盾构隧道管片拼装技术.doc

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1、盾构隧道管片拼装技术【内容提要】通过广州轨道交通四号线大学城专线【仑头～大学城盾构区间】隧道管片选型的实践，详细的介绍了广州地铁施工中的管片拼装技术。【关键词】管片拼装盾构姿态盾尾间隙转弯环楔形量1、工程概况广州轨道交通四号线大学城专线【仑头～大学城盾构区间】土建工程，北起仑头后底岗盾构始发井，经仑头村穿越仑头海至官洲岛，通过官洲站后经官洲村、官洲河等地，至大学城结束，区间隧道为单孔双线隧道，总长为2826.5m，其中盾构法区间隧道为2301.3m，区间包括7个联络通道、2个废水泵房。本区段共有两处曲线，第一处曲线半径R为800m，曲线长度为691.242m，转向角а为

2、43°25′08″；第二处曲线半径R为450m，曲线长度为259.359m，转向角а为24°06′36″；该区间曲线总长为950.601m，占盾构隧道总长的41.31％。区间隧道设计为“V”形坡，其坡度依次为：27.75‰（长540m，下坡）、4.08‰（长350m，上坡）、37‰（长470m，上坡）、24.5‰（长350m，下坡）、5‰（长330m，下坡）、43.3‰（长320m，上坡），变坡处设有竖曲线，竖曲线半径R为5000m或3000m。仑大盾构区间盾构隧道采用C50预制钢筋混凝土管片，管片内径为5400mm，外径为6000mm，厚度为300mm，宽度为1500

3、mm。管片采用3A＋2B＋1K的分块方式，即每环管片分6个单元，3个标准块，2个邻接块和1个封顶块组成，管片间设橡胶止水带，衬砌环间采用错缝拼装。为满足曲线施工和隧道纠偏的需要，专门设计了左、右转弯环。管片的型号分为标准环（T）、左弯环（L）和右弯环（R），转弯环为双面对称楔形环，楔形量为38mm。2、管片型号的选择原则仑大盾构区间隧道采用德国海瑞克公司制造的外径6250mm土压平衡盾构机施工，该盾构采用了盾尾铰接装置，其目的是为了使盾构能够适应曲线段掘进。盾壳的铰接结构将盾构分成前后，两段之间通过铰接装置连接，盾尾可偏转，从而使盾构机能沿设计的曲线掘进，在前盾与盾尾发

4、生偏转后，由于铰接装置的存在，仍可保持盾尾和管片的同轴度，避免盾尾密封刷受损，也防止管片挤压二碎裂损坏。管片拼装时，通过转弯环与标准环的组合来适应不同的曲线要求。管片拼装时按照以下以下两个原则：第一，要适合隧道设计线路；第二，要适应盾构机的姿态。这两者相辅相成，通过正确的管片选型和选择正确的拼装点位，将隧道的实际线路调整在设计线路的允许公差±50mm内。2.1管片型号的选择要适合隧道设计线路当一个盾构工程开工之前，就要根据设计线路对管片作一个统筹安排，通常把这一步骤叫管片排版。通过管片排版，了解了整条线路需要多少转弯环（包括左转弯、右转弯），多少标准环，以及曲线段上标准

5、环与转弯环的布置方式。曲线段施工时，采用标准环与转弯环配合。表1仑大盾构区间管片技术参数表　　　　　　　　管片长度1500mm管片内径5400mm管片厚度300mm盾尾内径6150管片外径6000mm转弯环截面等腰梯形转弯环楔形量38mm盾尾间隙盾尾内径减管片外径依照曲线的圆心角与转弯环产生的偏转角的关系，可以计算出区间线路曲线段的转弯环与标准环的布置方式。图1　标准环与转弯环的关系图转弯环偏转角的计算公式：θ=2γ=2arctgδ/D式中：θ―――转弯环的偏转角δ―――转弯环的最大楔形量的一半D―――管片直径将数据代入得出θ＝0.3629根据圆心角的计算公式：α＝18

6、0L/πR式中：L―――一段线路中心线的长度R―――曲线半径，取800m而θ＝α，将之代入，得出L＝5.067m上式表明，在800m的圆曲线上，每隔5.067m要用一环转弯环，由于管片长度为1.5m，因此，在800m的圆曲线上，标准环与转弯环的拼装关系为2环标准环＋1环转弯环。以此类推，可以算出R为450m时，每隔2.85m要用一环转弯环，故为1环标准环＋1环转弯环；R为3000m时，每隔19m要用一环转弯环，故为12环标准环＋1环转弯环；R为5000m时，每隔31.7m要用一环转弯环，故为21环标准环＋1环转弯环。2.2管片选型要适应盾构机姿态所谓“盾构姿态”是指盾构

7、机的空间方位和走向、管片是在盾尾内拼装，所以不可避免地受到盾构机姿态的限制。管片与盾尾的关系见图2。图2　管片与盾尾的关系图管片的端面应尽量垂直于盾构机轴线，以使盾构机的推进油缸能垂直地推在管片上，这样可以使管片受力均匀，掘进时不会使管片破裂。同时也要兼顾管片与盾尾之间的间隙，避免盾构机推进时，盾尾钢丝刷密封与管片发生干扰而损坏管片。盾构机应尽量根据设计线路进行掘进，避免产生不必要的偏差。在实际掘进过程中，盾构机因为地质不均、推力不均等原因，盾构机的姿态经常会偏离隧道设计线路，当盾构机偏离设计线路进行纠偏时，要特别注意管片型号的选择，避免