盾构隧道轴线控制及盾构

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1、盾构技术交流地铁建总:郭永顺6/27/20211介绍内容一、盾构隧道轴线控制1.管片尺寸及类型2.管片选型及对轴线影响3.管片与盾尾间隙影响4.盾构机轴线控制5.注意问题二、盾构机选型1）盾构机类型2）刀具形式3）开挖刀盘形式4）刀具布置、刀盘形式5）盾构选型三、管片制作施工控制1）施工流程2）混凝土性能3）施工注意问题6/27/20212管片使用历史在1930年前，盾构隧道使用的管片主要为铸造钢管片。之后，开始使用预制混凝土管片，应用在英国的伦敦小直径的下水道（1.5米～3米）。直到1965年，在欧洲国家主要发展和使用预制混凝土管片，应用于大直径软土的盾构隧道（5米～10米），如德国、比

2、利时、奥地利、法国。同期日本在预制混凝土管片使用尚尤其显著。6/27/20213一、盾构隧道轴线控制盾构隧道轴线控制属于掘进管理中的线形管理。盾构隧道轴线偏差是在推进器推进长度差的变化、土质的强度不一、选用管片类型拼装所形成。因此在一定程度内盾构隧道轴线将产生蛇行状态。盾构隧道轴线控制关键需了解管片所固有的尺寸特性及盾构机外形尺寸，根据尺寸的特点合理管片选型，使管片形成的轴线与设计轴线尽量在设计允许偏差范围内。6/27/20214管片形成轴线与设计轴线模拟6/27/202151.管片尺寸及类型管片的形状和尺寸，应考虑使用目的，便于施工和经济等条件来确定。决定管片形状、尺寸的主要有下列内容：

3、（1）管片环的外径（2）管片厚度（3）管片宽度（4）管片环的分割管片从类型上可分为：直线环＋楔形环和通用管片6/27/20216管片环楔形量确定楔形量除应根据管片宽度、管片环外径、曲线半径及区间使用的楔形环所占的比例、管片的制造性外，还应根据盾尾空隙量而定。6/27/20217管片尺寸特性掌握管片的尺寸特性掌握，主要是根据管片拼装形式决定，关键取决于封顶块旋转的位置，从而确定了管片形成空间尺寸，如对轴线偏移量，轴线纠偏量等。6/27/20218以1200mm管片为例如何计算掌握管片形成隧道空间尺寸管片宽度：1200mm，厚度300mm外径：6000mm，内径5400mm楔形环管片水平最大宽

4、度：1225.5mm，最小宽度：1174.5mm，封顶块旋转36度进行错缝拼装。6/27/20219管片立面6/27/202110管片空间尺寸计算模拟图6/27/202111管片空间尺寸计算几何立体图6/27/202112封顶块位置从顶端偏了a°时，楔形环前面的中心点C，（中心点由C→C，）移动，其移动量为COC’=5.1mm。移动量分成水平（X）和垂直（Y）：ΔX=5.1cosa°ΔY=-5.1sina°楔形环前端断面的直角方向（C，→C“）和S——RT的连接面与直角方向（Z轴方向）是A—A角Zθ，此角度可分成X（水平-θX）与Y（垂直-θY），C，→C“的长度为L，公式如下：推导公式6

5、/27/202113由于:tan2θ=tan(0.4870°)=8.500×10-3所以:θX=tan-1(0.0085×cosa°)θY=tan-1(0.0085×sina°)锥形管片K件在不同位置时ΔX,ΔY,θX,θY其值依次的大小：K件位置宽度最小点a（°）ΔXΔYθXθY12：0005.10．00.48700.01：00364.1-3.00.3940-0.28632：00721.6-4.90.1505-0.46324：00108-1.6-4.9-0.1505-0.46325：00144-4.1-3.0-0.3940-0.28636：00180-5.10.0-0.48700.07：

6、00216（-144）-4.13.0-0.39400.28638：00252（-108）-1.64.9-0.15050.463210：00288（-72）1.64.90.15050.463211：00324（-36）4.13.00.39400.2863推导结果16/27/202114推导结果2K件位置a°上下宽度尺寸左右宽度尺寸XtXbXt-XbXlXrXl-Xr12:0001200120001225.51174.5511:0036121511853012211179422:0072122411764812081192164:00108122411764811921208-165:0014

7、4121511853011791221-426:001801200120001174.51225.5-517:0021611851215-3011791221-428:0025211761224-4811921208-1610:0028811761224-48120811921611:0032411851215-3012211179426/27/2021152.管片选型及对轴线影响对管片固有尺寸特性掌握后，利用封顶块不同