地铁盾构管片简介

地铁盾构管片简介（精选8篇）

篇1：地铁盾构管片简介

管片堵漏技术培训资料

首先认识下什么是地铁盾构管片

地铁隧洞就是由盾构机把一张张预制好的混凝土管片，拼接成一个圆型的隧洞。

用上图弧型钢螺栓，通过预留的孔，把两张管片紧紧的拼凑在一起，管片间有黑色的方形橡胶垫片，起到缓冲拼接力量和形成一定缝隙的作用，安装完毕后，就组合成一个标准圆型隧洞结构体。

管片漏水原因：就是工人在拼装过程中，密封橡胶密封条结合不紧密或者有砂粒石渣止在缝隙处形成渗漏通道，不能完全阻挡外界水源的渗入，从而导致地下水通过拼结不紧密的部位，从而渗漏进隧洞内。具体表现形式为拼接缝缝隙有漏水或湿渍现象；螺栓孔出现漏水或湿渍；吊装安装孔出现漏水或湿渍。

大家可以想像一下，渗漏水在重力作用下，穿过橡胶密封条呈垂直朝下的，穿过350MM厚的管片拼接缝，渗漏出来，在顶部12点区域，水就会直接垂直漏下来，在9点和3点以上位置，水就会顺着管片缝壁顺流而下形成一道道很长的漏水线。9点和3点以下的漏点，直接通过表面是看不见的，因为管片厚350MM，渗漏水就顺着里面的橡胶密封条直接流到底部冒出来。

如何查看渗漏点，根据下面图示大家都可以清楚的了解渗漏水的流经途径和规律。

学会如何找渗漏点，根据下图的点位我们大致可以知道水的渗漏位置。再结合电

筒照射，看缝隙内是否有水痕，具体根据现场分析寻找漏水点，确定终止孔（也叫截流孔）的位置。

何为终止孔呢？故名思意，终止孔就是把水截流、停止、阻挡在一定的范围内。因为管片拼接缝全是通缝，若只封闭表面堵漏，这样水会到处乱窜。我们就可以在渗漏水的两端，分别钻孔洞直达黑色的密封橡胶条，钻孔时一定要垂直对准缝隙钻进去，通常350的钻头刚好钻完，凭手感可以感觉至钻到软软的，钻孔有一定阻力，或钻出的渣屑有黑色状粉末出来，就表明已钻到橡胶皮的位置。

根据缝隙内干净程度、是否有残留物，以及灌注的材料不同采用不同的堵漏方式。管片底部缝隙内，安装过程中掉落很多水泥、膨润土及其它渣渍，可能剔不干净，具体堵漏常用工序：

1、仔细认真察看漏点后，确定钻终止孔的区域，切记一定要钻至黑色橡胶皮的位置，钻孔垂直沿着缝隙打钻，不能打偏。特别是上脚手架高处施工时，要先在管片拼接缝口打出一定的缺口，这样进钻时就不会卡钻，目前所配电锤全带有卡钻自动停机的功能。孔钻好后，用长弯铝管，插进孔底，闭上眼睛，用力一吹，把孔屑吹干净。

2、填充终止孔，用铁棍把快速堵漏水泥，一砣一砣的捅进去、捅紧密，这样就形成一道不透水的阻挡墙，防止渗漏水到处乱窜。终止孔捅的质量很关键，一定要捅好。

3、钻注浆孔和出浆孔，根据实际情况（如下图），缝隙内若渣渍太多，可以在中间区域适当多增加若干个注浆孔，这样灌浆时才更加饱满。接着在注浆孔内安装止水针头，外端仅留两公分。止水针头的作用是浆液在灌浆机产生的推动压力的作用下，起个送浆的功能，浆液只能前进不能后退。出浆孔安装铝管，铝管的目的是出浆时便于操作，用钳子一夹就）达到封闭作用了。缝隙清洁很关键，堵漏剂才能最佳粘结。

4、两个终止孔区域的缝隙缝口内有渣渍的时候，用铲刀或铁勾把缝隙内剔干净，用清水冲洗干净，可以增强快速堵漏水泥的粘结力。缝隙清洁很关键，堵漏剂才能最佳粘结。人工拌合快速堵漏水泥，第一遍先调软一点，用手指按进缝隙内，让堵漏水泥充填进2毫米的细小缝隙内，然后第二遍再调稍硬一点的堵漏水泥，进一步把缝口约2厘米的缝口填充紧密按压结实。这样两个终止孔和表面封缝，形成三面挡水墙（如下图所示）。这样灌浆时，浆液在灌浆机压力的作用下把水朝管片外面挤出去，直至灌浆材料填满整个缝隙。从而达到堵漏的目的。

4、灌浆，根据灌注不同的材料选用不同的堵漏工法。无收缩发泡剂，环氧树脂，水玻璃水泥，柔性粘胶超细水泥，氯丁胶水泥，丙凝等常用的材料。进浆后，待出浆管出浆时，立即夹断铝管，再适当的补灌一下，增加压力，达到灌浆紧密的作用。如果用电动高压灌浆机的时候，可以听机器的负荷声音，来判断是否还要继续灌注，若盲目的加压，可能会导致封缝材料被震爆，破裂，脱落。如果灌注发泡剂，环氧材料等材料必须用完就立即清洗，以免堵塞灌浆机管道，影响第二天操作使用。（若灌注的是环氧材料，用完就必须马上清洗，不然一两个小时后就完全凝固，导致灌浆机器直接报废）

5、用何种灌浆材料，根据公司统一安排，在此强调如何控制灌浆材料的损耗量的问题。具体根据灌浆材料的性质来决定每个止水针头的进浆量的多少。总之要在缝内

橡胶皮部位形成完整连续的灌浆体，形成紧密的一道阻水墙，从而达到堵漏水的目的。

6、一般来说，顶部和两侧的管片进浆量会填充整个缝隙。底部管片因为前期的填充物太多，再剔不干净的情况下，只要灌浆体在黑色橡胶皮的位置形成一道连续紧密的挡水墙即可达到堵漏的作用。

