地鐵隧道常用管片特點與選型計算

第1頁共10頁地鐵隧道常用管片特點與選型計算應(yīng)用非常廣泛，管片選型的好壞直接影響到地鐵隧道的精度和質(zhì)量，甚至達到隧道重新修改設(shè)計線路的嚴重后果。從現(xiàn)在最常用管片的特點開始著手，著重講述現(xiàn)今應(yīng)用普遍的等腰梯形轉(zhuǎn)彎環(huán)管片的楔形量計算、管片排版計算及盾構(gòu)管片選型依據(jù)，首次提出根據(jù)實際拼裝管片和設(shè)計隧道中心線的偏離值與盾構(gòu)自動導(dǎo)向系統(tǒng)生成管片的偏差相比較，校核人工測量和盾構(gòu)自動導(dǎo)向測量的準確性理筋混凝土管片[1]作為永久襯砌。成型管片的質(zhì)量直接關(guān)系到隧道的質(zhì)量，而隧道的成型質(zhì)量直接受到管片選型好壞的影響。這就需要在盾構(gòu)施工中掌握管片技術(shù)參數(shù)及管片楔形量計算知識，達到能夠靈活選用盾構(gòu)[2]管片，保證盾尾間隙和管片成型質(zhì)量之目的，同時實際成型隧道位置是否正常直地鐵管片的特點構(gòu)施工中，各個大中城市主要采用標準環(huán)和轉(zhuǎn)彎環(huán)管片對設(shè)計隧道平縱曲線擬合，管片一般分為標準環(huán)、左轉(zhuǎn)彎環(huán)、右轉(zhuǎn)彎環(huán)三種管片，每環(huán)管片一般由六塊管片組成，三塊形量mm第2頁共10頁拼裝點位的分布成隧道的左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、上坡、下坡等功能，拼裝點位是以封頂塊的中線位置來敘述的(管片拼裝點位如圖2)，轉(zhuǎn)彎環(huán)不同的拼裝點位在平曲線達到不同的轉(zhuǎn)彎半徑[5]。2928463第3頁共10頁管片左右長度或上下長度的差值叫做管片的楔形量。拼裝點位不同楔形量不同，以右轉(zhuǎn)彎環(huán)為封頂塊位置視圖×lFH=38×CosX；根據(jù)此計算公式可以算出不同點位右轉(zhuǎn)彎的楔形量，利用此計算方法也可以推算出上下轉(zhuǎn)彎的第4頁共10頁00版盾構(gòu)掘進完成后需要拼裝預(yù)先制作好的管片，因此管片必須有一定的儲備，才能確保盾構(gòu)掘進劃。轉(zhuǎn)彎半徑的關(guān)系不同的拼裝點位有不同的楔形量，不同的楔形量可以拼裝出不同半徑的曲線。當然在盾構(gòu)管片楔形量與轉(zhuǎn)彎半徑關(guān)系(如圖4)的計算公式如下：論排版第5頁共10頁R00/&將管片拼裝的最大楔形量&=36.14mm代入上式計算得此轉(zhuǎn)彎環(huán)管片的理論最大轉(zhuǎn)彎半徑為：Rmm。m任何偏差，不能進行管片糾偏。由于在盾構(gòu)掘進中不可避免存在糾偏現(xiàn)象，因此此轉(zhuǎn)彎環(huán)管片可以m。依照曲線的圓心角與轉(zhuǎn)彎環(huán)產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系(如圖5)，可以計算出區(qū)間線路圓曲線段的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎環(huán)標準環(huán)D=6000mm此所有轉(zhuǎn)彎環(huán)管片在拼裝最大楔形量點位的前提下，400米圓曲線理論排版為轉(zhuǎn)彎環(huán)數(shù)量：直線環(huán)產(chǎn)計劃制定第6頁共10頁L第7頁共10頁L1500可以成近似直線隧道，使用標準環(huán)無法完成隧道的轉(zhuǎn)彎，因此在制定管片生產(chǎn)計劃時轉(zhuǎn)彎環(huán)的生產(chǎn)1500盾構(gòu)姿態(tài)的人工校核圍內(nèi)，也就是盾構(gòu)姿態(tài)必須在允許的范圍內(nèi)。