地铁隧道常用管片特色与选型计算

第10页共10页地铁隧道常用管片特点与选型计算（王国义中铁十三局集团第二工程有限公司，广东深圳518083）内容提要：盾构作为地铁隧道施工的主要设备在中国迅速发展，管片作为地铁隧道的永久衬砌应用非常广泛，管片选型的好坏直接影响到地铁隧道的精度和质量，甚至达到隧道重新修改设计线路的严重后果。从现在最常用管片的特点开始着手，着重讲述现今应用普遍的等腰梯形转弯环管片的楔形量计算、管片排版计算及盾构管片选型依据，首次提出根据实际拼装管片和设计隧道中心线的偏离值与盾构自动导向系统生成管片的偏差相比较，校核人工测量和盾构自动导向测量的准确性理论，对地铁盾构施工有一定的指导作用。关键词：管片；转弯环；楔形量；选型；校核1引言在国内各大城市地铁隧道工程中，目前已越来越多地开始使用盾构来掘进区间隧道，用预制钢筋混凝土管片[1]作为永久衬砌。成型管片的质量直接关系到隧道的质量，而隧道的成型质量直接受到管片选型好坏的影响。这就需要在盾构施工中掌握管片技术参数及管片楔形量计算知识，达到能够灵活选用盾构[2]管片，保证盾尾间隙和管片成型质量之目的，同时实际成型隧道位置是否正常直接影响到隧道的最终验收及使用。2常用地铁管片的特点目前在地铁隧道盾构施工中，各个大中城市主要采用标准环和转弯环管片对设计隧道平纵曲线拟合，管片一般分为标准环、左转弯环、右转弯环三种管片，每环管片一般由六块管片组成，三块标准块，两块邻接块，一块封顶块，由盾构上的拼装机[3]拼装成一个整环(如图1)。2.1地铁常用管片技术参数(如表1)表1地铁常用管片技术参数眠管片右长度远15滋00持mm欣管片喜内径逗54沿00日mm崇管片治厚度糟30留0m钳m仿盾尾并内径惨61渡50楼mm仍管片划外径正60晋00虽mm庆转弯烤环截割面樱等腰阿梯形壤转弯架环最铅大楔降形量亚38知mm等标准锁盾尾让间隙国75喝m煤m荷(监海瑞睛克盾察构交)图1右转弯环管片示意图2.2管片拼装点位的分布管片成型的隧道为了能够达到很好的线形，完成隧道的左转弯、右转弯、上坡、下坡等功能，需要使用不同的楔形量管片[4]，这就要求转弯环管片有不同的位置来达到此目的。现在常用的地铁管片一般采用错缝拼装，有10个点位，来达到转弯所需要的不同楔形量。管片拼装点位是以封顶块的中线位置来叙述的(管片拼装点位如图2)，转弯环不同的拼装点位在平曲线中有不同的楔形量，达到不同的转弯半径[5]。为了能够顺利拼装管片，左转弯环或右转弯环一般拼装1、2、3、8、9、10这六个点位。回图脾2谜蓬管片夫拼装份点位笼图脸2夫.3霜李管片榆楔形循量的议计算貌管片邮左右阅长度美或上毙下长丰度的钳差值浪叫做麦管片授的楔干形量床。拼阀装点毯位不容同楔塌形量球不同潮，以运右转溉弯环译为例遍计算摩各个缓点位蚁转弯侄的楔滔形量危。泡转弯被环端三面是它在同浅一个冠平面扮上，轰只是座管片屑长度蹈是从剩14摧81右mm克至着15险19贝mm先的一巨个均夺匀变怕化过慌程。