7、把溢出来的残余灌浆材料铲干净，表面弄干净。如果重复有漏点，就立即补灌。如果其它区域窜出来新增的渗漏点，就采取上述工法，继续堵漏施工。

8、常用工具包，常备牛油头，橡胶垫，钳子，改刀，铲刀等必备小工具。少一样就有可能工作不能正常进行。切记

9、返修问题，根据现场情况，以下几点造成返修的原因： ①终止孔和注浆针孔钻偏了;终止孔没有用堵漏水泥捅紧密； ②注浆孔打浅了，必须也要钻至黑色橡胶皮的位置；

③管片拼接缝隙没有清理干净，快速堵漏水泥不能有效粘结，注浆时注浆压力直接压爆，）导致返工；

④灌浆材料没有灌饱满，比如管片底部堵漏；

⑥终止孔范围内的螺栓孔必须全部用堵漏水泥封闭，防止灌浆时漏浆。⑦施工过程中，要善于总结经验，发现问题及时改正，提高施工技能。管片各部位堵漏工法

四川固海建筑工程有限公司

篇2：地铁盾构管片简介

中咨工程建设监理公司

孙继业

1、管片预制厂生产规模的确定：每日生产量、月度生产量、管片生产计划。

2、管片预制厂生产方法的选定：蒸汽养护（固定模具及套数、自动化生产线）。

3、管片预制厂功能设计：

1）钢筋加工区：原材料堆放、材料加工、半成品堆放、钢筋笼绑扎、钢筋笼吊装运输、钢筋笼堆放等。

2）管片生产区：钢筋入模、预埋件安装、模具紧固、浇筑砼、平仓及清理、管片预蒸养、管片蒸养、管片出模、清理模具、刷脱模剂等工序。3）管片静养区：具备管片蒸养出来后的2天室内静养空间场地。4）管片堆放场：面积及最大存放量、进出场道路、运输车辆。5）生产附属配套设施：材料仓库、锅炉房、砼拌和站、垫块生产车间、试验室、称量系统、现场办公室、生活区、配电室及卫生间等。6）各功能区的具体设计。

7）各功能区的平面布置：是否科学合理、符合生产工序与流程。

4、主要资源配置：1）主要施工设备。2)作业班组（钢筋工班、砼工班、机修工班、搅拌站工班、蒸养工班及运输工班）及人力资源配置计划。3)主要材料供应计划（钢筋、砼、预埋件）。

5、管片钢模的选择：专业厂家制造固定模具（尺寸、规格、精度）、标准环、左转弯环、右转弯环、模具安装、清洁与调试；常用模具及备用模具套数。

6、管片检验试验：三环拼装试验、抗弯试验、吊装孔抗拔试验、抗渗试验。

7、工地试验室：资质及试验仪器标定情况、试验人员配备及资质证书情况。

8、管片质量检验：模具测量检验、产品外观检验、管片尺寸检验、蒸环水平拼装偏差检验。

9、冬施保障措施：厂房保温措施、拌和站保温措施、管片浇筑保温措施、管片养护措施。

10、标准化建设、安全文明施工及环水保措施。

11、其它需要核查的如下（包括并不限于）：质量管理体系、安全管理体系及质量保证体系；资质证书、人员及组织机构；营业执照、生产许可证；各种验收程序及结果；既有业绩；试生产记录及合格报告等。

篇3：地铁盾构管片简介

盾构工法主要是通过盾构机内部的土压力或者泥水压力与作用在开挖面上的土压力和水压力保持平衡的方式取得开挖面的稳定, 同时使用坚固的盾构外壳支撑着隧道周边地层, 在盾构内部进行开挖和衬砌的施工。 目前, 盾构工法广泛应用于国内外地铁、公路隧道及市政管线隧道的建设中。

盾构隧道衬砌的主要作用可以分为以下三类: (1) 承受作用在隧道上的荷载, 保证内部空间; (2) 具有与隧道用途相对应的使用性能和耐久性能; (3) 满足隧道施工条件和施工方法的要求。隧道承受荷载作用一直是盾构管片设计所考虑的重要因素, 而管片在施工阶段破损一直是常见的问题, 这是由于管片在施工阶段处于复杂受力状态, 及人为不确定因素较多。近年来, 众多学者对施工阶段管片受力特性做了大量工作[1,2], 其中, 对于管片环横向受力所做工作较多[3~5], 而对于隧道衬砌纵向受力研究工作较少, 尤其是对盾构施工小曲率区段施工中衬砌环纵向受力分析。

盾构隧道小曲率区段施工较直线段难度增大, 其中盾构姿态的控制、超挖引起的地表沉降及管片受力不均引起的管片破损等问题尤为突出[6,7,8]。盾构隧道小曲率区段施工中, 由于管片需提供较大转弯弯矩, 管片受力分布不均匀性加大, 因而小曲率转弯施工中管片破损情况呈增多趋势。此外, 轴线偏离与管片拼装问题也将影响小曲率管片破损情况[9,10]。

本文以郑州地铁某线路二期工程中360m小曲率盾构区间为研究对象, 对施工阶段引起管片破损的影响因素加以分析。

2 工程实例

郑州地铁某线路二期工程3 标段区间盾构隧道在里程DK7+272.709~DK7+777.556 区段以360m半径转弯, 如图1所示。

隧道穿越范围地层主要为: (25) 黏质粉土、 (28) 黏质粉土。含水层岩性主要以黏质粉土、粉质黏土为主, 勘察期间地下水位42.80~44.80m (标高78.69~81.89m) , 近3~5 年内最高地下水位为40.0m (标高84.69m) , 区间最大埋深为18.77m, 对盾构盾构施工无影响。

此盾构区间所使用管片外直径6000mm, 内直径5 400mm, 管片厚度300mm, 单环分6 块管片拼装, 管片宽度1 500mm, 管片拼装方式采用错缝拼装, 管片环、纵缝接触面皆不设榫槽, 管片连接形式采用M27 弯螺栓连接, K- 块契形量45mm;管片采用C50 混凝土制作, 螺栓机械性能为6.8 级, 螺母为6级;管片间设传力衬垫, 材料为丁晴软木橡胶。

