CN109779655A - 一种盾构管片错缝拼装的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种盾构管片错缝拼装的施工方法，具体包括以下步骤：步骤1为管片选型采用机器选型与人工选型结合的方式进行管片选型，先采用机器选型，后采用人工选型，步骤2为管片吊放下井、运输，先进行管片的检查，随着盾构机的掘进进度输送管片，步骤3为管片拼装，利用激光定位进行管片拼装。本发明所述盾构管片错缝拼装的施工方法的有益效果是：加快了管片的拼装速度，并且大大减少了管片边缘破损，提高了管片及隧道的成型质量；定位准确，减少所用工具的损耗。

Description

一种盾构管片错缝拼装的施工方法

技术领域

本发明涉及盾构施工技术领域，具体涉及一种盾构管片错缝拼装的施工方法。

背景技术

盾构法施工具有快速、安全、对地面建筑物影响小等诸多优点，已经被越来越多的人们所认可。随着科学技术进步、综合国力的增强以及中国地铁、公路、铁路、水利等基础建设的飞速发展，大直径盾构已越来越多地应用于城市地下工程建设中。

例如，申请号为201621008075.5的中国实用新型专利，公开了一种盾构铜管片拼接用组合固定装置，包括本体以及设置于本体底部的支腿，所述支腿底部还设有滚轮，所述本体顶部设有液压装置本体，所述液压装置本体的数量为4个，且分别位于本体顶部的四个拐角，所述液压装置本体输出端均设有活塞轩，所述活塞杆顶部固定连接有支撑板，所述支撑板一侧上F设置有第一电动伸缩杆和第二电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆一端连接有电磁铁，所述工具箱上还设有控制器。但该专利仅仅公开了常规的拼接方式，并没有克服现有技术的缺陷。

在世界范围内，盾构隧道一般都采用预制钢筋混凝土管片进行衬砌，为了保证隧道的长期稳定和防水要求，要求必须保证管片衬砌的拼装质量。然而影响管片质量的因素很多，如：管片接缝、设计参数(线路设计曲线参数，管片设计参数)、拼装方式、注浆类型及浆液特性等。

国内目前大直径盾构管片主要分为通用管片和楔形管片两类，通用管片有管片生产方式简单、选型单一等特点，通用管片遇到隧道转弯、上下坡等线路时极易发生管片错台大、破损、因管片缝隙大引起的渗漏水、隆沉等情况，造成很大的施工风险和较差的成品质量。而楔形管片在隧道转弯、上下坡的楔形量控制、盾尾间隙把握等方面具有更大的优势。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种盾构管片错缝拼装的施工方法。

本发明的技术方案公开了一种盾构管片错缝拼装的施工方法，具体包括以下步骤：

步骤1、进行管片选型：

步骤1.1、管片选型采用机器选型与管片选型罗盘作为基准的管片选型结合的方式进行，盾构机主控室设置的VMT自动导向系统安装了管片拼装模块，管片拼装模块根据错缝拼装形式、盾尾的间隙、油缸的长度、掘进线路的中心线、行走的方向进行计算得出，管片环是由9块宽2m，厚50cm的弧形管片拼装而成，其中A1型管片～A6型管片为标准块，圆弧分度为43.2°，B1型管片、B2型管片为邻接块，圆弧分度为43.2°，与K型管片连接的一侧为斜边；K型管片为封顶块，圆弧分度为14.4°，呈等腰梯形，错缝拼装以K型管片为基准作为拼装点位，以K型管片的中线到圆心作为中心，在盾构机的盾壳内弧面均匀分布有1#～25#的共计25组推进油缸，推进油缸顶在管片上产生推力，使盾构机向前掘进；为了保证25组推进油缸能够均匀的分布在9块管片本体上，在管片拼装时K型块中心线每转动14.4°作为一个拼装点位，共计有25种拼装点位，每块管片的纵缝和环缝均采用直螺栓连接，拼装过程中避免纵缝产生通缝，在管片拼装完成后，采用VMT自动导向系统记录本环管片的拼装形式和点位；

步骤1.1.1、当盾构机掘进第一环结束时，进行选型定出第一环的拼装点位，待第一环管片拼装完成后，测量盾尾间隙，然后将设计轴线、第一环的拼装点位、盾尾间隙、各组推进油缸的伸长量的参数输入所述VMT自动导向系统安装的管片拼装模块，完成管片选型，得到下一环管片的拼装点位；

