软土盾构法隧道管片接头位置的优化研究

淤泥质软土地层中盾构法施工常见问题及应对措施探讨摘要在沿海城市中地铁隧道常见于淤泥质软土地层中，本文以杭州至绍兴城际铁路工程衙前站～杨汛桥站盾构区间施工为工程背景，总结归纳了盾构法施工在淤泥质软土地层常见问题及采取的应对措施效果分析，对在该类似地层下盾构法施工提供一定借鉴和参考。

关键词淤泥质软土盾构法管片上浮0引言本文工程背景所处的浙江杭州、绍兴等地属于典型的软土地区，广泛分布厚层软土，主要由淤泥质土组成，而淤泥质软土地层因其独特的“天然含水量高，压缩性高，灵敏度高、触变性强、流变性大、强度低，透水性低”等特点容易造成盾构施工作业中出现地表沉降过大或塌陷、管片上浮破损渗漏水等问题，严重影响隧道施工安全质量。

1工程背景杭州至绍兴城际铁路工程衙前站～杨汛桥站区间隧道盾构段起点里程为DK3+626.666，终点里程为DK5+671.336。

右线全长2037.854米，左线全长2035.124m，区间隧道最小埋深9.551m，最大埋深26.649m，最大坡度为24.4156‰下坡。

衬砌管片外径φ6600mm，厚度350mm，环宽1200mm，采用通用楔型环错缝拼装。

隧道掘进采用2台盾构机，一台由中铁装备制造的φ6760mm土压平衡盾构机；另一台盾构机由辽宁三三工业有限公司制造的φ6790mm土压平衡盾构机。

2淤泥质软土中盾构法施工出现问题及解决措施2.1 盾构机掘进中管片上浮严重衙前站～杨汛桥站盾构区间右线试掘进段施工期间，通过对成型管片姿态实时监测发现1～50环推进完成后管片上浮严重，其中第47环管片最大上浮量已达到125mm，管片垂直偏差88mm已经接近管片控制值（100mm），并伴有管片错台、破损、渗漏等问题出现，对工程施工安全质量造成严重的影响。