盾构都是依靠千斤顶的推力向前推进的, 正确地使用千斤顶是盾构机能沿着设计的路线方向准确地向前推进的最有效的方法。曲线隧道用盾构法施工时须采用中折装置才能顺利地完成在转弯段的施工。盾构主机一般长7~15m, 因此盾构机转弯时需要特别注意盾构机前进方向的控制。

如图2 所示, 系统把盾构机的推进千斤顶分布于盾构机护盾周边, 共分为上、下、左、右4 组。每组推进油缸的压力可通过操作控制台上的电位计调整, 就可以容易实现盾构机的转弯。

小曲率转弯区间由于管片就位不准确, 盾构千斤顶推力不均匀, 以及轴线调整过程对管片受力的影响, 洞内观测管片破损增多, 且破损位置多数位于隧道水平外弧侧, 如图3 所示。

以下采用有限元分析软件对管片模型进行数值模拟, 并将数值模拟结果同实际施工状况对比分析, 探索造成小曲率段隧道管片施工阶段破损的主要因素。进而提出减少管片破损的主要对策, 为今后类似工程提供一定参考价值。

3 管片受力分析

在施工过程中, 管片受力相对较复杂, 既有千斤顶压力、围岩及注浆压力, 又有管片就位不准确产生的不利内力, 致使衬砌管片发生各种形式的破损。而当盾构施工处于小曲率转弯里程时, 管片所受千斤顶压力与隧道不在同一直线, 导致管片环产生弯矩, 这就增大了管片环间受力不均匀的影响, 造成某局部管片破损常态。

利用ansys进行模拟可得, 管片隧道横向变形趋势, 以及管片纵向所产生的轴力。

3. 1 弧形管片环产生的位移

管片隧道横向变形趋势如图5 所示, 最大横向变形值沿周向的分布曲线如图6 所示。

从图5 可以看出管片横向位移朝着小曲率段圆心方向偏移, 这势必导致管片环内弧侧、外弧侧横向受力不均匀, 因此, 将导致A点处应力大于B点处, C点处应力大于D点处, 如图6 所示。

在现场考察中我们也发现隧道内部外弧侧管片易破损的事实与模型分析结果相吻合, 亦即C区域处出现管片破损情况较多。

管片环位移向量如图7 所示, 靠近千斤顶部位管片环环向位移要大于远离千斤顶部位管片环的位移。这回导致靠近千斤顶部位的管片环产生位移而应力得到释放, 此时千斤顶施力方向与管片环轴线增大 (管片环因受弯变形而曲率变大) , 然而远离千斤顶部位的管片环所受弯矩增大, 下面给出轴线方向轴力结果。

3. 2 管片环沿隧道轴线方向的应力

管片纵向所产生的轴力如图9 所示。

由图8 (隧道纵向应力) 可以看出, 施加轴力处 (对应于盾构机千斤顶处) 即模型右侧应力并不是最大值, 最大值出现在成环管片后方5~7 环处, 与现场管片破损出现部位基本吻合。试分析其原因, 盾构机内部未注浆成环管片及注浆未凝固部位管片环收到弯矩后产生的应力得到释放, 而后部同步、二次注浆完成且强度达到管片环处产生局部应力集中, 因此, 此部位管片破损较多。

对于管片环截面上轴向应力分布情况, 见图9, 可以得到管片环外弧侧, 即截面图下端, 受拉应力, 管片环内弧侧, 即截面图上端, 受压应力。内外弧侧受弯矩方向一致, 由于管片连接螺栓作用, 外弧侧螺栓受拉, 而外弧侧内边缘承受主要压应力, 此压应力由弯矩产生, 因此隧道内部观测为外弧侧破损较多, 结果与盾构机小曲率段施工期间基本吻合。

4 管片破损控制措施研究

根据本文结果, 结合现场施工情况, 给出盾构机小曲率段施工期间工程建议, 将对减少管片破损及因管片破损导致土体扰动引起的地表与建筑物沉降有一定指导意义。

1) 根据盾构机在小半径R 360 m曲线段上掘进, 推进油缸的靴板对管片产生的侧向分力是随着推进油缸的行程成正比变化, 这一特性, 采取每环 (1.5m) 掘进过程中, 停机3次, 每掘进40cm停止推进, 置换到管片安装模式, 快速收回所有推进油缸, 只要靴板脱离管片即可, 然后, 又把所有油缸靴板全部顶在管片上, 继续掘进。每掘进40cm就停止推进并收回油缸, 消除侧向力。这样, 在同等推力的前提下, 产生的侧向力只有一次推进1.5m终了时的1/3 左右。这样, 管片受到的侧向力减小, 管片被挤坏的几率大大降低, 甚至可能为零。

2) 严格控制曲线隧道施工中土体超挖量, 有利于曲型隧道施工轴线控制, 此举措将避免因纠偏量过大导致管片受力不均而引起管片破损。但超挖会使同步注浆浆液因土体的松动绕入开挖面, 加上曲线推进时反力下降的因素, 会产生隧道变形增大的问题, 所以超挖量最好控制在超挖范围的最小限度内。

3) 盾构姿态控制与曲线段不匹配, 致使盾壳挤压管片开裂、整圆器顶压管片开裂等。建议盾构机增加铰接部分, 使盾构切口至支撑环, 支撑环至盾尾都形成活体, 增加了盾构的灵敏度, 可以在推进时减少超挖量的同时产生推进分力, 确保曲线施工的推进轴线控制, 宜缓慢推进, 慎重纠偏。

4) 严格控制总推力, 作用在管片上的力是导致管片开裂的最基本因素, 其中盾构掘进过程中总推力过大是管片受力破损的最直接原因。

5) 严格控制管片拼装过程中管片环面的平整度, 管片的错台、传力衬垫厚薄不均、管片环面未清洗干净等原因都会影响管片拼装时相邻管片环面平整度, 这将直接导致管片在千斤顶作用下受力不均而破损。因此, 在每环管片拼装前, 检查上一环管片的环面平整度, 发现环面不平整时, 及时地加贴衬垫予以纠正, 从而使后拼上的管片受力均匀, 且拼装前做好管片清洗工作。

6) 同步注浆要做到同步, 背后二次注浆要及时, 这样管片环受弯矩应力释放区域变短, 这样一来管片环产生位移减小, 进而盾构机千斤顶压力与管片环轴线间夹角减小, 管片环产生弯矩会相应减小, 这会削弱导致管片破损的直接原因—轴向应力也会减小。