步骤1.1.2、采用管片选型罗盘作为选型的辅助工具，由9块管片拼装成的管片环是一个楔形环，K型管片中心和A3型管片、A4型管片的接缝长度为2000mm，管片宽度最大的位置位于A2型管片上靠近A1型管片的位置，长度为2010mm，最小位置位于A6型管片与A5型管片的接缝位置，长度为1990mm；将A1型管片和A2型管片的接缝位置定为管片宽度最大的位置，把A5型管片和A6型管片的接缝位置定为管片宽度最小的位置，选择3#、9#、16#、22#的4个位置四个推进油缸并测量推进油缸的长度，并且在这四个推进油缸附近测量盾尾间隙；

步骤1.2、通过测量步骤1.1.2中的3#、9#、16#、22#的四个位置的四个推进油缸的盾尾间隙，把管片宽度最小的位置放在盾尾间隙最小的位置，在掘进过程中，通过盾构机掘进方向的偏转调整盾尾间隙；

步骤1.3、通过测量步骤1.1.2中的3#、9#、16#、22#的四个位置的四个推进油缸的长度，把管片宽度最大的位置，即A1型管片、A2型管片的接缝位置放在油缸长度最大的位置处，油缸长度侧量后的数据与管片选型的方式与盾尾间隙一致；

步骤1.4、当盾构机在掘进过程中偏离掘进线路中心线，进行盾构机的掘进纠偏，通过管片选型和调整油缸推力相互配合来实现纠偏，偏离掘进线路的中心线数据通过VMT自动导向系统来确定，当线路偏离中线位置且盾构机目前在掘进线路中心线左方时，将A1型管片、A2型管片的接缝位置放在盾构隧道的左侧，使得隧道衬砌的左侧大于右侧，累计掘进若干米之后，将盾构机掘进姿态调整为偏向右方掘进，通过将盾构机掘进姿态调整为偏向右方掘进，将盾构机掘进线路调整为与掘进线路中心线一致；

步骤1.5、当盾构机在隧道的掘进道路上遇到平面曲线转弯，到达转弯位置后，将A1型管片、A2型管片的接缝位置放在盾构隧道转弯弧线大的一侧，累计若干环管片直到盾构机掘出转弯后再进行直线情况的管片选型；

步骤1.6、纠偏的方式同掘进线路的中线偏移后的管片选型一致，把A1型管片、A2型管片的接缝位置放在盾构机掘进预期达到的方向的反方向一侧；

步骤1.7、当盾构机处于始发状态时，需要在盾构始发井内开始拼装管片作为盾构前进的支撑，称为初始环管片，待盾构机全部进入地层后，再将盾构始发井内拼装的初始环管片拆除；

步骤1.8、当盾构施工的隧道为双洞隧道时，双洞隧道之间设置有联络通道，拆除联络通道位置的管片；

步骤1.8.1、当联络通道开口的位置高度为两片管片的高度时，则将两块A1型管片放置在联络通道开口的位置；以方便联络通道开洞门时拆除管片；

步骤1.8.2、当联络通道开口的位置高度大于两片管片的高度时，则将一块A1型管片、一块B1型管片及K型管片放置在联络通道开口的位置；

步骤2、进行管片吊放下井、运输：

步骤2.1、管片起吊的吊具与管片接触点设置有柔性材料；

步骤2.2、根据盾构机掘进速度，掘进结束前，将场地上堆放的管片根据管片下放顺序按电瓶车车厢依次下放；

步骤2.2.1、测量盾构掘进隧道最前方管片与盾构机的外壳之间的位置关系，分别测量左上、右上、右下、左下四点的盾尾间隙，并测量四点的盾构机油缸长度；

步骤2.2.2、通过VMT自动导向系统，并结合盾构掘进线路、前一环K型管片的位置确定本环管片拼装位置，通过本环管片拼装位置确定管片拼装顺序；

步骤2.3、在步骤2.2的基础上，将管片拼装顺序记录在施工记录上，按顺序模拟管片下放顺序，管片选型的拼装点位是：1#油缸，即K型管片拼装位置在隧道顶部，则管片环按顺时针方向的排列顺序为K-B1-A1-A2-A3-A4-A5-A6-B2，各块管片中心线对应的油缸分别为K对应1#油缸，B1对应3#油缸，A1对应6#油缸，A2对应9#油缸，A3对应12#油缸，A4对应15#油缸，A5对应18#油缸，A6对应21#油缸，B2对应24#油缸；按照从下往上，左右对称的拼装顺序，拼装的第一块管片是A4，第二块管片是A3，第三块管片是A2，第四块管片是A5，第五块管片是A6，第六块管片是A1，第七块管片是B1，第八块管片是B2，第九块管片是K；

