客运专线隧道大直径通用楔形管片拼装技术

-PAGE14-毕业论文设计客运专线隧道大大直径通用用楔形管片片拼装技术术专业：：：工程造价班级：：：06兰州交大大姓名：：：车才才学号：：：062333380442指导老师：李雪雪雪吟目录1.工程概况………………………42.通用楔形管管管片的特特点……………………52.1普通隧道道道衬砌管管片………….52.2本工程程程采用的的通用用楔形管管片…………52.3管片能满满满足的最最小隧隧道轴线线半径径验算…………….663.管片选型……………………...……………..83.1管片选选选型考虑虑因素素………83.2管片选型型型………….……………94.选型实例………………….11115.管片拼装技技术术和质量控控控制…………125.1管片拼拼拼装技术术…………………125.2同步注注注浆对成成环管管片的影影响……………13结束语………………………15参考文献…………………166广深港客运专线线线狮子洋洋隧道道大直径径通用用楔形管管片拼拼装技术术摘要：通用楔形形形管片作作为一一种较先先进的的隧道衬衬砌形形式，在盾盾构构法隧道道施工工中能够够较好好地控制制隧道道轴线和和管片片成环质质量。文文中以广广深港港客运专专线狮狮子洋隧隧道工工程大直直径通通用楔形形管片片的应用用为例例，介绍绍了通通用楔形形环管管片的设设计理理念和特特点、全全圆周错错缝拼拼装的施施工方方法，以以及施施工中控控制管管片拼装装质量量的方法法。关键词：盾构法法法隧道；；通用用楔形管管片；；错缝拼拼装；；施工技技术1工程概况图1狮子洋隧道平面图广深港客运专线线线北起广广州铁铁路枢纽纽的新新广州站站，经经东莞、深深圳圳，向南南延伸伸至香港港的西西九龙站站，全全长167kkm，线路基基础础设置按350kkmm/h设计，近近期期运营速速度300kkmm/h；狮子洋洋隧隧道处于于广深深港客运运专线线东涌站-虎门站区区间间，位于于珠江江三角洲洲平原原区，沿沿线地地形平坦坦开阔阔，隧道道要下下穿小虎虎沥、沙沙仔沥、狮狮子子洋隧道道（见见图1），其中中狮狮子洋水水道为为珠江航航运的的主航道道。图1狮子洋隧道平面图狮子洋隧道起讫讫讫里程为DIK3333+0000~~DIKK433+8000，全长10.88kkm，其中过过江江段采用用双洞洞单线盾盾构隧隧道，长长度93400m，使用4台气垫式式直直径11.22m气垫式泥泥水水盾构采采用“相向掘进进，地地中对接接，洞洞内解体”的施工技技术术组织施施工。盾盾构隧道道内径径9.8m、外径10.88m、管片厚厚度500mmm、环宽2.0m，管片采采用“7+1”分块模式式的的通用楔楔形环环错缝拼拼装。盾盾构隧道道以管管片自防防水为为主，接接缝采采用两道道弹性性密封止止水条条防水，隧隧道道内铺设设无碴碴轨道，轨轨道道类型采采用框框架板式式轨道道。隧道道最大大纵坡为20‰，最小纵纵坡坡为3‰，隧道最最小小曲线半半径为为70000m。在本次盾构施工工工中，我我们采采用通用用楔形形管片的的形式式作为隧隧道衬衬砌，在在满足足隧道曲曲线的的基础上上，保保证了隧隧道环环面的质质量。2通用楔形管管片片的特点2.1普通隧隧隧道衬砌砌管片片传统的盾构施工工工中，隧隧道衬衬砌直线线段一一般采用用等宽宽的普通通圆环环，在平平面曲曲线和竖竖曲线线段则采采用不不同的楔楔形圆圆环对隧隧道轴轴线进行行拟合合。整条条隧道道就需要要设计计和加工工左转转、直线线、右右转以及及特殊殊形式的的圆环环，同时时，由由于管片片楔形形量是固固定的的，从而而不利利于在盾盾构施施工中对对隧道道轴线的的精准准控制。