7) 管片生产中的质量问题, 如管片养护不到位、注浆孔预埋件刚度不足等原因, 导致管片整体强度下降。因此, 在管片进场前加强管片进场质量检验, 如发现质量问题, 一律不得进场。

5 结论

本文采用ansys有限元模拟方法, 对郑州某小曲率盾构隧道管片进行了受力分析, 得到如下结论:

1) 弧形管片环产生向圆心方向的位移;分析其原因, 是由于千斤顶施力方向与管片环轴线不在一条直线上, 即存在一定夹角, 这导致管片环受弯矩而向圆心方向产生变形。

2) 管片环纵向应力最大值分别出现在水平方向内、外弧侧;这种现象类似于梁受弯产生的一边受拉, 另一边受压的现象, 而管片环则表现为外弧侧受拉, 内弧侧受压。对于外弧侧由于管片环间螺栓的存在而表现为螺栓受拉, 以及由于管片环位移产生的弯矩, 管片环内边侧受压, 即洞内观测小曲率区段外弧侧破损较多, 与施工现场情况一致;对于内弧侧, 主要承受压, 及管片环位移产生的弯矩, 表现为管片内弧侧部位外边缘压应力最大。

3) 管片破损处集中在成环管片5~7环间;施加轴力处 (对应于盾构机千斤顶处) 即模型右侧应力并不是最大值, 最大值出现在成环管片后方5~7环处, 与现场管片破损出现部位基本吻合。试分析其原因, 盾构机内部未注浆成环管片及注浆未凝固部位管片环收到弯矩后产生的应力得到释放, 而后部同步、二次注浆完成且强度达到管片环处产生局部应力集中, 因此, 此部位管片破损较多。

并根据本文结果, 结合现场施工情况, 给出盾构机小曲率段施工期间减少管片破损工程建议, 在此区间后期施工中有效地降低了管片破损, 且可以为类似工程施工提供参考。

参考文献

[1]宋克志, 袁大军, 王梦恕.盾构法隧道施工阶段管片的力学分析[J]岩土力学, 2008, 29 (3) :619-623.

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[3]官林星, 朱合华, 于宁.考虑荷载工况组合的盾构衬砌横向受力分析[J].岩土力学, 2004, 25 (8) :1302-1306.

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[9]吴远忠.盾构中折装置在小半径转弯施工中的应用[J].建筑施工, 2005, 27 (7) :34-35.

篇4：地铁盾构管片简介

地铁区间隧道盾构管片衬砌设计简述西南交通大学

万璐 一、管片设计内容管片结构设计主要包括两个方面：管片的构造设计，结构分析。具体内容见1-1。管片制造费用在盾构隧道工程总投资中所占比重较大，在地铁工程中约为45%，因此合理地选择管片的形式是十分必要的。盾构隧道中，管片衬砌的作用可以总结为：A.足够安全地承受作用于隧道上的荷载；B.具有适应于隧道使用目的的功能；C.具有适合于隧道施工条件的结构形式。二、管片结构型式盾构法隧道衬砌主要有：预制装配式衬砌、模注钢筋混凝土整体衬砌相结合的双层衬砌 、挤压混凝土整体式衬砌三大类。预制装配式衬砌与其它两种衬砌相比较具有以下优点：管片在工厂预制，质量易于保证；安装后能立刻承受地层荷载；施工易于机械化。且随着防水、截水材料质量和施工工艺的提高，采用单层衬砌即可满足强度、刚度及功能的需要。依据国外一些超大断面盾构隧道及国内盾构隧道的成功经验，本隧道采用预制装配式衬砌。按管片的截面形状钢筋混凝土管片又可分为箱形和板形两类。箱形钢筋混凝土管片存在以下的缺点：在千斤顶推力的作用下易开裂，在通风要求很高的隧道的运营通风中通风阻力大，不利于隧道通风，浪费了本已构筑好的地下空间。而板形管片则能很好地满足千斤顶顶推力的要求，同时对已构筑的地下空间无浪费。对于中小直径的盾构隧道，国内外普遍采用平板型管片，因其手孔小对管片截面削弱相对较少，对千斤顶推力有较大的抵抗能力，正常运营时对隧道通风阻力也较小。根据目前国内外的实践经验，在成都地铁区间隧道皆采用平板型管片。综合以上分析，本隧道采用单层装配式平板形钢筋混凝土管片衬砌的结构形式。三、管片分块关于国内地铁区间隧道的管片，早期在上海地铁试验段曾进行过四分块的试验，主要考虑管片的接缝位置较好。而且在通缝拼装的情况下 ，管片纵向接缝能够在受力较小的位置；由于分块少，管片的接缝也较少，从防水、节约工程造价考虑有利的，但是，由于管片较大，运输、拼装作业相对不便。而盾构施工的一个发展趋势是快速拼装，因此四分块方案现在已经淘汰。现在在国内的地铁区间隧道全部采用六分块方案：一块封顶块+二块邻接块+三块标准块。在成都地铁中，衬砌环采用3标准块+2邻接块+1封顶块的分块方式。四、管片厚度确定管片厚度为0.3m，则得管片外径为6m。五、管片幅宽依据类似的盾构工程，同时从考虑运输、吊装、装配等方面进行综合分析比较，最终确定管片的幅宽为1.2m。六、管片接头构造管片衬砌接头构造包括接头连接方式、接头面构造形式、防水凹槽形式等几方面内容。 1）衬砌接头连接方式选择（1）纵向接头管片采用错缝拼装方式拼装。这里纵向接头选择弯螺栓接头结构。接头均采用M24型5.6级螺栓，每个接缝在幅宽方向布置一排，每个接缝处共2个螺栓，一环内共布置10个接头螺栓。（2）环向接头环向接头采用M24型5.6级螺栓12个，等圆心角布置。2）接头面构造形式由于管片拼装时不可避免地存在一定误差，接头面的四个周边容易产生应力集中而被破坏。故在接头面周边设置退缝槽以解决因应力集中而产生的管片破损问题。3）防水凹槽形式根据接头防水的需要，一般地铁盾构管片中在环缝和纵缝靠近外弧侧处设一条止水条槽，在内弧侧设嵌缝槽即可满足结构防水要求。在成都地铁工程中，在靠近外弧侧设置一条止水条槽，同时在内弧侧设置嵌缝槽。七、管片拼装方式管片的拼装方式有两种：通缝拼装和错缝拼装。在国内，上海的盾构隧道一般采用通缝拼装；广州地铁、深圳地铁、成都地铁五号线试验段和南京地铁一号线皆采用错缝拼装。在国外，不管欧美，还是日本，一般皆采用错缝拼装。错缝拼装可提高管片接头刚度，加强结构的整体性，这点在国内有着统一的认识。从结构受力分析考虑，采用错缝拼装的管片相对于通缝拼装而言一般结构计算内力要大一些，是管片配筋经常由最小配筋率控制，因此整个结构的配筋量未必会加大。从具体的施工管理看，错缝拼装相对复杂一些，管片的拼装需要按三维进行，环面的平整度以及千斤顶的行程控制需要相对难一些。若施工中部分环节控制不当，管片错台会大一些、开裂也相对多一些。但现在管片生产一般采用高精度刚模，盾构机系统配备也很先进，施工技术也日趋完善，错缝拼装的经验越来越丰富。预计在以后的盾构工程中，错缝拼装将是主流趋势。从这里看，区间隧道衬砌采用错缝拼装。八、衬砌环组合形式区间盾构隧道的线路拟合是通过不同的管片衬砌环组合来实现的。线路的拟合包括平、竖曲线两个方面。一般有三种管片组合方法来模拟线路。这三种管片组合方法应该说都是可行的。采用哪一种方法，一方面取决于设计施工习惯，另一方面取决于区间的线路曲线情况。一般而言，采用标准衬砌环+左转弯衬砌环+右转弯衬砌环组合施工更方便，但管片的生产数量控制相对复杂一些，管片模具的利用率可能低一些；采用万能管片，由于只需要一种模具，模具的利用率高，管片的生产控制单一，但管片的拼装相对复杂；采用左转弯衬砌环+右转弯衬砌环组合可以算是以上两种方法的综合，可在以后的设计和施工中进行实践。在本工程中采用标准衬砌环+左转弯衬砌环+右转弯衬砌环。参考文献：[1]曾艳华 王明年.计算机在地下工程中的运用.成都：西南交通大学出版社，2004；[2]杨其新 王明年.地下工程施工与管理.成都：西南交通大学出版社，2002；[3]张凤祥 朱合华 傅德明.盾构隧道.成都：人民交通出版社，2004；