步骤2.3.1、根据管片车位置，首先将管片拼装顺序的第三块管片A2放在隧道方向的第一辆管片车上；

步骤2.3.2、依次将拼装顺序的第二块管片A3和第一块管片A4依次吊放到管片A2上面，再将拼装顺序的第六块管片A1吊放至第二辆管片车的最底部；

步骤2.3.3、依次将拼装顺序的第五块管片A6和第四块管片A5吊放至管片A1上面；

步骤2.3.4、最后将拼装顺序的第八块管片B2吊放到沿隧道方向第三辆管片车的底部，然后依次将拼装顺序的第七块管片B1和第九块管片K吊放至第八管片上部；

步骤2.3.5、在步骤2.3.4的基础上，按拼装顺序依次将第三块管片A2、第二块管片A3、第一块管片A4管片吊放至竖井边并堆叠，再将堆叠好的三块管片吊入竖井底部沿隧道方向的第一辆管片上，按照上面的方法依次将A1、A6、A5、B2、B1、K管片吊入第二辆和第三辆管片车上；

步骤2.3.6、在管片装好后，电瓶车进入隧道内的盾构机处，电瓶车停到吊机下方，使吊机可以行走的区域覆盖所有管片；

步骤2.4、盾构掘进完毕前，吊运人员将管片按顺序吊放至转运小车上，盾构掘进完毕后，通过小车将管片运输至管片拼装机行走覆盖位置；

步骤2.5、拼装机吊起待拼装的管片至相应的拼装位置，进行拼装管片；

步骤3、拼装管片

步骤3.1、在管片上设置管片拼装机的激光定位孔和管片拼装的锥形定位孔，在管片拼装机的真空吸盘移动至管片上方后，在吸盘的下方射出激光，调整吸盘的位置，当激光射中激光定位孔时吸盘下移至管片位置，抓取管片；

步骤3.2、锥形定位孔是管片浇筑过程中在管片模具的楔形模块位置成型，在真空吸盘抓取管片后，将管片移动到指定位置，对准前后两块管片的锥形定位孔，即完成管片拼装位置的调整和安放；

步骤3.3、采用错缝拼装形式进行管片拼装；

步骤3.3.1、将隧道最底部的管片用管片拼装机的真空吸盘吸起，放置到对应的拼装位置，对准螺栓孔后，调节真空吸盘的倾角；

步骤3.3.2、将刚拼装的管片与上一环管片的环向连接螺栓用气动扳手拧紧；

步骤3.3.3、将相应的推进油缸顶紧刚拼装的管片，将管片拼装机的真空吸盘松开后，缩回管片拼装机的升降油缸，移动至第二块管片；

步骤3.3.4、进行第二块管片的拼装，将第二块管片放置在指定位置，对准螺栓孔后将管片与上一环管片的环向连接螺栓拧紧；

步骤3.3.5、在步骤3.3.5的基础上，将第二块管片与第一块管片之间的纵向连接螺栓拧紧；

步骤3.3.6、将相应的推进油缸顶紧第二片管片，将管片拼装机的真空吸盘松开后，缩回管片拼装机的升降油缸，移动至下一块管片；

步骤3.3.7、重复步骤3.3.1～3.3.6，依次将剩余的七块管片拼装完成；

步骤3.4、拼装最底部的管片，采取左右对称交错拼装管片，直到一侧拼至B2块管片后停止，再拼装另一侧至B2块管片；

步骤3.5、拼装K块管片，拼装K块管片时采用先搭接1.3m后径向推上，再行纵向插入的拼装方法；

步骤3.6、将K块管片与左右两侧的B1块、B2块管片之间的环向螺栓拧紧，再与前一环管片的纵向连接螺栓拧紧后，将相应的推进油缸顶紧K块管片，完成本环的管片拼装；

步骤3.7、管片拼装成环后进行管片螺栓的第一次紧固，将第一环的管片的环向螺栓、纵向螺栓、前一环的管片与第一环的管片连接的纵向螺栓全部拧紧；

步骤3.8、管片拼装完成并掘进三环后，进行管片的第二次紧固，将第二环的管片的环向螺栓、纵向螺栓、邻近上下各一环与第二环连接的纵向螺栓全部打紧，管片拼装完成并掘进10环后进行管片的第三次紧固。

进一步地，步骤1.1中的非通缝形式为管片拼装采用错缝拼装，K块的位置要位于上环管片的A1～A7块管片和B1～B7块管片之间，角度差为14.4°，如前一环管片K块位于4#的推进油缸，则本环管片K块的可选位置为2#、6#、9#、12#、15#、18#、21#、24#八个推进油缸的八个位置。