1）主要原因分析（1）区间主要地层由③1淤泥质黏土、③2淤泥质粉质黏土组成。

该地层软土具有“天然含水量高，压缩性高，灵敏度高、触变性强、流变性大、强度低，透水性低”等特性。

盾构法施工是一种常用于地铁隧道建设的现代化施工方法。

在盾构法施工中，管片连接件的技术发展日益成熟，新型管片连接件的应用逐渐成为地铁隧道建设的重要技术。

一、盾构法施工地铁隧道盾构法施工是指通过使用盾构机进行地下隧道开挖和支护的方法。

盾构机是一种利用特殊装置在地下进行隧道掘进和支护的设备，由于盾构法施工具有施工进度快、对地表影响小等优点，因此在城市地铁建设中得到了广泛应用。

盾构法施工地铁隧道需要将挖掘出的隧道衬砌支撑结构连接成一体，以确保隧道的结构稳固和密封性能。

管片连接件作为隧道衬砌的关键组成部分，对于隧道的安全运行和使用寿命具有重要作用。

二、新型管片连接件技术1. 硬连接件技术硬连接件技术是一种常用的管片连接技术，其特点是连接牢固、稳定性好。

硬连接件通常为金属材质，通过螺栓连接或焊接方式固定在管片连接处，具有较高的承载能力和抗震性能。

随着材料和工艺的不断改进，硬连接件技术在盾构法施工地铁隧道建设中得到了广泛应用。

2. 柔性连接件技术随着隧道构筑物工程学的不断发展，柔性连接件技术逐渐成为管片连接件的研究热点。

柔性连接件通常采用聚合物材质或橡胶材料，其具有较好的变形能力和防震性能，能够有效缓解地震和地质变形对隧道结构的影响。

柔性连接件技术能够提高隧道的安全性和使用寿命，因此受到了广泛关注和应用。

三、新型管片连接件技术的发展趋势1. 多功能化随着地铁隧道在城市交通系统中的重要性越来越突出，管片连接件需要具备更多的功能，如防水、防火、防腐等。

未来新型管片连接件技术将朝着多功能化方向发展，满足不同地质条件和使用需求的要求。

2. 轻质化隧道结构的重量是影响地铁隧道建设和运营成本的重要因素。

新型管片连接件技术在不降低结构强度的前提下，需要尽可能减轻结构自重，以减少材料消耗和施工成本。

3. 自动化随着工程机械和自动化技术的不断发展，新型管片连接件技术需朝着自动化方向发展，提高施工效率和质量。

自动化管片连接件制造和安装技术将成为未来地铁隧道建设的发展趋势。

关于盾构法与浅埋暗挖法结合修建地铁车站管片-结构接头连接的探究摘要：本文阐述了在利用盾构法进行地铁站的施工建设过程中，需要用破除部门管片的方式来形成车站，同时管片是有着整体性的受力结构，为此能够起到良好的防水功能。

所以在施工过程中需要重视起设计的合理性和科学性，以此保障地铁可以顺利的进行施工。

关键词：盾构法；浅埋暗挖；管片-结构前言：使用盾构隧道装配式衬砌和整体式的衬砌有着最大的不同之处就是在于，在进行装配式的衬砌过程中，各类接头能够直接影响到整体的防水性和承载性。

而后的施工务必需要进行部门管片的装配连接。

为此，在进行盾构管片和后续施工过程中的接头时，需要能够结合其结构的力学性能特征。

1 管片-结构接头的构造类型最早的管片-结构接头的设计，其实结合了盾构管片环直接的结构结构的类型来进行设计的。

在管片结构的连接方式上有很多种。

例如连接螺栓类型，有一些是垂直的而有一些则是弯曲的，同样也有单排和双排的区分，在形式上也有些采用销钉，在接触面类型上，有一些有榫槽或者一些球铰，甚至出现一些平板形。

一般情况下，早期的管片结构都是具备良好的刚性的，并且不断提升刚性以保障安全性。

但是现阶段随着人们科学技术的发展，越来越多的试验和研究分析得出，这种传统的提升刚度来保障安全的思维观念并不具备科学性，现阶段已经逐步用柔性结构来取代刚性结构。

同时在接头的实际接触面积上，很多箱形管片的环缝设计上都是用利用平面进行接触和连接，而针对平板型的管片接头而言，都是利用平面接触进行直接连接的，但是也会有利用衬砌环之间的剪力传递来实现榫槽的相互连接。

因此不同类型的连接方式往往决定了其接头的刚度，因此会对整个管片换衬砌的承载力起到了严重的影响。

2 管片-结构接头的弯矩传递特性在进行地铁的盾构隧道装配式的管片衬砌环的施工过程中，接头的连接是其十分重要的环节，同时也是薄弱的一个环节，可以直接影响到其衬砌结构的整体承载能力，同时也能影响到其变形的程度。

盾构隧道管片详细设计研究盾构隧道管片详细设计研究盾构隧道管片详细设计研究摘要：盾构隧道管片的详细设计国内目前尚无规范可遵循，然而，此项工作却是盾构隧道结构设计中极为关键的一环,其设计是否合理，直接关系到工程的安全、造价及使用。

通过对国内轨道交通工程常用盾构管片细部尺寸的研究及归纳，本文详细论述了各尺寸的设计方法及注意事项，包括结构形式、分块方案、拼装方式、连接形式、接缝设计、手孔设计等内容。

关键词：盾构隧道；管片结构；分块方案；接缝；螺栓；中图分类号：U452.1+3 文献标识码：A文章编号：、概述盾构法施工的隧道在我国地铁、铁路、公路、水利等行业应用的越来越广泛，并取得了良好的经济和社会效益。

但是关于盾构隧道管片的详细设计国内目前尚无规范可遵循，很多设计单位是根据设备厂商所提供的方法进行设计,更多的则是采用模仿。

然而，此项工作却是盾构隧道结构设计中极为关键的一环,其设计是否合理，直接关系到工程的安全、造价及使用,因此，很有必要对盾构管片详细设计进行研究及归纳。

、盾构管片详细设计的内容盾构管片详细设计包括的主要内容有如下几方面：确定隧道内部尺寸、管片结构形式、管片厚度、宽度、分块方案、拼装方式、楔形量、连接方式、防水设计、管片接缝张开量、榫槽的设置、管片螺栓设计、管片手孔设计等。