篇5：地铁盾构管片简介

【摘 要】 以南京地铁区间盾构隧道为研究背景，通过大比例模型试验，对盾构隧道管片三种拼装方式的受力特征进行了深入研究。研究结果表明，拼装方式对管片受力特征有很大的影响，并提出了合理的管片拼装方式。

【关键词】 盾构隧道模型试验 管片拼装 通缝错缝

1前言

盾构法隧道衬砌结构是由若干弧形的管片拼装成环，然后每环之间逐一连接而成的，管片与管片、环与环之间通过螺栓或其他方式连接。管片的拼装力式有通缝和错缝两种。所有衬砌环的纵缝呈一直线的情况称之为通缝拼装;相邻两环间纵缝相互错开的情况称之为错缝拼装。不同的拼装方式必将对管片的受力特征有重大的影响。为探明在南京地区特定的地质条件下，不同管片拼装方式对管片受力特征的影响以及合理的管片拼装方式等问题，作者以南京地铁区间盾构隧道为研究背景，进行了考虑隧道与土体相互作用性的大比例尺模型试验研究。

2试验概况

2.1试验原型

隧道采用单层装配式钢筋混凝土管片衬砌，隧道内径5 500mm，管片厚350mm，宽1 200mm。

衬砌环分为6块，下部三块标准块的圆心角为67.5度，两邻接块的`圆心角为68.0度，割顶块的圆心角为

11.5度。纵向接头16处，按22.5度等角度布置。分块图见图1。

图1 原型管片衬砌分块图

2.2相似材料

试验以几何相似比Cl=12和容重相似比Cr=1为基础相似比，其他物理力学参数根据相似理论推围岩均采用特定比例的重晶石粉、石英砂、松香和凡士林的热融混合物模拟。这些混合材料在化学反应结束后，基本不受温度和湿度的影响，以高压方法加压成型，围岩模型和原型物理力学参数见1表管片混凝土采用水膏比为1：1.50的特种石膏材料，通过预制加工现场安装的方法模拟，力学指标以石膏终凝时的实验值为准，管片混凝土原型与模型的力学参数见表2;管片混凝土环向主筋的相似材料采用直径1.2miil的铁质材料通过原型与模型的等效抗弯日渡EA模拟。

表1 围岩模型和原型物理力学参数

全部试验在专门制作的台架式钢板试验模型槽内进行。试验模型槽用两组180工字钢对模型槽前后进行约束，其尺寸为2.8mxl.2mx0.2m，试体尺寸为0.517mx0.517mx0.200m，试验装置见图

2。试验时，将预先拼装好的模型管片埋人横向宽度为2.8m的地层相似材料中，管片的上部覆土深度为20Cm，下部深度为95cm，然后在相似材料的上面加上底部宽度为20cm的承载梁。在承载梁的上面用加载系统分级加载。加载至管片结构完全破坏。

2.4试验量测项目及方法

(1)管片内力

以11.25度为单位在管片周边典型位置布置测点，采用在管片内、外侧对称布设环向电阻应变片方式测读内外侧应变值，以此获得内外侧的应变后计算出管片的截面内力。一环管片总共布置了32个测点。