进一步地，在步骤3.3中，整环管片拼装的允许误差为，相邻环管片的环向间隙≤1.0mm，纵缝相邻管片的间隙为2mm。

本发明所述施工方法的有益效果是：加快了管片的拼装速度，并且大大减少了管片边缘破损，提高了管片及隧道的成型质量；定位准确，减少所用工具的损耗。

附图说明

图1为本发明所述施工方法中使用的管片选型盘的刻度示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。

如图1所示，本发明所述的施工方法，具体包括以下步骤：

步骤1、进行管片选型

步骤1.1、管片选型采用机器选型与管片选型罗盘作为基准的管片选型结合的方式进行，盾构机主控室设置的VMT自动导向系统安装了管片拼装模块，管片拼装模块根据错缝拼装形式、盾尾的间隙、油缸的长度、掘进线路的中心线、行走的方向进行计算得出，管片环是由9块宽2m，厚50cm的弧形管片拼装而成，其中A1型管片～A6型管片为标准块，圆弧分度为43.2°，B1型管片、B2型管片为邻接块，圆弧分度为43.2°，与K型管片连接的一侧为斜边；K型管片为封顶块，圆弧分度为14.4°，呈等腰梯形，错缝拼装以K型管片为基准作为拼装点位，以K型管片的中线到圆心作为中心，在盾构机的盾壳内弧面均匀分布有1#～25#的共计25组推进油缸，推进油缸顶在管片上产生推力，使盾构机向前掘进；为了保证25组推进油缸能够均匀的分布在9块管片本体上，在管片拼装时K型块中心线每转动14.4°作为一个拼装点位，共计有25种拼装点位，每块管片的纵缝和环缝均采用直螺栓连接，拼装过程中避免纵缝产生通缝，在管片拼装完成后，采用VMT自动导向系统记录本环管片的拼装形式和点位；

步骤1.1.1、当盾构机掘进第一环结束时，进行选型定出第一环的拼装点位，待第一环管片拼装完成后，测量盾尾间隙，然后将设计轴线、第一环的拼装点位、盾尾间隙、各组推进油缸的伸长量的参数输入所述VMT自动导向系统安装的管片拼装模块，完成管片选型，得到下一环管片的拼装点位；

步骤1.1.2、采用管片选型罗盘作为选型的辅助工具，由9块管片拼装成的管片环是一个楔形环，K型管片中心和A3型管片、A4型管片的接缝长度为2000mm，管片宽度最大的位置位于A2型管片上靠近A1型管片的位置，长度为2010mm，最小位置位于A6型管片与A5型管片的接缝位置，长度为1990mm；将A1型管片和A2型管片的接缝位置定为管片宽度最大的位置，把A5型管片和A6型管片的接缝位置定为管片宽度最小的位置，选择3#、9#、16#、22#的4个位置四个推进油缸并测量推进油缸的长度，并且在这四个推进油缸附近测量盾尾间隙；

步骤1.2、通过测量步骤1.1.2中的3#、9#、16#、22#的四个位置的四个推进油缸的盾尾间隙，把管片宽度最小的位置放在盾尾间隙最小的位置，在掘进过程中，通过盾构机掘进方向的偏转调整盾尾间隙；

步骤1.3、通过测量步骤1.1.2中的3#、9#、16#、22#的四个位置的四个推进油缸的长度，把管片宽度最大的位置，即A1型管片、A2型管片的接缝位置放在油缸长度最大的位置处，油缸长度侧量后的数据与管片选型的方式与盾尾间隙一致；

步骤1.4、当盾构机在掘进过程中偏离掘进线路中心线，进行盾构机的掘进纠偏，通过管片选型和调整油缸推力相互配合来实现纠偏，偏离掘进线路的中心线数据通过VMT自动导向系统来确定，当线路偏离中线位置且盾构机目前在掘进线路中心线左方时，将A1型管片、A2型管片的接缝位置放在盾构隧道的左侧，使得隧道衬砌的左侧大于右侧，累计掘进若干米之后，将盾构机掘进姿态调整为偏向右方掘进，通过将盾构机掘进姿态调整为偏向右方掘进，将盾构机掘进线路调整为与掘进线路中心线一致；

步骤1.5、当盾构机在隧道的掘进道路上遇到平面曲线转弯，到达转弯位置后，将A1型管片、A2型管片的接缝位置放在盾构隧道转弯弧线大的一侧，累计若干环管片直到盾构机掘出转弯后再进行直线情况的管片选型；

步骤1.6、纠偏的方式同掘进线路的中线偏移后的管片选型一致，把A1型管片、A2型管片的接缝位置放在盾构机掘进预期达到的方向的反方向一侧；

步骤1.7、当盾构机处于始发状态时，需要在盾构始发井内开始拼装管片作为盾构前进的支撑，称为初始环管片，待盾构机全部进入地层后，再将盾构始发井内拼装的初始环管片拆除；