上述项目基本涵盖了盾构管片详细设计的内容，既以上项目确定后，管片的设计工作也就完成了。

、盾构管片详细设计的主要内容盾构隧道内轮廓对于地铁隧道，由建筑限界和车辆限界决定；对于铁路隧道，出了考虑建筑限界外，还要考虑空气动力学、救援通道、各种附属设施等；对于公路隧道，由车流量和车道数目决定。

另外盾构隧道内径空的确定，还需要考虑施工误差、测量误差、设计拟合误差、不均匀沉降等因素。

目前国内地铁大部分均采用A1型车辆，对应的盾构隧道建筑限界为5200mm[1]。

施工误差、测量误差、设计拟合误差一般考虑50～100mm,不均匀沉降一般考虑50mm，因此地铁盾构隧道内径一般为5400mm，如北京地铁、广州地铁、西安地铁、成都地铁等；也有采用直径为5500mm的情况，如上海地铁、宁波地铁、天津地铁等。

盾构过站端头加固优化方案摘要：笔者结合多年来的工作经验，主要对地铁工程施工端头加固的相关问题进行了分析，阐述了管棚施工及袖阀管注浆等施工工艺及流程，仅供参考。

关键词：端头加固管棚水平袖阀管注浆一、工程概况车站为该标段的一中间车站，位于某市两条主干道交叉口的西南角, 呈东西走向。

车站主体设计总长165.8m、标准段宽22.5m。

区间施工的盾构机需要过站，其车站主体基坑端头需要进行必要的加固，以确保施工安全和周边环境安全。

车站东端头紧邻较繁华路段，地下重要管线众多难以改迁、周边交通繁忙疏解困难，地表加固方案难以实现。

二、端头加固的必要性1、地质详勘揭露地层条件差，详勘受场地限制密度不够根据车站地质详勘资料，车站东端头地质情况详见图1图1 车站主体基坑东端地质剖面图2、施工部位处于岩溶发育区，地层隐患较大3、周边环境重要，不允许出现地面较大的沉降鉴于以上条件，车站东端头在盾构二次始发前必须进行地层加固，以保证地层稳定，确保盾构施工安全和周边环境安全。

三、原设计方案简述及施工难点1、施工方法及参数根据设计图纸，车站东端头采用直径为800mm的双管旋喷桩加固。

旋喷桩咬合150mm，桩心间距为650mm。

第一排旋喷桩与车站围护结构连续墙咬合150mm，加固范围沿隧道方向为6m，加固宽度为隧道边线外3m，加固深度为洞身上方和底板下各为3m，旋喷钻孔总长为19.3m，其中实桩长为12m，空桩长为7.3m，共计施工旋喷桩380根，实桩长4560m，空桩长2786m。

2、施工难点（1）不拆迁管线和不占道加固施工时，加固范围较小，加固效果难以保证（2）拆除管线加固时，管线众多、拆迁困难、拆迁工期较长、总体工期难以保证。

（3）周边交通繁忙、交通疏解困难四、建议方案简述及施工特点1、施工方法及参数鉴于车站东端头存在管线众多难以改迁、交通繁忙疏解困难等特点，而施工方的盾构机始发在即，车站已经完成部分主体结构施工，总体工期压力极大，为此，根据我单位的施工经验，建议采用车站内水平加固东端头地层，以确保盾构二次始发时的施工安全和周边环境安全。

盾构隧道管片接头形式的探讨与选择郭英（辽宁工程技术大学土木与交通学院，阜新123000）摘要：针对盾构隧道管片接头的详细研究，简要介绍了目前国内常用管片接头构造及其优缺点，对国外多种新型管片接头连接件进行了分析，初步提出了盾构隧道管片接头形式选择的建议。

关键词：盾构；隧道；管片接头Abstract：This paper researches segment joints of shield tunnel in details and briefly introduces structure,merits and demerits of segment joints usually used in China. Many new segment joint components made homeand abroad are analyzed and proposals on selection of segment joint type in shield tunnel are proposed preliminarily从盾构隧道开始建造时起，就有对管片接头形式的研究，随着其大量的建设，国内对之的认识也逐渐加深。