(2)管片环周边径向位移

以45度为单位在管片周边典型位置布置测点，用千分之一精度的差动变压器式位移计进行量测。一环管片总共布置了8个测点。

(3)围岩与管片间接触压力

以45度为单位在管片周边典型位置布置测点，用精密土压力盒量测围岩与管片间的接触压力。一环管片总共布置了8个测点。

(4)测点布置

各次试验的测点布置见图3。

2.5 试验系列

根据试验要求和试验的具体条件，在相同条件下按三种不同拼装方式进行试验。试验拼装方式见表4

3 试验结果整理与分析

试验结果包括管片内力、管片环周边径向位移和围岩与管片间的接触压力。所有结果都是试验值通过相似关系换算得到的原型值。将部分结果列于图4-图9。

根据试验结果可以得出如下分析：错缝拼装结构的轴力分布与通缝拼装大致相似，但有突变点出现，局部位置轴力有所降低：错缝45度管片最大轴力大于错缝22.5度管片最大轴力;错缝拼装结构中弯矩分布与通缝拼装大致相似，但也有突变点出现，局部位置弯矩略大于通缝拼装结构，45度大弯矩大于错缝22.5度管片的最大弯矩;通缝拼装结构位移量要稍大于错缝拼装结构，但增幅不大，45度错缝管片位移量小于22.5度错缝管片位移量;通缝拼装管片与周围土体压力呈对称分布，最大土压力小于错缝拼装，45度错缝拼装最大土压力最大，22.5度错缝错缝拼装时，所受土压力变化大。

4 结论

(1)在相同条件下，错缝式拼装结构中的内力分布总体规律与通缝式拼装结构大致相似，但有突变点出现，局部位置的弯矩略大于通缝式拼装结构，而相应轴力有所降低。

(2)在相同条件下，通缝式拼装结构的位移量值要稍大于错缝式拼装结构，但绝对值增幅不大。

篇6：盾构管片先进人物事迹

作为长江隧道C7标的生产总调度长，李根清同志把这种压力化作动力，竭尽全力把工作做得最好。他根据推进排版图，密切关注现场推进情况，结合自己丰富的经验及时合理安排生产，带领项经部成员克服众多难点，挑战生产极限，顺利地完成了长江隧道指挥部下达的每月生产计划，创造了月产478环的大型管片生产记录。管片的及时供应，为长江隧道的早日贯通提供了坚实的后盾，而他自己也在工作中得到最大的肯定——获得2006上海市重大工程立功竞赛记功个人、上海市重大工程实事立功竞赛长江隧桥综合赛区“先进质量工作者”、2007上海市重大工程实事立功竞赛长江隧桥综合赛区“先进质量工作者”、隧道股份“先进共产党员”。

C7标开工至今，在各项评比中，获得了众多荣誉。究其原因，我们有一个优秀的团队，有着令人信服、尊重的领导者，有众志成城，万众一心的信念，每个人都愿意为了我们管片创造优质工程而贡献自己的力量。管理的魅力在C7标被无限的放大„„李根清就是其中一个代表者。身先士卒，身体力行，雷厉风行。他，永远是这样的一种性格。

每天，他都是最早一个来到五好沟管片生产基地。夏天骄阳似火，燥热难耐，气温又创历史新高，在高达40摄氏度的车间里，李根清一待就是两、三个小时。到办公室里只是喝点水，就又来到车间或者外场的养护池、堆场看看生产的各个环节有没有问题，设备是否正常运转等，基地里的一切时刻牵动着他的心。早上可以在车间看到他，晚上也可以看到他，工作日可以在基地看到他，周末休息日也可以看到他„„总之，不分工作日还是休息时间，哪里需要他，就可以在哪里看到他。

在车间里的钢筋断料，滚弧机旁，经常可以看到他与工人一起解决问题；在钢模旁可以看到他指导工人怎么振捣；在管片前可以看到他在沉思；在拌站可以看到他与拌站人员商量混凝土的质量事宜。在制作垂直顶升管片的时候，年轻时烧过电焊的李厂又亲自示范，不仅自己用切割机切割钢筋，而且以过硬的技术对一个可能碰触钢模的钢筋烧烫、弯曲，又保证其不断裂。身教胜于言教，他用自己的实际行动给大家上了很好的一课。

在管片生产过程中，我们要经常进行三环水平试拼装，这是检查我们管片和钢模质量的一个必不可少的重要环节。长江隧道管片采用了目前较先进的通用楔形衬砌结构错缝拼装，加之大直径、高精度的要求，为水平拼装带来了很大的难度。在C7标项经部成立之初的一次三环试验管片试拼装中，有一环分成二个半环进行拼装，拼装的要求非常高。在李根清的带领下，第一环基准管片拼装还算是顺利，项经部的员工以比较快的速度完成了基准环的拼装。但到了上面 2个半环的拼装时就没有一开始那么顺利了，速度明显降下来。当拼到最上面一环的最后几块时，发生了管片位置不对，封顶块放不进去的问题，经过几次尝试都没有成功。烈日骄阳下，豆大的汗珠顺着大家的脸颊不断滴落，汗水也早已浸湿衣服，所有人的目光都投向了他。年近退休的李根清此刻喉咙早已沙哑，体力透支，但他知道此时考验的正是指挥者丰富的现场经验、洞察能力和协调能力。他一边鼓励年轻人不要泄气，一边找问题想办法，很快就找到了问题的症结所在，他又亲自带领年轻人们对管片基准位置和中间一环管片中的最后几块进行调整。封顶块顺利放到位置上了，并通过螺丝的作用，使三环管片位置按照图纸要求全部正确就位，保证了管片的合拢精度。

李根清同志就是这样为生产默默地奉献着自己，把自己的全部精力都放到了基地的生产上。在他的带领下，在他以身作则的感染下，项经部全体参战人员拧成一股绳，2007年，长江隧道C7项经部顺利通过了市重大办、公路安全质检总站、行业质检站、指挥部、总监办等各项检查五十余次。接待了各方专家和海内外同行几十次参观，成为展示构件品牌形象的窗口。还获得了“上海市文明工地”、“上海市文明场站”、“上海市重大工程立功竞赛优秀集体”等荣誉称号。这里面有着李根清不可磨灭的贡献。