步骤1.8、当盾构施工的隧道为双洞隧道时，双洞隧道之间设置有联络通道，拆除联络通道位置的管片；

步骤1.8.1、当联络通道开口的位置高度为两片管片的高度时，则将两块A1型管片放置在联络通道开口的位置；以方便联络通道开洞门时拆除管片；

步骤1.8.2、当联络通道开口的位置高度大于两片管片的高度时，则将一块A1型管片、一块B1型管片及K型管片放置在联络通道开口的位置；

步骤2、进行管片吊放下井、运输：

步骤2.1、管片起吊的吊具与管片接触点设置有柔性材料；

步骤2.2、根据盾构机掘进速度，掘进结束前，将场地上堆放的管片根据管片下放顺序按电瓶车车厢依次下放；

步骤2.2.1、测量盾构掘进隧道最前方管片与盾构机的外壳之间的位置关系，分别测量左上、右上、右下、左下四点的盾尾间隙，并测量四点的盾构机油缸长度；

步骤2.2.2、通过VMT自动导向系统，并结合盾构掘进线路、前一环K型管片的位置确定本环管片拼装位置，通过本环管片拼装位置确定管片拼装顺序；

步骤2.3、在步骤2.2的基础上，将管片拼装顺序记录在施工记录上，按顺序模拟管片下放顺序，管片选型的拼装点位是：1#油缸，即K型管片拼装位置在隧道顶部，则管片环按顺时针方向的排列顺序为K-B1-A1-A2-A3-A4-A5-A6-B2，各块管片中心线对应的油缸分别为K对应1#油缸，B1对应3#油缸，A1对应6#油缸，A2对应9#油缸，A3对应12#油缸，A4对应15#油缸，A5对应18#油缸，A6对应21#油缸，B2对应24#油缸；按照从下往上，左右对称的拼装顺序，拼装的第一块管片是A4，第二块管片是A3，第三块管片是A2，第四块管片是A5，第五块管片是A6，第六块管片是A1，第七块管片是B1，第八块管片是B2，第九块管片是K；

步骤2.3.1、根据管片车位置，首先将管片拼装顺序的第三块管片A2放在隧道方向的第一辆管片车上；

步骤2.3.2、依次将拼装顺序的第二块管片A3和第一块管片A4依次吊放到管片A2上面，再将拼装顺序的第六块管片A1吊放至第二辆管片车的最底部；

步骤2.3.3、依次将拼装顺序的第五块管片A6和第四块管片A5吊放至管片A1上面；

步骤2.3.4、最后将拼装顺序的第八块管片B2吊放到沿隧道方向第三辆管片车的底部，然后依次将拼装顺序的第七块管片B1和第九块管片K吊放至第八管片上部；

步骤2.3.5、在步骤2.3.4的基础上，按拼装顺序依次将第三块管片A2、第二块管片A3、第一块管片A4管片吊放至竖井边并堆叠，再将堆叠好的三块管片吊入竖井底部沿隧道方向的第一辆管片上，按照上面的方法依次将A1、A6、A5、B2、B1、K管片吊入第二辆和第三辆管片车上；

步骤2.3.6、在管片装好后，电瓶车进入隧道内的盾构机处，电瓶车停到吊机下方，使吊机可以行走的区域覆盖所有管片；

步骤2.4、盾构掘进完毕前，吊运人员将管片按顺序吊放至转运小车上，盾构掘进完毕后，通过小车将管片运输至管片拼装机行走覆盖位置；

步骤2.5、拼装机吊起待拼装的管片至相应的拼装位置，进行拼装管片；

步骤3、拼装管片

步骤3.1、在管片上设置管片拼装机的激光定位孔和管片拼装的锥形定位孔，在管片拼装机的真空吸盘移动至管片上方后，在吸盘的下方射出激光，调整吸盘的位置，当激光射中激光定位孔时吸盘下移至管片位置，抓取管片；

步骤3.2、锥形定位孔是管片浇筑过程中在管片模具的楔形模块位置成型，在真空吸盘抓取管片后，将管片移动到指定位置，对准前后两块管片的锥形定位孔，即完成管片拼装位置的调整和安放；

