盾构隧道管片拼装技术的应用与发展

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1、盾构隧道管片拼装技术的应用与发展梅勇兵，程永亮，王宇飞(中铁轨道系统集团，湖南长沙242000)构隧道技术；重点分析了盾构隧道用管片及其施工工艺和拼装设备在工程中的应用结合隧道施工技术及工^爱鞠领域的发展状况，对管片拼装技术今后的发展趋势进行了探讨。中图分类号：U455．349文献标识码：A文章编号：1009—9492(2010)03—0018—03如何更有效的利用和创造地下空间已成为当今城市现通用楔形管片拼装。通缝拼装是指各环管片的纵缝对齐．代化建设的重要课题，采用盾构法来开发地下空间则是一这种拼装方法在拼装时易定位、纵向螺栓容易连接、拼装种最佳选择。盾构掘进方法适合大深度、长距离和

2、狭小空施工应力小，但容易产生环面不平，并有较大累积误差，间隧道开挖，已经成为城市地铁隧道、电力电缆及地下水导致环向螺栓难穿．环缝压密量不够；错缝拼装即前后环管线隧道施工的主流趋势Ⅲ。管片的纵缝错开拼装，错开角度取决于管片每两个纵向螺盾构法隧道的基本原理是用一件有形的(圆形为主)栓孔的间隔大小，用此法建造的隧道整体性较好．拼装施钢制组件沿隧道设计轴线开挖土体而向前推进。这个钢制组件在初步和最终隧道衬砌建成以前。主要起防护开挖出的土体、保证作业人员和机械设备安全的作用，这个钢制组件被简称为盾构(又称隧道掘进机TBM)。盾构的另一个作用是能够承受来自地层的压力，防止地下水或流沙的入侵。1预制

3、隧道管片盾构隧道是由预制管片逐环连接而成，管片是在盾壳保护下，并在其空间内进行拼装。管片类型主要有球墨铸铁管片、钢管片和钢筋混凝土管片，每环由数块管片组合而成，每块管片和每环管片之间都是通过专用螺栓连接。目前．由于钢筋混凝土管片强度较高、加工制作比较容易、耐腐蚀和造价低，是最常用的管片形式，如图1所示。图1钢筋混凝土管片形式2管片拼装的施工工艺管片拼装是建造隧道的重要工序之一，管片拼装后形工应力大．纵向穿螺栓困难．纵缝压密差．但环面较平成隧道。在隧道施工过程中，随着盾构机的开挖、推进和整，环向螺栓比较容易连接。通用楔形管片拼装是利用左出渣，开挖后的隧道需要用预制好的管片永久性支护，所右

4、环宽不等的特点．管片任意旋转角度进行拼装。这种拼以，管片拼装质量直接影响工程质量。装方法工艺要求高．在管片拼装前需要对隧道轴线和管片(1)管片拼装形式数量进行预测，及时调整管片旋转角度：楔形管片主要应管片拼装按其整体组合可分为通缝拼装、错缝拼装和用于隧道的转弯和纠偏，楔形管片的楔形量、楔形角由标收稿171期：2009—10—20准管片的宽度、管片的外径及施工隧道的转弯半径等确回转支承(带内齿的大轴承)定位，由于中心环式具有定。定位精度高、结构相对简单等特点，是目前主要的结构(2)管片拼装施工工艺形式]。管片拼装一般由施工人员遥控操作特定的机械设备完管片拼装机的主要功能和作业环境决定了它

5、的大体成．可分为半自动拼装和全自动拼装两类，两者的主要区结构主要分为回转机构、平移机构、支撑机构、管片夹别体现在每块管片的夹取和管片定位之后的螺栓连接是否持机构和管片微调机构，另外还包括了动力输送单元和需要人工辅助。对于半自动拼装隧道管片的拼装工艺流程操作平台等部分。回转机构和平移机构主要完成管片的如图2所示。转动、径向移动、轴向移动，支撑机构(拖梁)承受其它各机构的负载并为平移机构提供运动轨道。管片夹持机构主要负责管片的夹取、锁紧和脱离动作。微调机构主要由调节油缸完成管片在最终定位前的摇摆、俯仰和偏转动作；动力输送元主要是对各执行机构的油管和电力线路等进行定位和支撑；操作平台是便于管

6、片拼装图2管片拼装施工工艺流程人员安全、快速和准确的完成每环管片的拼装．也便于在隧道内对管片拼装机进行维修和保养。管片拼装机的其中，管片运送主要由地面大型吊机、隧道施工电瓶简化结构如图4所示。运送车、管片吊机、管片喂片机来完成；管片拼装主要由管片拼装机来完成管片的夹取、移动、回转等动作，将管片放置到指定的位置；管片固定主要由人工操作完成管片环向螺栓和纵向螺栓的连接。1．拖梁2．回转架3．回转支承4．移动架5．液压电机+减速机6．扼架7．拼装头(夹持机构)8．偏转调节油缸9．俯仰调节油缸l0．管片举升油缸图4管片拼装机机械结构图图3管片拼装机3．2管片拼装机的设计方法随着各种辅助设计软件

7、的不断推出，及各种现代机械3管片拼装设备设计理论和设计方法的不断完善．管片拼装机的设计也从目前，盾构隧道管片拼装设备主要是指管片拼装机，初始阶段的以手工测绘和经验设计为主，发展到今天在各它是隧道施工用盾构机的重要部件(如图3所示)，为了个行业，特别是在工程机械行业．广泛应用计算机辅助设适应隧道管片形式的不断变化以及隧道施工工法的不断改计，并将可靠性设计和优化设计方法逐步应用到拼装机的进和成熟。管片拼装机从设计开发到制造工艺也在不断的整个设计过程