篇7：盾构管片拼装方式有哪些？

1.拼装成环方式

盾构推进结束后，迅速拼装管片成环，除特殊场合外，大都采取错缝拼装。在纠偏或急曲线施工的情况下，有时采用通缝拼装。

2.拼装顺序

一般从下部的标准(A型)管片开始，依次左右两侧交替安装标准管片，然后拼装邻接(B型)管片，最后安装楔形(K型)管片。

3.盾构千斤顶操作

拼装时，若盾构千斤顶同时全部缩回，则在开挖面土压的作用下盾构会后退，开挖面将不稳定，管片拼装空间也将难以保证。因此，随管片拼装顺序分别缩圆盾构千斤顶非常重要。

4.紧固连接螺栓

先紧固环向(管片之间)连接螺栓，后紧固轴向(环与环之间)连接螺栓，

采用扭矩扳手紧固，紧固力取决于螺栓的直径与强度。

5.楔形管片安装方法

楔形管片安装在邻接管片之间，为了不发生管片损伤、密封条剥离，必须充分注意正确地插入楔形管片。为方便插入楔形管片，可装备能将邻接管片沿径向向外顶出的千斤顶，以增大插入空间。

拼装径向插入型楔形管片时，楔形管片有向内的趋势，在盾构千斤顶推力作用下，其向内的趋势加剧。拼装轴向插入型楔形管片时，管片后端有向内的趋势，而前端有向外的趋势。

6.连接螺栓再紧固

一环管片拼装后，利用全部盾构千斤顶均匀施加压力，充分紧固轴向连接螺栓。

篇8：地铁盾构管片生产的若干问题浅析

盾构管片是盾构施工的主要装配构件, 是隧道的最内层屏障, 承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。盾构管片是盾构法隧道的永久衬砌结构, 盾构管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全, 影响隧道的防水性能及耐久性能[1]。

随着厦门经济的发展, 2010年2月, 厦门市规划局委托中国地铁工程咨询有限责任公司与厦门市规划院联合编制《厦门市城市轨道交通线网规划》, 并于2010年12月完成, 最终确定了厦门市城市轨道交通线网方案并得到厦门市政府的批准 (厦府[2011]116号) , 它勾勒出一幅厦门市轨道交通网络的蓝图, 提出了由6条线路组成的厦门城市轨道交通网络规划方案, 为厦门轨道交通的研究工作奠定了良好的基础。本文以厦门轨道1号线地铁盾构管片生产为例, 浅析管片整个生产过程中的若干问题。

1原材料及试验方法

1.1原材料

(1) 水泥。福建龙岩某水泥股份有限公司产的42.5级普通硅酸盐水泥, 其性能指标见表1。

(2) 碎石。漳州某石料厂产花岗岩碎石, 有5~10mm和10~20mm两种粒级, 碎石具体性能指标见表2。

(3) 砂。河砂, 其性能指标见表3。

(4) 掺合料。粉煤灰选用I级粉煤灰, 细度 (筛余百分比) 8.5%, 需水量比94%, 烧失量0.83%;矿粉为S95级矿渣粉, 比表面积420m2/kg, 流动度比103%, 28d活性指数98%。

(5) 减水剂。福建科之杰生产Point-S聚羧酸系高性能减水剂, 减水率27.4%, 7d及28d抗压强度比分别为156%、143%, 28d, 收缩率比为90%。

1.2试验方法

新拌混凝土的工作性能通过坍落度、凝结时间、含气量等指标来评价, 其检验方法按GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行。

混凝土抗压强度试验按GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》规定的方法进行评价, 试块尺寸为150mm×150mm×150mm。

硬化混凝土的工作性能通过抗渗、碳化两个指标来评价, 其检验方法安照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》进行。

2试验过程

2.1管片的配合比设计

高性能地铁混凝土管片配合比设计原则是根据JGJ55《普通混凝土配合比设计规程》及混凝土原材料性质及和易性指标要求;然后根据体积法, 确定强度等级要求的水胶比, 然后确定用水量及外加剂用量, 再确定胶材用量、矿物掺合料用量和水泥用量, 最终确定砂率与粗细骨料用量。

2.1水胶比的确定

混凝土等级为C50, 混凝土水胶比按下列公式 (1) 计算

根据公式fb=γfγsfce得出fb=39MPa, 取αa=0.53, αb=0.20, 经过公式 (1) 计算得出水胶比W/B=0.322。

2.2用水量的确定

以塑性混凝土, 碎石最大粒径为20mm, 坍落度值控制在50±20mm, 外加剂1.0%掺量27.4%减水率, 得出配合比用水量在142kg。

2.3胶凝材料、矿物掺合料、水泥用量及外加剂用量的确定

通过水胶比及配合比用水量可计算出胶凝材料用量为441kg。

矿物掺合料取代比例, I级粉煤灰取代16%, S95矿粉取代9%, 从而得出粉煤灰用量为70kg, 矿粉用量为39kg, 水泥用量为332kg。

外加剂用量胶材材料1.0%掺量, 为4.4kg。

2.4砂率、粗细骨料用量的确定

砂率根据经验定为37%。

采用体积法计算混凝土配合比:

2.5混凝土配合比试配、调整与确定 (见表4、表5)

2.6管片的耐久性能

按照标准方法进行混凝土的抗渗对比试验, 试验时水压从0.1MPa开始以后每隔8h增加0.1MPa水压, 至达到1.3MPa压力时稳压8h后均不渗水, 劈裂后测定渗水高度, 试验结果见表6。

从表7可以看出, 在相同的碳化龄期下, 混凝土的碳化深度不大。

从以上数据可以看出, 通过体积法设计的配合比, 在强度上满足设计要求, 28d强度高于设计要求, 而耐久性上面, 抗渗等级大于P12, 碳化深度小, 耐久性的验证也符合要求。

3管片的表观质量问题分析及解决措施

管片的生产采用自动化流水线生产, 自动生产线具有速度快, 效率高的优点, 但由于生产工艺采用流水线作业, 每个工序须在节拍时间内一次完成。如果设备管理或人员操作不到位, 在后续生产过程中很难补救, 管片成品容易出现表面气泡麻面、缺棱掉角、粘皮、堵孔等诸多外观质量问题。这些问题都直接影响到管片的抗压、抗渗性能和外观尺寸, 因此, 必须严格加以控制[2]。