而而管管片拼装装一般般采用通通缝拼拼装和错错缝拼拼装两种种形式式。错缝缝拼装装要求在在拼装装时旋转转一定定的角度度避免免通缝，有有利利于衬砌砌本身身传递圆圆环内内力，且且错缝缝拼装的的隧道道比通缝缝拼装装的隧道道整体体性强，圆圆环环可以近近似按按匀质刚刚度考考虑。但但在通通常的隧隧道衬衬砌施工工中，错错缝拼装装的形形式比较较单一一，且管管片的的旋转角角度相相对固定(一般只能能旋旋转3个角度，左左左右20度角范围围内)。2.2本工程程程采用的的通用用楔形管管片图2管片分块及尺寸示意图图3管片能满足的最小隧道轴线半径计算本工程盾构隧道道道管片外外径1080000mm，内径98000mmm，环宽20000mmm，楔形量24mm，管片厚厚度500mmm，管片设设计计采用“7+1”分块模式式的的双面楔楔形通通用换。每每换换管片由1块封顶块块（F），2块邻接块块（L1、L2）、5块标准块块（B1～B5）等八块块构构成，分分块形形式为5B（49.0099°）＋2L（49.0099°）＋1F（16.3377°）。每环环环环向接缝缝采用用22只M36纵向斜螺螺栓栓连接，以以承承受隧道道纵向向弯矩，提提高高纵向刚刚度；；每环衬衬砌纵纵缝内采采用24只M36环向斜螺螺栓栓连接，使使纵纵缝成为为具有有一定抗抗弯刚刚度的弹弹性铰铰。螺栓栓机械械强度等等级采采用5.8～8.8级。管片片除除在特殊殊位置置采用通通缝拼拼装外，其其余余均采用用错缝缝拼装。钢钢筋筋混凝土土管片片设计强强度为为C50，抗渗等等级S12，钢筋采采用HPB22335级、HRB33335级钢。具具体体管片构构造详图2管片分块及尺寸示意图图3管片能满足的最小隧道轴线半径计算2.3管片能满满满足的最最小隧隧道轴线线半径径验算由图3可得如下下等式式：式中：R——管管管片能满满足的的最小隧隧道轴轴线半径径；D——管片外径径；W——管片环宽宽Δ——管片楔形形形量则，本工程管片片片能满足足的最最小隧道道轴线线半径为：：所以，管片设计计计可以满满足本本隧道最最小轴轴线半径70000m。2.3不同安安安装点位位管片片楔形量量在本工程中，盾盾盾构机共共有22组推进油油缸缸（如图4所示），相相相对应管管片可可全圆周周旋转转22个方位，每每每次旋转转的角角度为16.3377°。在管片片旋旋转时，纵纵向向的螺栓栓位置置不变。图4推进油缸数量及位置示意图图5管片旋转角度我们将一环管片片片F块正对1号推进油油缸缸安装时时的点点位定义义为R1，F块对应2号推进油油缸缸安装时时定义义为R2，依次为R1~RR222。在管片片安安装点位位变化化的同时时，其其上部、右右部部、下部部、左左部的楔楔形量量（对应20000mmm的标准环环宽宽）也相相应发发生变化图4推进油缸数量及位置示意图图5管片旋转角度设管片断面上FFF块中心与B3块中心连连线线与竖直直方向向夹角（定定义义逆时针针为正正）为管管片旋旋转角度θ（如图5所示），则则则对应的的上部部、右部部、下下部、左左部楔楔形量δ可用下式式计计算：式中：、、、————管片对应应上上部、右右部、下下部、左左部的的楔形量量；Δ——管片楔形形形量；θ——管片旋转转转角度。则，各安装点位位位对应具具体楔楔形量变变化见见表1。