摘假设饰右转胸弯环婚拼装娱某一某个点眯位戒(冶如否图爸3触)班，桃X农为该痰点位凳时与惯横轴够夹角钉，划&杰为右钻转弯摔的楔偶形量约，根瞒据转葛弯环罩的设珠计可丙知此筒拼装局点位村时右格转弯译的楔灵形钢量额&卡与腥A税B拉处的衬楔形猾量相紫等，奏此时菠最大茂的楔模形量偿在闪C蔬处，移值为本38保mm萌。烂图叙3右剧管片闲楔形渣量示驶意图停右转逐弯楔寒形量改&承的计走算公闷式为靠：补l姐OH省=l奥OA杯×强Co疲s鹊X裂；阳l晨OH与/创l摘OC沃=声l抄FH栋/市l功GC洋；翅l苹FH丢=残l祝OH谋×俩l谋GC喇/季l骆OC顿=爱l加GC盛×李Co虽s岭X督；狡&=鼻4孔×混l右FH炎=3与8×夸Co穗s浅X稿；酬根据稼此计连算公匀式可祥以算栽出不牧同点爹位右羡转弯映的楔苍形量键，利悲用此添计算宝方法割也可婚以推御算出绢上下要转弯稻的楔轰形量肠，不似同点毫位右湖转弯裙环计野算楔衰形量秤结果优如下科表酿(差表微2湾)再。乱表捉2幼矮右转检弯环宪楔形劲量计文算湾表颠奴单位心：痕mm额件点位陵1晶0汇点矮1督点掩2温点刑9匹点揭8蒜点托3秆点猫左侧好长度乔15赌18华.0相7占15楚18役.2乘4剩15浪11乌.1昌7推15滤11挑.1坐7咬15彻00布15钢00况右侧胆长度环14假81欲.9怒3水14员81千.7枪5贞14粗88尺.8括3羞14丛88衫.8至3廉15混00偶15盯00奥楔形表量芬右弯桃36怕.1专4抛右弯简36律.1各4恋右弯齐22护.3共4贿右弯诉22绍.3帅4貌0鼓0抽上侧就长度耳14古94党.1钻3候15配05骂.8陈7确15焰15殊.3旋7票14修84章.6稼3寇14滥81轧15确19怠下侧浇长度箱15酿05称.8届7挥14坛94己.1稀3耀14腾84朋.6膛3沟15霉15脆.3坏7旋15序19辞14桥81什楔形吃量启上弯输11折.7绍4荷下弯壮11底.7鹿4巧下弯欠30厦.7寇4色上弯枣30弄.7标4谈上弯损38注下弯快38惠根据跑计算坚可知悠采用宫错缝聪拼装君方式结转弯江环转史弯的蚀楔形援量最粗大是估36爱.1均4m舱m洒，而当不是赤38急mm舱。左舱转弯螺环的咱情况纳与右稳转弯掩相反似，这岛里就构不再乞列举植。通授过管返片不水同点凑位的团拼装询，就宋可以寇实现礼隧道命的调灶向。裙3袄据婶管片射排版绸盾构膛掘进线完成弦后需胁要拼阳装预现先制址作好火的管稀片，棒因此霞管片枯必须相有一腰定的愉储备馋，才深能确绸保盾趋构掘篮进管受片及圆时供失应。钉这就秋要求勺对生凳产的千管片泡进行怨合理音的排傻版同[6染]顾，敢根据悦管片扬排版逝图，承制定爪生产捐计划泪。访3惭.1继董楔形昏量与脸转弯阳半径海的关喘系赶不同价的拼外装点咸位有禾不同熄的楔匀形量戴，不中同的支楔形查量可寇以拼尼装出掏不同低半怨径的础曲线凡。当肤然在悔盾构吊管片榆拼装久中尽支量使梅用最住大楔跃形量技的拼允装点帮位叉(班1皮点争或倡1离0烫点普)宁，不等需要颂转弯掌环时果使用辅标准盖环拼溜装，萝这样旧拼装匙比较榨容易渣，同征时理税论排涨版和扒实际安排版喂才能谜接近宋。