：由于由于:tan2= tan(0.3628:tan2= tan(0.3628)=6.332)=6.3321010- -3 3所以所以: X=tan: X=tan-1-1(0.006332(0.006332cosa)cosa) Y= Y=tantan-1-1(0.006332(0.006332sina) sina) 楔形管片楔形管片K件在不同位置时件在不同位置时X、Y、X、Y其值依次的大小：其值依次的大小：K件件位置位置K件所在圆弧位置a（）K件旋件旋转角度转角度X（mm）宽度差宽度差Y（mm）宽度差宽度差X（ ）角度变化角度变化Y（ ）角度变化角度变化0（0）0（180）38.0（38.0）0.0（0.0）0.3628（0.3628）0.0000（0.0000）1（1）18（342）36.14（36.14）11.74（11.74）0.3450（0.3450）0.1121（0.1121）2（2）36（324）30.74（30.74）22.34（22.34）0.2935（0.2935）0.2132（0.2132）3（3）54（306）22.34（22.34）30.74（30.74）0.2132（0.2132）0.2935（0.2935）4（4）72（288）11.74（11.74）36.14（36.14）0.1121（0.1121）0.3450（0.3450）5（5）90（270）0.00（0.00）38.00（38.00）0.0000（0.000）0.3628（0.3628）右楔形环管片为例右楔形环管片为例:计算法则：计算法则：垂直向垂直向Y：下上：下上水平向水平向X：左右：左右负数（）代表轴线负数（）代表轴线下降、左转。下降、左转。正数（）代表轴线正数（）代表轴线上升、右转。上升、右转。竖直方向下上新方向旧方向水平方向右旧方向左新方向12000cos0 .38sin2112000sin0 .38sin21角度（1，2）的调整量是从上图的关系里按下列公式计算：垂直方向：12v12000sin26000)(21sin211XvXtXb12000sin0 .38sin2112000sin26000)(21sin211XhXrXl12000cos0 .38sin21水平方向：22h注：6000为管片直径从推导公式可以显示为：管片直径件在顶部）管片宽度最大差（2sinsin21K管片直径件在顶部）管片最大宽度差（2cossin21K楔形管片直线管片短直线直线管片允许误差设计轴线管片模拟轴线曲线半径设计轴线管片拟合轴线误差值楔变量管片宽度RRCRX.cossin. 21管片宽度曲 线 半 径管 片 宽 度管 片 宽 度.R/1803.根据管片拼装模式（错缝拼装、通缝拼装），封顶块（K件）所在位置时，管片环所对应楔变角度。4.则对于管片环宽度所对应圆弧线的圆心角为：管片环宽度管片环直径管片环楔变量标准环楔型环0360弧长管片宽度管片宽度对应的圆心角 内则外则曲线半径1.半径450米所需的轴线偏转角，管片环K件在18（拼装模式：S（18）R（18）S（18）R（18）.，圆曲线圆心角57，则弧长为447.45m以每一环1.5米进行计算，由平面几何得：1910. 045075. 0sin21 圆曲线(18)第2环第1环第3环第4环由于管片环封顶块K在18，通过计算，封顶块在18时，其水平方向偏转角为：0.3450（0.345020.1725)则：1，、2，、3，0.3450/20.1725则：每环管片环与圆曲线偏差角度 ： 0.17250.19100.0185表明：每安装一环管片，管片环的轴线偏离圆曲线0.0185（注：在圆曲线内则为正值，外则为负值）。