步骤3.3、采用错缝拼装形式进行管片拼装；

步骤3.3.1、将隧道最底部的管片用管片拼装机的真空吸盘吸起，放置到对应的拼装位置，对准螺栓孔后，调节真空吸盘的倾角；

步骤3.3.2、将刚拼装的管片与上一环管片的环向连接螺栓用气动扳手拧紧；

步骤3.3.3、将相应的推进油缸顶紧刚拼装的管片，将管片拼装机的真空吸盘松开后，缩回管片拼装机的升降油缸，移动至第二块管片；

步骤3.3.4、进行第二块管片的拼装，将第二块管片放置在指定位置，对准螺栓孔后将管片与上一环管片的环向连接螺栓拧紧；

步骤3.3.5、在步骤3.3.5的基础上，将第二块管片与第一块管片之间的纵向连接螺栓拧紧；

步骤3.3.6、将相应的推进油缸顶紧第二片管片，将管片拼装机的真空吸盘松开后，缩回管片拼装机的升降油缸，移动至下一块管片；

步骤3.3.7、重复步骤3.3.1～3.3.6，依次将剩余的七块管片拼装完成；

步骤3.4、拼装最底部的管片，采取左右对称交错拼装管片，直到一侧拼至B2块管片后停止，再拼装另一侧至B2块管片；

步骤3.5、拼装K块管片，拼装K块管片时采用先搭接1.3m后径向推上，再行纵向插入的拼装方法；

步骤3.6、将K块管片与左右两侧的B1块、B2块管片之间的环向螺栓拧紧，再与前一环管片的纵向连接螺栓拧紧后，将相应的推进油缸顶紧K块管片，完成本环的管片拼装；

步骤3.7、管片拼装成环后进行管片螺栓的第一次紧固，将第一环的管片的环向螺栓、纵向螺栓、前一环的管片与第一环的管片连接的纵向螺栓全部拧紧；

步骤3.8、管片拼装完成并掘进三环后，进行管片的第二次紧固，将第二环的管片的环向螺栓、纵向螺栓、邻近上下各一环与第二环连接的纵向螺栓全部打紧，管片拼装完成并掘进10环后进行管片的第三次紧固。

进一步地，步骤1.1中的非通缝形式为管片拼装采用错缝拼装，K块的位置要位于上环管片的A1～A7块管片和B1～B7块管片之间，角度差为14.4°，如前一环管片K块位于4#的推进油缸，则本环管片K块的可选位置为2#、6#、9#、12#、15#、18#、21#、24#八个推进油缸的八个位置。

进一步地，在步骤3.3中，整环管片拼装的允许误差为，相邻环管片的环向间隙≤1.0mm，纵缝相邻管片的间隙为2mm。

进一步地，本发明所述各种型号管片的形状、尺寸根据工程施工需要确定。

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种盾构管片错缝拼装的施工方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1、进行管片选型：

步骤1.1、管片选型采用机器选型与管片选型罗盘作为基准的管片选型结合的方式进行，盾构机主控室设置的VMT自动导向系统安装了管片拼装模块，管片拼装模块根据错缝拼装形式、盾尾的间隙、油缸的长度、掘进线路的中心线、行走的方向进行计算得出，管片环是由9块宽2m，厚50cm的弧形管片拼装而成，其中A1型管片～A6型管片为标准块，圆弧分度为43.2°，B1型管片、B2型管片为邻接块，圆弧分度为43.2°，与K型管片连接的一侧为斜边；K型管片为封顶块，圆弧分度为14.4°，呈等腰梯形，错缝拼装以K型管片为基准作为拼装点位，以K型管片的中线到圆心作为中心，在盾构机的盾壳内弧面均匀分布有1#～25#的共计25组推进油缸，推进油缸顶在管片上产生推力，使盾构机向前掘进；为了保证25组推进油缸能够均匀的分布在9块管片本体上，在管片拼装时K型块中心线每转动14.4°作为一个拼装点位，共计有25种拼装点位，每块管片的纵缝和环缝均采用直螺栓连接，拼装过程中避免纵缝产生通缝，在管片拼装完成后，采用VMT自动导向系统记录本环管片的拼装形式和点位；

步骤1.1.1、当盾构机掘进第一环结束时，进行选型定出第一环的拼装点位，待第一环管片拼装完成后，测量盾尾间隙，然后将设计轴线、第一环的拼装点位、盾尾间隙、各组推进油缸的伸长量的参数输入所述VMT自动导向系统安装的管片拼装模块，完成管片选型，得到下一环管片的拼装点位；

步骤1.1.2、采用管片选型罗盘作为选型的辅助工具，由9块管片拼装成的管片环是一个楔形环，K型管片中心和A3型管片、A4型管片的接缝长度为2000mm，管片宽度最大的位置位于A2型管片上靠近A1型管片的位置，长度为2010mm，最小位置位于A6型管片与A5型管片的接缝位置，长度为1990mm；将A1型管片和A2型管片的接缝位置定为管片宽度最大的位置，把A5型管片和A6型管片的接缝位置定为管片宽度最小的位置，选择3#、9#、16#、22#的4个位置四个推进油缸并测量推进油缸的长度，并且在这四个推进油缸附近测量盾尾间隙；

步骤1.2、通过测量步骤1.1.2中的3#、9#、16#、22#的四个位置的四个推进油缸的盾尾间隙，把管片宽度最小的位置放在盾尾间隙最小的位置，在掘进过程中，通过盾构机掘进方向的偏转调整盾尾间隙；