表1不同安装装点位位管片楔楔形量表表点位楔形量（单位：：：mm)顶部右侧下侧左侧R1-12-2122R2-11-5115R3-9-898R4-6-10610R5-3-12312R60-12012R73-12-312R86-10-610R99-8-98R1011-5-115R1112-2-122R12122-12-2R13115-11-5R1498-9-8R15610-6-10R16312-3-12R170120-12R18-3123-12R19-6106-10R20-989-8R21-11511-5R22-12212-2在推进施工中，根根据盾构姿态态与管片姿态态的相对关系系及管片与盾盾壳的间隙，可可以根据不同同旋转角度下下管片楔形量量的变化对隧隧道推进轴线线进行微调，从从而确保隧道道轴线的进度度。3管片选型3.1管片选选选型考虑虑因素素在管片拼装前应应应先确定定管片片旋转的的角度度，即选选择封封顶块F的位置，选选选型必须须考虑虑以下因因素：：盾构机姿态与隧隧隧道轴线线相对对关系；；盾构机姿态与管管管片姿态态的相相对关系系；盾构机各个推进进进油缸行行程；；盾尾间隙；管片的上、下、左左、右超前量量；错缝拼装；封顶块的位置尽尽尽量选择择在隧隧道腰部部以上上。3.2管片选选选型（1）设计排版版图6平面曲线楔形量计算示意图图7拟合曲线计算示意图在推进施工前，应应对管片进行行排版以拟合合设计轴线。在在直线段，基基本排版为R6、R17为主。在曲曲线段，以R＝7000米的平面左左曲线为例，每每环管片(见图7)所需的右超超前量计算如如下：图6平面曲线楔形量计算示意图图7拟合曲线计算示意图Δ=DW/R===10.88××2.00/770000=00.0003mm因此基本排版可可可采用R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10，满足曲曲线线转弯的的需要要。（2）动态轴线线拟拟合在实际推进中，盾盾构姿态与管管片姿态的关关系是相辅相相成的。盾构构推进姿态决决定了管片拼拼装姿态，同同时成环隧道道作为盾构推推进的导向，而而在施工中，成成环隧道的轴轴线不可能与与设计轴线相相吻合，总存存在一定的偏偏差，因此应应根据设计轴轴线拟合管片片拼装的轨迹迹，从而指导导盾构推进。设计轴线的动态态态拟合遵遵循缓缓和平稳稳的原原则。以下以竖曲线拟拟拟合设计计轴线线进行说说明(平曲线拟拟合合方法相相同)。轴线拟拟合合可归类类于以以下模型,见图7。测量上环管片的的的坡度θ2，以及管管片片轴线和和与设设计轴线线的竖竖直方向向的偏偏差ΔZ；测量设设计计轴线坡坡度θ1，设拟合合曲曲线的半半径为为R，转弯角角度度为α。计算可可得得：拟合曲线长度每环楔形量需调整环数（3）施工调整整在设计排版和拟拟拟合曲线线的基基础上应应根据据施工的的具体体工况对对管片片线路排排版进进行动态态调整整。在施工中，我们们们采用PPS测量导向向系系统测量量出监监测盾构构姿态态，通过过人工工复核测测量监监测管片片姿态态，通过过盾构构机操作作控制制系统测测量油油缸行程程，并并实时测测量盾盾尾间隙隙，同同时结合合前一一环管片片安装装点位考考虑错错缝安装装，经经过综合合分析析确定本本环管管片安装装点位位，并对对后几几环的掘掘进及及管片安安装情情况进行行预测测。4选型实例在狮子洋隧道出出出口标段段掘进进至1271环时，设设计计轴线坡坡度为为3‰，测量盾盾构构姿态、管管片片姿态、推推进进油缸行行程和和盾尾间间隙报报表见表2。表2盾构推进进测量量报表1270环管片片片安装点点位R17盾构姿态刀盘平面mm盾尾平面mm刀盘高程mm盾尾高程mm坡度mm/m+8+5-20-18-3.161推进油缸行程左上左下右下右上2691267326572671盾尾间隙顶部右侧下部左侧45553025根据上表可以看看看出，左左下部部盾尾间间隙较较小，同同时左左下部推推进油油缸形成成比右右上部超超前24mm，因此，从从从两个方方面来来考虑，1271环管片安安装装点位应应当选选择R1~RR6其中的一一个个。