约等于： 由于施工轴线在隧道设计轴线外则，对于21.6mm偏差，虽然在施工误差范围内，但考虑施工轴线随长度增加而增加，偏差不断增大，需将施工偏差调整在设计轴线内则，因此必须在施工9环内，作出调整，一般是在计算第N环修正，提前N/2修正（如第9环修正，则提前924环修正），即：计划施工轴线设计轴线注意：若通过管片排列计算，施工轴线在设计隧道轴线内则，注意：若通过管片排列计算，施工轴线在设计隧道轴线内则，则修正环使用则修正环使用S-S（标准环）。（标准环）。 通过上述计算，可以确定对曲线半径450m，弧长447.45m，圆心角57的圆曲线，可确定管片排列模式：SRSRRSRSRSRSRRSR.。（其中管片环封顶块旋转安装角度为：18）则：可知弧长447.45圆曲线，管片环使用多小环标准环、多小环楔型环。同理：则全区间的管片环数可知，但需根据施工单位施工水平施工单位施工水平，排列计算得出的环数后，作楔型管片环增加，已作日后纠偏使用作楔型管片环增加，已作日后纠偏使用。对于圆曲线排列，小结其计算步骤：对于圆曲线排列，小结其计算步骤：1、通过圆心角公式，初步估计管片环排列模式；2、计算管片环宽度所对应的圆心角度；3、计算管片环，K件旋转不同角度时，其宽度、修正角度；4、计算一环管片环，修正角度与管片环宽度所对因的圆心角度差值及偏差量；5、计算第N环修正量、第N/2环修正量及使用修正拼装模式；6、管片环排列模式。注：在盾构机实际施工中，考虑地质、操作、机械问题，往往将盾构机施工注：在盾构机实际施工中，考虑地质、操作、机械问题，往往将盾构机施工轴线设置在圆曲线内则施工。轴线设置在圆曲线内则施工。 管片选型与盾构盾尾、盾构铰接、盾构推进千斤顶有着重要关系，特别是盾尾间隙盾尾间隙的控制，尤为突出。 从理论上，当管片安装后，管片环外圆面与盾构盾尾内圆面，其间隙间隙是一致的，但实际施工中，由于受地层、人工操作、盾构蛇行等，造成间隙距离不一。 盾尾间隙确定：盾尾间隙确定：由管片宽度、隧道设计轴线、注浆工艺、盾尾油脂压注工艺确定。 （一）盾尾间隙（一）盾尾间隙盾构机盾尾间隙变化三种情况：1、使用楔型环管片环；2、管片方位角与盾构机方位角不一致，3、盾构机偏移。以上三种情况在实际施工常常同时出现，是一个综合性因素。盾尾间隙盾尾间隙标 准 环楔 型 环盾 构 机盾 构 机标 准 环盾尾间隙盾尾间隙标 准 环方 位 角 变 化第二种情况第一种情况管片环半径盾尾间隙管片环半径第三种情况盾构机盾尾长度盾尾间隙盾尾间隙千斤顶回缩后净空第一种情况：使用楔型管片aABa，A，B，b2200ab，2200a,B1a.tanaB2-( atana)c1B1+btan(2a+b)c2-(B2+btan(2a+b)注：注： c1、 c2则由于管片环的组合的不同而不同则由于管片环的组合的不同而不同 。第二种情况：管片方位角与盾构机方位角不一致第二种情况：管片方位角与盾构机方位角不一致盾尾间隙盾尾间隙B11500sinB2-1500sinC12500sinC2-2500sin第三种情况：盾构偏移：第三种情况：盾构偏移：管片与机尾的间隙，上（t）下（b）左（l）右（r）的数值，在盾构机施工现场通过盾尾是可以测量到，在管片中心（s）与盾构机中心（t）的偏差v、h可以用下公式计算出来：trVrVb )(21tbV rrhrhl h21(lr) min22)()(hV管片环半径盾尾间隙管片环半径（二）管片选型与盾构千斤顶（二）管片选型与盾构千斤顶垂直方向垂直方向水平方向水平方向目前盾构机中，在盾构机控制面板均能显示垂直方向（定部、底部）及水平方向（左侧、右侧）千斤顶定行程，将各行程差，则初步反映了目前盾构及姿态（转弯、上坡、下坡状态）。千斤顶回缩后净空盾尾间隙盾尾间隙盾尾长度行程差间隙控制量千斤顶距离通过管片环通过管片环修正角度修正角度及千斤及千斤顶行程差，通过计算可知，顶行程差，通过计算可知，管片环在盾尾管片环在盾尾间隙控制最小间隙控制最小量量。