潮楔形料量与牲转弯萝半径银关巡系姓(和如适图搞4底)固的计呀算公穿式如腾下：翻训图岸4末辣楔形征量与早转弯否半径令关系姑图杨根据各圆心揪角的件计算北公式券：迅X酒＝邪18对0L乱/灾π登R魄θ党=苗2落γ瓣=2购ar夹ct决g就δ高/l椅霉式中护：攀胖L号――构―窃一段杯线路渐中心祖线的排长度青(博mm浸)斤R挡――没―填--狐曲线阶半径遍(棚mm薄)钉，率勤涌帜X傲――命―俱一铅圆心钢角蹄将圆夕心角衣公式你代入帅得，稍18稻0龙×(板15财00仆-&列/2跃)揉/贩[挣π子×(名R牵-3齐00陡0)坟]=严18趟0态×(香15墨00损+&姓/2笛)型/跪[奸π沙×(干R竭+3姑00涌0)打]秧简化旺得楔彼形量关与转湾弯半书径关耻系公劫式载：澡(资15腹00胞-&湖/2脆)化/缎(紫R贸-3血00炎0)呈=(震15滩00创+&造/2谣)传/泛(遭R躺+3觉00散0)遮R=纷90懒00铸00笛0/吸&某将管乱片拼脆装的晒最大阁楔形瞧量欺&=棋36耻.1予4m斩m澡代入源上式签计算忌得此芝转弯垫环管补片的炉理论串最大舰转弯穿半径季为执：秒R=召24寸90携32林mm享。岂如果毯考虑愈此管进片使条用在袖25允0m胞转弯洞半径湖中，阳必须搬保证梯所有慈管片摘都拼同装亲在赛1粒点飘或毙1漆0鉴点位都，任撕何一房环管丽片未捡拼装锐在此幅点位倾都会注造成劣拼装萌的管持片偏弄离设守计隧奔道中穿心线纪（滚DT秒A供）现嚷象，烧同时胳盾构坏掘进江姿态碑无任项何偏榜差，令不能发进行科管片酱纠偏翅。由子于在且盾构除掘进傅中不睛可避箭免存干在纠福偏现粪象，粥因此罚此转缠弯环央管片落可以样使用型的最冈大转摇弯半拼径为卸30首0m催，这海在以修往的李施工必中是恒可以智达到距的。脑3皮.2畏悬管片肯理论欢排版晌依照饰曲线逼的圆双心角授与转竟弯环光产生起的偏饺转角层的关岔系棕(坏如沟图警5)室，可良以计币算出禽区间蚊线路面圆曲鞋线段塑的转经弯环共与标平准环授的排暑版蕉方式完。创图滨5播射标准弯环与沾转弯面环关贝系图妈转弯民环偏敌转角处的计野算公老式：谦θ萌=种2玉γ违=2缺ar将ct隙g贫δ展/D欺式中苗：待θ―烤―未―鱼转弯播环的浙偏转爬角矛δ―白―顾―恳转弯迷环的定最大死楔形驾量的斩一半炕D据――创―旦管片仗直径造将炎拼趣装幼1弓点属或拐1潮0活点位援楔形绵量礼数带据资δ减=3扭6.吧14捞/2疏=并18骆.握07宫mm恒代入羊得庆出祖θ溉＝虎0.是34刮51死将破拼击装华2辅点哀或受9漂点位桌楔形唐量荷数您据封δ畅=2酱2.富34五/2鲁=矿1鼓1帜.催17鹅mm拖代入竖得疮出院θ顿＝齐0.久2使13旅3陶3左根据怠圆心哑角的恨计算像公式仿：创X愁＝醋18逼0L辩/托π齐R翁θ妇=悼2扮γ乱=2鸡ar集ct见g扰δ旱/l性凑式中刊：醉危L分――六―亩一段赢线路乡中心篮线的边长度表R亦――近―超曲线皆半径叔，取帽40膛0m趴而旗X燥＝们θ恰，将厦之代旨入，描得恼出含L越＝圈2.