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  地铁盾构实施工程技术 课件 第十一章 盾构管片制作与运输——管片的分类.ppt

  地铁盾构实施工程技术 课件 第十一章 盾构管片制作与运输——管片的分类.ppt

  管片的分类 一、按断面形式分类 二、按材质分类 三、按适用线形分类 管片的分类 一、按断面形式分类 管片作为盾构开挖后的第一次衬砌，支撑作用于隧道上的土压和水压，防止隧道土体坍塌、变形及渗漏水，是隧道永久性结构物，并且要承受盾构推进时的推力以及其他荷载。 管片按断面形式的不同可分为箱形(含中字形)、平板形、波纹形。箱形管片是指因手孔较大而呈肋板形结构的管片。手孔大不仅方便螺栓的穿入和拧紧，而且也节省了大量的材料，并使单块管片重量减轻。箱形管片通常使用在大直径隧道中，但若设计不当时，在盾构推进油缸的作用下容易开裂。 平板形管片是指手孔较小而呈曲板形结构的管片，由于管片截面削弱小，对盾构推进油缸具有较大的抵抗能力，正常运营时对隧道通风阻力也小。 管片的分类 二、按材质分类 管片按材质的不同，主要可分为钢筋混凝土管片、铁制管片(铸铁管片、球墨铸铁管片)、钢管片、复合管片。目前较常使用的管片主要有钢管片、球墨铸铁管片和钢筋混凝土管片。 (一)钢筋混凝土管片 由于施工条件和设计方法的不同，钢筋混凝土管片具有不一样的形式，按管片手孔成形大小区分，可大致分为箱形和平板形两类。钢筋混凝土管片成本低、耐久性好，可构建实用、无障碍衬砌。 管片的分类 二、按材质分类 管片的分类 二、按材质分类 (二)铸铁管片 国外在饱和含水不稳定地层中修建隧道时较多采用铸铁管片，由初期的灰口铸铁慢慢地发展到球墨铸铁，其延性和强度接近于钢材，管片较轻，安装运输方便，耐蚀性好，机械加工后管片精度高，能有效地防渗抗漏。缺点是金属消耗量大、机械加工量大、价格昂贵，同时具有脆性破坏特性，不宜用作承受冲击荷载的隧道衬砌结构。近年来已逐步为钢筋混凝土管片代替。 (三)球铸铁管片 球铸铁管片的特点是强度好、耐久性好、制作精度高与混凝土管片相对密度量小、掘削面小，承受特殊荷载的地点可选用。其缺点是成本比较高，焊接困难。 管片的分类 二、按材质分类 (四)钢管片 钢管片的优点是重量轻、强度高、组装运输容易、可任意安装巩固材料、加工容易；缺点耐锈蚀性差、成本昂贵、金属消耗量大。钢管片比钢筋混凝土管片具有更大的承受不均匀荷载和变形的能力，常用于隧道通过高层建筑或桥梁等局部荷载下，以及地层不均匀的地段。 管片的分类 二、按材质分类 (五)复合管片 复合管片常用于区间隧道的特殊段，如隧道与工作井交界处，旁通道连接处，变形缝处，垂直顶升段以及有特别的条件的泵房交界和通风井交界处等。有时也用于高压水条件下的输水隧道中。它的构造形式是：外周、内弧面或外弧面采用钢板焊接，在钢壳内部用钢筋混凝土浇筑，形成由钢板和钢筋混凝土复合的管片。复合管片与钢筋混凝土管片相比厚度小、管片轻，但强度比钢筋混凝土管片大、抗渗性能好；与铸铁管片相比，它具有抗压性、韧性高等优点；与钢管片相比，金属消耗量少。复合管片是混凝土和钢板有效复合的构造，抵抗腐蚀能力差，造价较高，无特别的条件时不宜大量采用。 管片的分类 二、冻结法基础原理 冻结法具有以下优点： （1）有效隔绝地下水； （2）适应能力强，几乎不受地层条件的限制（低含水量地层除外）； （3）施工灵活； （4）绿色施工，无污染； （5）复杂地层施工经济合理。 管片的分类 三、按适用线形分类 (一)楔形管片 具有一定锥度的管片称为楔形管环。楔形管片大多数都用在曲线施工和修正轴向起伏。管片拼装时，根据隧道线路的不同，直线段采用标准环管片，曲线段施工时采用楔形管片(左转弯环、右转弯环)，由楔形管片组成的楔形环有最大宽度和最小宽度，用于隧道的转弯和纠偏。用于隧道转弯的楔形管片由管片的外径和相应的施工曲线半径而定。楔形环的楔形角由标准管片的宽度、外径和施工曲线的半径而定。 采用这类管片时，至少需三种管模，即标准环管模、左转弯环管模、右转弯环管模。 管片的分类 三、按适用线形分类 楔形管片 管片的分类 三、按适用线形分类 (二)通用管片 通用管片是针对同一条等直径隧道而言的。该管片既能适用于直线段隧道，也能适用于不同半径的曲线段隧道。 通用管片就是由楔形管片拼装而成的楔形管环，所谓通用就是把楔形管环实施组合优化，使得楔形管环能适用于不同曲率半径的隧道。 管片的分类 三、按适用线形分类 从理论上而言，通用管片可适用于所有单圆盾构施工的隧道工程，其理由在于，通过通用管片的有序旋转可完成直线段和不同半径的曲线段以及空间曲线段衬砌。在隧道的实际设计过程中，通用管片更适用于轴线存在较多曲线段以及空间曲线段的隧道。采用通用管片的优点是：设计图纸简捷、施工方便，同时可减少钢模的品种、减少实际工程造价。其缺点在于：K型管片必须作纵向插入时，要求盾构推进油缸的行程增大，盾构的机身长度大、管环的每块管片必须等强度设计。比照通用管片的优缺点，可以认为隧道轴线为直线时，采用通用管片无特别的优势。另外，轴线存在较多曲线段，并且其中某一曲线(隧道外径）时，因管环宽度会受到限制而无法体现通用管片的优势。

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