同时通过平面曲线、纵。同时通过平面曲线、纵向曲线、上下、左右向曲线、上下、左右千斤顶千斤顶距离距离，可以得知盾构每推进，可以得知盾构每推进一环管片宽度距离所需的一环管片宽度距离所需的行行程差程差。平面曲线半径左右千斤顶距离平面曲线半径度每环管片行程管片宽)(平面曲线半径左右千斤顶距离平面曲线半径度每环管片行程管片宽)(根据圆心角公式：根据圆心角公式：a2sin-1(管片宽度一半管片宽度一半曲线半径曲线半径) 按上述三种情况计算，可知每按上述三种情况计算，可知每安装不同类型管片其盾尾间隙安装不同类型管片其盾尾间隙变化。变化。（三）管片选型盾构机铰接千斤顶（三）管片选型盾构机铰接千斤顶 管片选型与盾构铰接千斤顶关系虽然没有直接关系，如在曲线段，铰接千斤顶行程确定与盾构掘进推进千斤顶有着重要关系。因此，管片选型与盾构铰接千斤顶具有间接影响。盾构机盾构机盾构机需注意：盾构机主动铰接和被动铰接，需注意：盾构机主动铰接和被动铰接，对管片选型的影响对管片选型的影响推后体式（主动铰接）推前体式（被动铰接）千斤顶净空盾尾长度设计轴线施工轴线盾尾以主体外长度（一）直线纠偏（一）直线纠偏从设计中心偏移（A）以及尾部偏移（B）表示在以下公式：A（管片宽度盾尾以外主体长度）sinB管片宽度sin的确定：垂直方向：（盾构机实测俯仰角）（挖掘设计坡度）水平方向： （所示方位角值）（设计隧道方位角）注：盾构机垂直方向俯仰角、水平方向方为角，通过测量求得。 距离水平（或垂直）千斤顶千斤顶行程差1tan也可以通过千斤顶行程差计算（二）曲线段修正（二）曲线段修正根据圆心角公式：根据圆心角公式：a2sin-1(管片宽度一半管片宽度一半曲线半径曲线半径)，每推进，每推进1环管片，盾构机环管片，盾构机必须偏移角度（如：半径为必须偏移角度（如：半径为300米时盾构转米时盾构转0.2292） 向外偏离向内偏离设计轴线如果偏向曲线外不加以修正，就会与设计曲线越偏越远；如果偏向曲线内不加以修正，就会以较大的角度冲向设计曲线，难以修正。 根据上述，为了保持盾构在设计曲线上，尽可能地将盾构机控制在设计的曲线内侧。 另外，用推进器长度差来管理时，推进1环以上时，盾构机会向曲线外偏一点，其偏差角度为tan-1(/R)在半径300米的区间50mm时，0.01，对盾构机施工轴线也不会产生不可控制偏离。在曲线纠偏中：关键是控制盾构机偏差角的控在曲线纠偏中：关键是控制盾构机偏差角的控制，不能以大角度纠偏，否则，管片选型、轴制，不能以大角度纠偏，否则，管片选型、轴线控制就会完全失控。线控制就会完全失控。实际轴线设计轴线第4环第3环第1环第2环假设：水平方向在设计中心线内，但垂直方向比设计中假设：水平方向在设计中心线内，但垂直方向比设计中心线低心线低50mm，垂直方向的方位角也向前倾，垂直方向的方位角也向前倾0.4。 如果继续安装标准管片，每推进一环，施工中心线就会比设计中心线多偏离10.5mm，如果再推进N环（如：6环），侧偏离值侧偏离值d5010.56113mm，此时已超出100mm的容许值（其中：10.5=1500sin0.4）。 