地铁隧道常用管片特点与选型计算

第1页共10页地铁隧道常用管片特点与选型计算应用非常广泛，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地铁管片的特点构施工中，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，三块形量mm第2页共10页拼装点位的分布成隧道的左转弯、右转弯、上坡、下坡等功能，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达到不同的转弯半径[5]。2928463第3页共10页管片左右长度或上下长度的差值叫做管片的楔形量。拼装点位不同楔形量不同，以右转弯环为封顶块位置视图×lFH=38×CosX；根据此计算公式可以算出不同点位右转弯的楔形量，利用此计算方法也可以推算出上下转弯的第4页共10页00版盾构掘进完成后需要拼装预先制作好的管片，因此管片必须有一定的储备，才能确保盾构掘进划。转弯半径的关系不同的拼装点位有不同的楔形量，不同的楔形量可以拼装出不同半径的曲线。当然在盾构管片楔形量与转弯半径关系(如图4)的计算公式如下：论排版第5页共10页R00/&将管片拼装的最大楔形量&=36.14mm代入上式计算得此转弯环管片的理论最大转弯半径为：Rmm。m任何偏差，不能进行管片纠偏。由于在盾构掘进中不可避免存在纠偏现象，因此此转弯环管片可以m。依照曲线的圆心角与转弯环产生的偏转角的关系(如图5)，可以计算出区间线路圆曲线段的转转弯环标准环D=6000mm此所有转弯环管片在拼装最大楔形量点位的前提下，400米圆曲线理论排版为转弯环数量：直线环产计划制定第6页共10页L第7页共10页L1500可以成近似直线隧道，使用标准环无法完成隧道的转弯，因此在制定管片生产计划时转弯环的生产1500盾构姿态的人工校核围内，也就是盾构姿态必须在允许的范围内。盾构姿态的测量一般是盾构自动导向测量系统和人工由于地铁隧道比较长，基准点大部分在盾构始发点处。如果在隧道内导点产生错误是很难发现的，盾构自动导向测量系统也是基于人工测量的基础上的。因此人工测量产生错误，盾构自动导向测量系统跟着产生错误。这就需要找到另一个方法对拼装的管片位置和设计隧道中心线(DTA)的偏说明盾构姿态是准确性。如果不等，说明自动导向系统测量出的盾构姿态是错误的。进而说明盾构转弯环水平楔形量与水平偏离值的关系转弯环由于楔形量的存在造成此环中心线前端点相对于前一环中心线有一个偏离值，此值与楔形量有一定的关系(如图6)。转弯环标准环D=6000mmL第8页共10页m2实际拼装管片与设计隧道中心线偏离值的计算值为L上(掘进方向左为负，右为正)，上一环实际拼装管片中心线与上一环理论设计管片中心线夹管片中心线偏离值设为L理(掘进方向左为负，右为正)；设实际拼装管片Y点，转弯楔形量为&Y。正)，求本环实际拼装管片中心线与对应理论设计管片中心线夹角θ(掘进方向左转为负，右转为正)和此环实际拼装管片中心线前端点与相应设计隧道中心线偏离值L(掘进方向左为负，右为正)。L＝L上＋LY－L理＋1500×tg(θ上)出已经拼装管片前端点中心与设计隧道中心线的偏离值L和本环实际拼装管片中心线与相应理论设计管片的夹角θ。一环环计算下去，无论是直线段还是曲线段都可以用此计算方法计算此偏离值和说明：以上所计算的偏离值实际上是水平偏离值，可以用以上方法再计算出垂直偏离值，两偏LLLYLL管片选型要以理论排版和盾尾间隙为主。根据经验，在直线段以盾尾间隙为主，在缓合曲线和圆曲线段以理论排版为主。实际拼装管片与设计隧道中心线偏离值的计算最好从盾构始发开始每环都要计算，以第9页共10页第10页共10页校核自动导向系统测量的准确性，当计算出的θ值大于0.3451°或小于-0.3451°时，需要拼装转语中国各大城市盾构施工中普遍采用标准环和转弯环进行管片拼装，形成永久的地铁隧道。盾构施工者只有熟练掌握管片技术参数，计算各拼装点位的楔形量，合理进行管片排版与选型，才能保证管片的正常供应与盾构掘进。对实际拼装管片与设计隧道中心线偏离值与盾构自动导向系统生成的管片偏差相比较，可以对人工测量和自动导向系统测量进行校核，防止由于测量错误带来的严重参考文献:隧道【M】.北京：人民交通出版社,2004.J8,28(4)：50