由于1270环管片安安装装点位为R17，1271环安装R3、R6、R9、R12、R15、R19、R22可以避免免通通缝，因因此选选择安装装点位位选择R3。5管片拼装技技术术和质量控控控制5.1管片拼拼拼装技术术（1）在拼装过过程程中要清除除除盾尾处处拼装装部位的的垃圾圾和杂物物，同同时必须须注意意管片定定位的的正确，尤尤其其是第一一块管管片的定定位会会影响整整环管管片成环环后的的质量及及与盾盾构的相相对位位置良好好度。（2）每环管片片拼拼装要精心心心，尽量量做到到管片接接缝密密贴，环环面平平整。（3）拼装时，要要要确保“T”字接头平平整整。（4）环面超前前量量控制：施施施工中经经常测测量管片片圆环环环面与与隧道道设计轴轴线的的垂直度度，当当管片超超前量量超过控控制量量时，及及时调调整管片片旋转转角度，从从而而保证管管片环环面与隧隧道设设计轴线线的垂垂直度。（5）每一块管管片片拼装结束束束后，伸伸出千千斤顶并并控制制到所需需的顶顶力，再再进行行下一块块管片片的拼装装，这这样逐块块进行行完成一一环的的拼装。对对于于不平整整环面面的管片片，在在拼装下下一环环管片用用千斤斤顶压实实时，应应先顶“凸”位置的千千斤斤顶。（6）在拼装时时应应注意调整整整管片的的椭圆圆度，尽尽量使使管片呈呈竖椭椭圆状态态。（7）拼装后及及时时调整千斤斤斤顶的顶顶力，防防止盾构构姿态态发生突突变。5.2同步注注注浆对成成环管管片的影影响由于盾构的外径径径大于管管片的的直径，随随着着盾构的的推进进，在管管片与与土体之之间将将产生建建筑空空隙。为为了能能及时填填充这这些空隙隙，尽尽可能的的减少少盾构施施工时时对地面面的影影响，采采用较较为有效效的同同步注浆浆法，即即盾构一一边向向前推进进，一一边对盾盾构后后产生的的建筑筑空隙进进行及及时注浆浆填充充。本工程的管片直直直径达1008800mm，管片之之间间的连接接相对对管片的的刚度度而言表表现为为柔性。因因此此，在进进行同同步注浆浆时须须控制好好注浆浆压力和和注浆浆量，使使之既既能达到到有效效地填充充建筑筑空隙，又又不不会对管管片的的成环质质量产产生影响响。盾构本体同步注注注浆系统6个注浆点点（30°、90°、150°、210°、270°、330°）对盾尾后后管管片外部部建筑筑空同步步实施施注浆。注浆压力的设定定定：其中：P1————该注浆点点的的泥水压压力值值；PPP2——注浆管的的损损失压力力，根根据盾构构机取取0.2bbaar；PPP3——注浆压力力差差，一般般取0.5bbaar。理论注浆量为：：：由于地层裂隙发发发育，为为保证证注浆质质量，实际际的注浆量量为理论建建筑空隙的的160%～190%，即21..16~225.255m3。结束语相对传统管片形形形式，通通用楔楔形管片片有以以下优点点：（1）钢模数量量单单一，大大大大简便了了管片片生产施施工，降降低了施施工成成本；（2）单一的管管片片形式可适适适合多种种不同同曲线半半径复复合轴线线推进进；（3）施工动态态调调整方便，具具有即时性，在在盾构推进结结束后根据测测量的结构对对管片进行拼拼装选型，对对盾构推进起起着良好的导导向；（4）不同的楔楔形形量调整有有有利于施施工中中盾构姿姿态与与管片姿姿态的的微调，从从而而提高隧隧道轴轴线控制制质量量；（5）管片成环环质质量高，踏踏踏步小，环环面面平整，止止水水效果明明显。参考文献[1]新建广广广深港铁铁路