盾構(gòu)姿態(tài)的測量一般是盾構(gòu)自動導(dǎo)向測量系統(tǒng)和人工由于地鐵隧道比較長，基準點大部分在盾構(gòu)始發(fā)點處。如果在隧道內(nèi)導(dǎo)點產(chǎn)生錯誤是很難發(fā)現(xiàn)的，盾構(gòu)自動導(dǎo)向測量系統(tǒng)也是基于人工測量的基礎(chǔ)上的。因此人工測量產(chǎn)生錯誤，盾構(gòu)自動導(dǎo)向測量系統(tǒng)跟著產(chǎn)生錯誤。這就需要找到另一個方法對拼裝的管片位置和設(shè)計隧道中心線(DTA)的偏說明盾構(gòu)姿態(tài)是準確性。如果不等，說明自動導(dǎo)向系統(tǒng)測量出的盾構(gòu)姿態(tài)是錯誤的。進而說明盾構(gòu)轉(zhuǎn)彎環(huán)水平楔形量與水平偏離值的關(guān)系轉(zhuǎn)彎環(huán)由于楔形量的存在造成此環(huán)中心線前端點相對于前一環(huán)中心線有一個偏離值，此值與楔形量有一定的關(guān)系(如圖6)。轉(zhuǎn)彎環(huán)標準環(huán)D=6000mmL第8頁共10頁m2實際拼裝管片與設(shè)計隧道中心線偏離值的計算值為L上(掘進方向左為負，右為正)，上一環(huán)實際拼裝管片中心線與上一環(huán)理論設(shè)計管片中心線夾管片中心線偏離值設(shè)為L理(掘進方向左為負，右為正)；設(shè)實際拼裝管片Y點，轉(zhuǎn)彎楔形量為&Y。正)，求本環(huán)實際拼裝管片中心線與對應(yīng)理論設(shè)計管片中心線夾角θ(掘進方向左轉(zhuǎn)為負，右轉(zhuǎn)為正)和此環(huán)實際拼裝管片中心線前端點與相應(yīng)設(shè)計隧道中心線偏離值L(掘進方向左為負，右為正)。L＝L上＋LY－L理＋1500×tg(θ上)出已經(jīng)拼裝管片前端點中心與設(shè)計隧道中心線的偏離值L和本環(huán)實際拼裝管片中心線與相應(yīng)理論設(shè)計管片的夾角θ。一環(huán)環(huán)計算下去，無論是直線段還是曲線段都可以用此計算方法計算此偏離值和說明：以上所計算的偏離值實際上是水平偏離值，可以用以上方法再計算出垂直偏離值，兩偏LLLYLL管片選型要以理論排版和盾尾間隙為主。根據(jù)經(jīng)驗，在直線段以盾尾間隙為主，在緩合曲線和圓曲線段以理論排版為主。實際拼裝管片與設(shè)計隧道中心線偏離值的計算最好從盾構(gòu)始發(fā)開始每環(huán)都要計算，以第9頁共10頁第10頁共10頁校核自動導(dǎo)向系統(tǒng)測量的準確性，當計算出的θ值大于0.3451°或小于-0.3451°時，需要拼裝轉(zhuǎn)語中國各大城市盾構(gòu)施工中普遍采用標準環(huán)和轉(zhuǎn)彎環(huán)進行管片拼裝，形成永久的地鐵隧道。盾構(gòu)施工者只有熟練掌握管片技術(shù)參數(shù)，計算各拼裝點位的楔形量，合理進行管片排版與選型，才能保證管片的正常供應(yīng)與盾構(gòu)掘進。對實際拼裝管片與設(shè)計隧道中心線偏離值與盾構(gòu)自動導(dǎo)向系統(tǒng)生成的管片偏差相比較，可以對人工測量和自動導(dǎo)向系統(tǒng)測量進行校核，防止由于測量錯誤帶來的嚴重參考文獻:隧道【M】.北京：人民交通出版社,2004.J8,28(4)：50