K件件位置位置a（）K件旋件旋转角度转角度X（mm）宽度差宽度差Y（mm）宽度差宽度差X（ ）角度变化角度变化Y（ ）角度变化角度变化0（0）0（180）38.0（38.0）0.0（0.0）0.3628（0.3628）0.0000（0.0000）1（1）18（342）36.14（36.14）11.74（11.74）0.3450（0.3450）0.1121（0.1121）2（2）36（324）30.74（30.74）22.34（22.34）0.2935（0.2935）0.2132（0.2132）3（3）54（306）22.34（22.34）30.74（30.74）0.2132（0.2132）0.2935（0.2935）4（4）72（288）11.74（11.74）36.14（36.14）0.1121（0.1121）0.3450（0.3450）5（5）90（270）0.00（0.00）38.00（38.00）0.0000（0.000）0.3628（0.3628）要修正管片施工中心线的方法有多种，即是0.2935，但水平方向却在设计中心线上，有必要用2环环锥形管片消除水平方向的偏差。 因此，2次使用0.02935锥型环管片，垂直向仰角是0.293520.5870已向上修正了。为了修正向上0.2935的仰角，从施工方面考虑选用，其方法是RT（54），LT(54)，则水平方向消除安装第一环楔型环产生的0.2132，需注意：在这两环楔型环管片之间需加上2环标准环管片（主要时考虑错缝拼装）。 根据上述分析纠偏量计算如下：第1环：dv1=50mm 垂直偏差角 0.4第2环：dv2=dv1+1500sinv1-1500sin （0.29352）56.6mm，第3环：dv3=dv2+1500sinv3 591500sin（0.40.2935）61.8mm，第4环： dv4=dv3+1500sinv4 61.51500sin（0.40.2935）64.6mm，第5环：dv5=dv4+1500sinv4-1500sin （0.29352）63.52.83.8=62.5mm第6环：dv6=dv5+1500sinv6 62.51500sin（0.40.5870）62.5-4.9=57.6mm第6环以后：每推进1环，偏差量将每环减小1500sin(-0.1870)=4.9mm的偏差；在计算公式上，57.64.912环，则是从第6环以后，推进完毕第12环后施工中心线与设计中心线正好在交合处，从这以后每推进1环，则相反地向上偏移4.9mm。充分注意：充分注意： 在纠偏过程中，在一段距离内施工轴线仍然与设计轴线发生偏差加在纠偏过程中，在一段距离内施工轴线仍然与设计轴线发生偏差加大情况；当设计轴线与施工轴线偏差角较大时，施工轴线就可能超出大情况；当设计轴线与施工轴线偏差角较大时，施工轴线就可能超出100mm施工允许范围，因而对偏差角必须加以控制。施工允许范围，因而对偏差角必须加以控制。 在管片纠偏中，需考虑安装纠偏环管片前，考虑前一环管片封顶块在管片纠偏中，需考虑安装纠偏环管片前，考虑前一环管片封顶块位置，根据管片环几何尺寸，同时需错缝拼装，选择纠偏环管片封顶块位置，根据管片环几何尺寸，同时需错缝拼装，选择纠偏环管片封顶块安装位置及楔型环管片类型。安装位置及楔型环管片类型。 在管片选型计算中，注意管片楔型环管片楔变角（全角或是半角），在管片选型计算中，注意管片楔型环管片楔变角（全角或是半角），即管片环是否是等腰梯形或是直角梯形。即管片环是否是等腰梯形或是直角梯形。管片环纠偏修正排列如下：管片环纠偏修正排列如下：如：纠偏环安装前的前一环K件位置在18，则S-18LT-54S-18S-(-18)RT-(-54)S-(-18).如：纠偏环安装前的前一环K件位置在18，则S-(-18)RT-(-54)S-(-18)S-18LT-54S-18.要诀：要诀：测量检查不可少；测量检查不可少；几何尺寸作参考；几何尺寸作参考；管盾关系最重要。管盾关系最重要。第一：管片选型适合隧道设计轴线；第一：管片选型适合隧道设计轴线；第二：管片选型适应盾构机的姿态、空间要求；第二：管片选型适应盾构机的姿态、空间要求；第三：管片选型适合盾构千斤顶行程第三：管片选型适合盾构千斤顶行程;第四：建立掘进管理表格。第四：建立掘进管理表格。