掘4掌08粘m收上式予表明隔，在式4绪00昨m订的圆玉曲线恒上，舟每隔羞2.盼40畅8括m票要用寿一环得转弯页环，抖由于惊转弯况环长涉度为及1.购5动米喇，因壶此所震有转你弯环扒管片么在拼内装最缎大楔熔形量拘点位铃的前招提下车，违40悦0球米皆圆曲而线理列论排贷版为熊转弯哑环数辅量：斤直线肝环数找量摇=1雷.硬5脉：亲0.谈9负08吗。以劈此类页推，廊可以洪算出弱任意陈转弯尘半径宗的理尊论管早片排兽版。仙3山.3虫谢管片湖生产演计划捏制定赞溜想低由于舅盾构烂掘进揪姿态适不可饥能与碑设计堤隧道遥中心迫线艇(D留TA牢)蝴完全隶重合响，当当偏差寻[艳8湾]们快要随超过登允许销值时目需要溜在理燥论排丸版的鱼前提尤下使概用更滔多的然转弯牛环进译行纠宝编，狐这样靠才能牢确保播成型员隧道犁中心列与跑DT辈A字基本到重合刊。同喜时转拦弯环眨管片黑为了跟保证脸上下滔盾尾绕间隙张还要弊拼馅装棍2仓点圣、咬3不点壮、积8禽点、站或开9农点位锋，采债用左魔右转赴弯环绝交叉鞭拼装拢可以岂成近脖似直程线隧掠道，毛使用芝标准愚环无户法完片成隧饶道的烦转弯理，因抽此在铁制定奸管片热生产完计划胁时转税弯环野的生南产量蕉要大迹于理干论排贝版量立。煤按以奸往盾炼构拼屡装经狐验来依看，荷转弯罪环的璃实际扛用量鸡要达灭到理毒论用鼻量宅的咱1.耳3西～脾1.绢5圾倍。鞠4永挪右盾构隆姿态旗的人括工校漏核穗盾构蛇成型喝隧道气水平羊允许积偏差环[阻7荒]煤小于蛇或等纠于颗50酱mm倦，因瞎此要京求拼做装的茶管片虫水平狭偏差妹必须滋在允阀许的谢范围筹内，请也就误是盾盛构姿告态必哥须在腐允许芬的范段围内箱。盾系构姿纯态的注测量愈一般虫是盾倍构自邪动导钟向测且量系讽统和淘人工或测量翻两种缝方法筝相结外合，采防止怜产生息测量彼错误蔬。屑由于现地铁幻隧道同比较鹿长，露基准狸点大节部分节在盾昏构始买发点怜处。悔如果腐在隧绒道内绳导点阶产生召错误陶是很煮难发恼现的仔，盾丝构自梨动导弟向测再量系动统也脉是基堡于人笼工测耐量的表基础疤上的右。因迎此人葵工测黄量产西生错饲误，偷盾构泻自动冈导向汗测量韵系统写跟着很产生店错误饶。这砍就需员要找假到另欲一个工方法俯对拼圣装的播管片匆位置宿和设床计隧机道中偷心线仆（宁DT利A灿）的驳偏离酿值与为盾构按自动专导向夕系统磁测量愉生成能的管备片偏浮差相升比，坝如果轻相等耕，同伸时管割片与费盾尾蜻间隙薪在正悼常范途围内项，说亚明得盾构铸姿态辆是准匀确性村。如夜果不喉等，黄说明把自动尼导向损系统甘测量浮出的贤盾构弓姿态杂是错菠误的昨。进脆而说办明盾吴构自谅动测滚量系南统存其在问呢题，圣必须裙找出最问题品予以夜解决辞。散4备.1均佛转弯变环水题平楔细形量上与水作平偏培离值包的关币系京转弯恨环由罢于楔苦形量论的存搏在造蹈成此展环中贷心线诞前端幅点相涝对于夹前一享环中扛心线遣有一婆个偏拳离值轧，此奴值与讨楔形怜量有事一定坊的关魄系腐(应如凶图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