步骤1.3、通过测量步骤1.1.2中的3#、9#、16#、22#的四个位置的四个推进油缸的长度，把管片宽度最大的位置，即A1型管片、A2型管片的接缝位置放在油缸长度最大的位置处，油缸长度侧量后的数据与管片选型的方式与盾尾间隙一致；

步骤1.4、当盾构机在掘进过程中偏离掘进线路中心线，进行盾构机的掘进纠偏，通过管片选型和调整油缸推力相互配合来实现纠偏，偏离掘进线路的中心线数据通过VMT自动导向系统来确定，当线路偏离中线位置且盾构机目前在掘进线路中心线左方时，将A1型管片、A2型管片的接缝位置放在盾构隧道的左侧，使得隧道衬砌的左侧大于右侧，累计掘进若干米之后，将盾构机掘进姿态调整为偏向右方掘进，通过将盾构机掘进姿态调整为偏向右方掘进，将盾构机掘进线路调整为与掘进线路中心线一致；

步骤1.5、当盾构机在隧道的掘进道路上遇到平面曲线转弯，到达转弯位置后，将A1型管片、A2型管片的接缝位置放在盾构隧道转弯弧线大的一侧，累计若干环管片直到盾构机掘出转弯后再进行直线情况的管片选型；

步骤1.6、纠偏的方式同掘进线路的中线偏移后的管片选型一致，把A1型管片、A2型管片的接缝位置放在盾构机掘进预期达到的方向的反方向一侧；

步骤1.7、当盾构机处于始发状态时，需要在盾构始发井内开始拼装管片作为盾构前进的支撑，称为初始环管片，待盾构机全部进入地层后，再将盾构始发井内拼装的初始环管片拆除；

步骤1.8、当盾构施工的隧道为双洞隧道时，双洞隧道之间设置有联络通道，拆除联络通道位置的管片；

步骤1.8.1、当联络通道开口的位置高度为两片管片的高度时，则将两块A1型管片放置在联络通道开口的位置；以方便联络通道开洞门时拆除管片；

步骤1.8.2、当联络通道开口的位置高度大于两片管片的高度时，则将一块A1型管片、一块B1型管片及K型管片放置在联络通道开口的位置；

步骤2、进行管片吊放下井、运输：

步骤2.1、管片起吊的吊具与管片接触点设置有柔性材料；

步骤2.2、根据盾构机掘进速度，掘进结束前，将场地上堆放的管片根据管片下放顺序按电瓶车车厢依次下放；

步骤2.2.1、测量盾构掘进隧道最前方管片与盾构机的外壳之间的位置关系，分别测量左上、右上、右下、左下四点的盾尾间隙，并测量四点的盾构机油缸长度；

步骤2.2.2、通过VMT自动导向系统，并结合盾构掘进线路、前一环K型管片的位置确定本环管片拼装位置，通过本环管片拼装位置确定管片拼装顺序；

步骤2.3、在步骤2.2的基础上，将管片拼装顺序记录在施工记录上，按顺序模拟管片下放顺序，管片选型的拼装点位是：1#油缸，即K型管片拼装位置在隧道顶部，则管片环按顺时针方向的排列顺序为K-B1-A1-A2-A3-A4-A5-A6-B2，各块管片中心线对应的油缸分别为K对应1#油缸，B1对应3#油缸，A1对应6#油缸，A2对应9#油缸，A3对应12#油缸，A4对应15#油缸，A5对应18#油缸，A6对应21#油缸，B2对应24#油缸；按照从下往上，左右对称的拼装顺序，拼装的第一块管片是A4，第二块管片是A3，第三块管片是A2，第四块管片是A5，第五块管片是A6，第六块管片是A1，第七块管片是B1，第八块管片是B2，第九块管片是K；

步骤2.3.1、根据管片车位置，首先将管片拼装顺序的第三块管片A2放在隧道方向的第一辆管片车上；

步骤2.3.2、依次将拼装顺序的第二块管片A3和第一块管片A4依次吊放到管片A2上面，再将拼装顺序的第六块管片A1吊放至第二辆管片车的最底部；

步骤2.3.3、依次将拼装顺序的第五块管片A6和第四块管片A5吊放至管片A1上面；

步骤2.3.4、最后将拼装顺序的第八块管片B2吊放到沿隧道方向第三辆管片车的底部，然后依次将拼装顺序的第七块管片B1和第九块管片K吊放至第八管片上部；

步骤2.3.5、在步骤2.3.4的基础上，按拼装顺序依次将第三块管片A2、第二块管片A3、第一块管片A4管片吊放至竖井边并堆叠，再将堆叠好的三块管片吊入竖井底部沿隧道方向的第一辆管片上，按照上面的方法依次将A1、A6、A5、B2、B1、K管片吊入第二辆和第三辆管片车上；