3.1硬化混凝土表面蜂窝麻面的形成的内部原因及解决措施

混凝土的含气量过大, 引气剂的气泡质量偏差。在混凝土的施工过程中, 由于引气剂引出的气泡质量偏差导致在混凝土的施工浇筑过程中气泡逐渐的汇集形成较大的气泡, 而且加上表面能较低, 很容易形成联通性的大气泡, 再加上振动不合理, 大气泡很难完全外出, 导致在混凝土硬化之后表面形成蜂窝麻面。混凝土的配合比设计不当, 导致混凝土由于粘稠, 使得振捣时流动不足, 导致气泡不易排出。混凝土的和易性较差, 如砂子较粗, 石子针片状偏多等, 都会导致整体料较散, 表面浆体光泽度偏差, 在振捣时没有富余的浆体经行填充, 即使振捣合理, 混凝土间的小空隙没有足够的浆体填充, 也会导致混凝土硬化之后表面麻面的形成。

有一些水泥厂为了增大水泥细度, 提高水泥早期强度, 又考虑节约电能, 往往在磨粉时添加一些助磨剂, 而其中有些助磨剂有一定的引气性, 引入的气泡不均匀且偏大, 也会给混凝土硬化后表面形成麻面。

根据以上原因可以通过选择优质的引气剂。优质引气在混凝土中引入的气泡直径在10~200μm, 气泡表面能比较高, 气泡在混凝土中分布比较均匀, 使得气泡不易汇集。

适当调整水灰比、砂率、胶材用量等, 改善混凝土的粘性。选择中砂级配及降低石子针片状含量, 使得整体浆体看起来饱满, 且松软度适宜, 粘性不会太大。这样既能助于气泡的排出又能的产生空隙时有足够、富余的浆体经行填充, 提高表面光洁度。

而水泥中的引气成分可在外加剂中适当的添加消泡剂, 来消除其中的气泡。

3.2硬化混凝土表面蜂窝麻面的形成的外部原因及解决措施

混凝土的浇筑过程中速度较快, 在规定的时间内就要完成及浇筑的厚度偏厚气泡, 混凝土的气泡往上排出的形成过长、时间偏短, 导致气泡无法完全的排出, 这样也会给混凝土硬化之后表面带来麻面蜂窝问题。

不合理的脱模剂也是造成混凝土硬化之后产生表面麻面的主要原因。目前市场上的脱模剂良莠不齐, 产品主要分类:矿物油类、乳化油类、水质类、聚合物类和溶剂类。

环境温度对混凝土结构面层的质量也有一定的影响。由于气泡内部含有气体, 因此气泡体积变化对环境温度特别敏感, 环境温度高时气泡体积变大, 气泡承载能力变小, 容易破灭。环境温度低时气泡体积变小, 承载能力较大, 不容易形成联通气泡。即使混凝土结构表面有气泡, 气泡也很小, 对混凝土结构外观影响不大。

根据以上原因首先在浇筑时先分层、减缓浇筑速度, 通过振捣待下层气泡排出之后再进行浇筑下一层。

选择优质的脱模剂, 有助于破泡的脱模剂。

4管片生产过程中表面产生龟裂的原因分析及解决措施

自管片生产以来就出现了一系列的问题, 如浇筑成型过程中的泌水、浮浆问题, 蜂窝、麻面, 以及最常见的裂缝问题。龟裂问题产生的原因比较复杂, 主要原因分析如下:

温度变化产生的温缩裂纹。混凝土在硬化过程中, 产生水化热, 随着水化热的升高体积膨胀。水化热完毕, 混凝土温度下降过程中, 表面受到外加条件影响, 温度下降速度快, 产生体积收缩;而内部混凝土降温速度慢, 仍处于膨胀阶段, 对表面混凝土产生约束, 造成表面开裂。

混凝土自收缩产生的干缩裂纹。由于水泥水化反应过程中, 消耗了毛细管孔隙中的水分, 使毛细管形成真空状态, 内部产生负压, 从而产生自收缩, 在表面抗拉强度的发展往往滞后于收缩拉应力的发展, 而裂纹就是混凝土本身的抗拉强度不足以抵抗收缩产生的拉应力而产生的。

碳化收缩产生的表面龟裂[3]。一般情况下混凝土碳化需要较长的时间, 但是混凝土的表面碳化并不需要很长的时间, 在数小时内就可能发生, 并且引起混凝土表面的收缩, 再加上干缩的叠加作用, 当混凝土本身的抗拉强度不足以抵抗收缩产生的拉应力时, 将导致混凝土开裂, 产生微细裂纹。

一般来讲, 碱度越高, 碳化越慢。这一规律对混凝土的整体碳化而言, 混凝土的表面碳化并非如此。因为混凝土的表面主要成分为Ca (OH) 2, 根据化学平衡原理, 碱度越高, 有利于Ca (OH) 2碳化。因此, 混凝土表面的碱度越高, 则表面的碳化越快, 收缩越大, 越容易产生裂纹, 因此降低混凝土表面的碱度, 可减水龟裂的产生[4]。

5结论

(1) 根据JGJ55《普通混凝土配合比设计规程》计算得出, 水胶比W/B=0.32;高性能减水剂胶材1.0%掺量减水率为27.4%, 计算出用水量为142kg, 减水剂用量4.4kg;粉煤灰用量为70kg, 矿粉用量为39kg, 水泥用量为332kg;砂率37%, 砂子用量655kg, 石子用量1166kg, 并通过实验验证力学性能及耐久性能, 符合整体设计要求。

(2) 使用优质引气剂、适当调整配合比、改善沙石级配并控制石子针片状含量能够有效地提高浆体饱满度, 配合合理的振捣有助于改善表观质量减少蜂窝麻面;选用优质的脱模剂并减缓施工速度有助于气孔的排出, 减水蜂窝麻面提高表观质量。

(3) 碳化是产生微细裂纹的重要原因, 碳化收缩和干燥收缩的共同叠加作用导致管片生产表面龟裂的主要原因, 通过降低混凝土表面的碱度来控制整体碳化收缩, 解决表面龟裂问题。

参考文献

[1]蔡亚宁.预制盾构管片的高性能混凝土研究[J].建筑技术, 2004 (1) :32-36

[2]祝本龙.混凝土结构蜂窝麻面形成原因及防治方法[J].建筑科学, 2007 (10) :75-76

[3]王铁梦.工程结构裂缝控制.中国建筑工业出版社, 2002.