步骤2.3.6、在管片装好后，电瓶车进入隧道内的盾构机处，电瓶车停到吊机下方，使吊机可以行走的区域覆盖所有管片；

步骤2.4、盾构掘进完毕前，吊运人员将管片按顺序吊放至转运小车上，盾构掘进完毕后，通过小车将管片运输至管片拼装机行走覆盖位置；

步骤2.5、拼装机吊起待拼装的管片至相应的拼装位置，进行拼装管片；

步骤3、拼装管片：

步骤3.1、在管片上设置管片拼装机的激光定位孔和管片拼装的锥形定位孔，在管片拼装机的真空吸盘移动至管片上方后，在吸盘的下方射出激光，调整吸盘的位置，当激光射中激光定位孔时吸盘下移至管片位置，抓取管片；

步骤3.2、锥形定位孔是管片浇筑过程中在管片模具的楔形模块位置成型，在真空吸盘抓取管片后，将管片移动到指定位置，对准前后两块管片的锥形定位孔，即完成管片拼装位置的调整和安放；

步骤3.3、采用错缝拼装形式进行管片拼装；

步骤3.3.1、将隧道最底部的管片用管片拼装机的真空吸盘吸起，放置到对应的拼装位置，对准螺栓孔后，调节真空吸盘的倾角；

步骤3.3.2、将刚拼装的管片与上一环管片的环向连接螺栓用气动扳手拧紧；

步骤3.3.3、将相应的推进油缸顶紧刚拼装的管片，将管片拼装机的真空吸盘松开后，缩回管片拼装机的升降油缸，移动至第二块管片；

步骤3.3.4、进行第二块管片的拼装，将第二块管片放置在指定位置，对准螺栓孔后将管片与上一环管片的环向连接螺栓拧紧；

步骤3.3.5、在步骤3.3.5的基础上，将第二块管片与第一块管片之间的纵向连接螺栓拧紧；

步骤3.3.6、将相应的推进油缸顶紧第二片管片，将管片拼装机的真空吸盘松开后，缩回管片拼装机的升降油缸，移动至下一块管片；

步骤3.3.7、重复步骤3.3.1～3.3.6，依次将剩余的七块管片拼装完成；

步骤3.4、拼装最底部的管片，采取左右对称交错拼装管片，直到一侧拼至B2块管片后停止，再拼装另一侧至B2块管片；

步骤3.5、拼装K块管片，拼装K块管片时采用先搭接1.3m后径向推上，再行纵向插入的拼装方法；

步骤3.6、将K块管片与左右两侧的B1块、B2块管片之间的环向螺栓拧紧，再与前一环管片的纵向连接螺栓拧紧后，将相应的推进油缸顶紧K块管片，完成本环的管片拼装；

步骤3.7、管片拼装成环后进行管片螺栓的第一次紧固，将第一环的管片的环向螺栓、纵向螺栓、前一环的管片与第一环的管片连接的纵向螺栓全部拧紧；

步骤3.8、管片拼装完成并掘进三环后，进行管片的第二次紧固，将第二环的管片的环向螺栓、纵向螺栓、邻近上下各一环与第二环连接的纵向螺栓全部打紧，管片拼装完成并掘进10环后进行管片的第三次紧固。

2.根据权利要求1所述的盾构管片错缝拼装的施工方法，其特征在于，步骤1.1中的非通缝形式为管片拼装采用错缝拼装，K块的位置要位于上环管片的A1～A7块管片和B1～B7块管片之间，角度差为14.4°，如前一环管片K块位于4#的推进油缸，则本环管片K块的可选位置为2#、6#、9#、12#、15#、18#、21#、24#八个推进油缸的八个位置。

3.根据权利要求1所述的盾构管片错缝拼装的施工方法，其特征在于，在步骤3.3中，整环管片拼装的允许误差为，相邻环管片的环向间隙≤1.0mm，纵缝相邻管片的间隙为2mm。

4.根据权利要求1所述的盾构管片错缝拼装的施工方法，其特征在于，步骤1.1中的非通缝形式为管片拼装采用错缝拼装，K块的位置位于上环管片的A1～A7块管片和B1～B7块管片之间，角度差为14.4°，如前一环管片K块位于4#的推进油缸，则本环管片K块的选择位置为2#、6#、9#、12#、15#、18#、21#、24#八个推进油缸的八个位置。

5.根据权利要求1所述的盾构管片错缝拼装的施工方法，其特征在于，在步骤3.3中，整环管片拼装的允许误差为，相邻环管片的环向间隙≤1.0mm，纵缝相邻管片的间隙为2mm。