王慎堂[1]曾经搜集整理过部分国内常用的横向接头形式，黄宏伟等[2]也对盾构隧道纵向接头的连接方式进行了大量的分析。

国外在这方面的研究早于国内，并研制出大量的新型接头方式和材料，这在加快管片拼装速度和降低成本方面效果明显。

客观的讲，目前国内对于这一类新方法的研究尚处于起步阶段，接头形式的选择大多根据经验确定1 常用构造部分及其作用本文主要讨论钢筋混凝土管片的接头，其一般分为5个构造部分：连接件、定位装置（榫槽或定位棒）、传力衬垫、密封垫和嵌缝，如图1所示。

以上几个构造的组合又可定性的分为柔性接头与刚性接头。

前者要求相邻管片间允许产生微小的转动与压缩，后者则是通过增加螺栓数量等手段，力图在构造上使接头的刚度与构件本身相同。

盾构施工中隧道管片拼装技术的优化与改进随着城市化进程的不断推进，地下空间的开发和利用变得越来越重要。

隧道作为城市交通和地下工程的重要组成部分，其施工技术的优化和改进变得尤为重要。

在盾构施工中，隧道管片的拼装是其中关键的一环。

本文将探讨盾构施工中隧道管片拼装技术的优化与改进。

一、优化盾构机的设计与性能盾构施工中，盾构机作为主要设备之一，直接影响着隧道管片拼装的质量和效率。

为了优化隧道管片的拼装，需要对盾构机的设计与性能进行优化。

首先，盾构机应具备更高的稳定性和精确度，以确保管片的拼装准确无误。

其次，盾构机的工作环境应设置合理，防止杂质和水泥渣对管片拼装的影响。

此外，盾构机的自动化技术应得到进一步改进，以提高施工效率和拼装质量。

二、优化管片设计与制造工艺隧道管片的设计与制造工艺直接关系到其拼装的质量和可靠性。

为了优化管片的拼装，需要对管片的设计与制造工艺进行优化。

首先，管片的设计应考虑其与盾构机的配合性，以便实现快速精准的拼装。

其次，管片的制造工艺应掌握好每个工艺环节的要求，以确保管片的质量和稳定性。

此外，还可以考虑采用新型材料和结构设计，以提高管片的耐久性和抗压能力。

三、改进管片拼装工艺管片拼装工艺是盾构施工中重要的一环，直接关系到整个隧道工程的质量和进度。

为了改进管片拼装工艺，可以从以下几个方面进行优化。

首先，可以采用先进的拼装工艺，如采用模具定位拼装、气囊压缩拼装等，以提高拼装的精确度和效率。

其次，可以加强对拼装工艺的培训和管理，以确保施工人员掌握拼装技术要领，减少施工过程中的失误和质量问题。

此外，还可以加强对管片拼装过程的质量控制，及时发现和解决问题，确保拼装质量符合要求。

四、改进施工管理与监控手段为了更好地优化和改进隧道管片的拼装技术，施工管理与监控手段也需进行改进。

首先，可以借助先进的信息技术手段，对施工过程进行实时监控和数据分析，以发现和解决问题，优化施工进度和质量。

其次，可以建立健全的施工管理体系，加强对施工人员的培训和管理，提高施工效率和质量。

盾构隧道盾体与管片的连接方式研究隧道施工中，盾构机是一种常用的施工设备，用于推进隧道的开挖。

盾构机由盾体和管片组成，盾体是用来抵抗地质力和地下水压力的保护结构，而管片是用来支撑隧道壁面的结构。

盾体与管片的连接方式对于隧道的稳定性和施工效率至关重要。

本文将对盾构隧道盾体与管片的连接方式进行研究。

一、挤压式连接方式挤压式连接方式是盾构隧道中最常用的连接方式之一。

该连接方式使用注浆机将快硬化注浆材料注入盾体与管片的连接缝隙中，形成坚固的连接。

该连接方式的优点是连接牢固，可以有效抵抗地层力和地下水压力的作用，同时施工方便快捷。

然而，挤压式连接方式对注浆材料的性能要求较高，一旦注浆材料质量不过关，连接的强度和稳定性就会受到影响。

二、机械锚固连接方式机械锚固连接方式是另一种常用的连接方式。

该连接方式通过将钢筋混凝土锚杆穿过盾体和管片，然后使用螺母和垫圈将盾体与管片紧密连接。

机械锚固连接方式具有连接牢固、可靠性高的特点，可以适应不同地质条件下的施工需求。

然而，该连接方式施工工艺较为复杂，需要专业的施工人员进行操作，同时需要考虑钢筋锚杆的材料和锚固力的合理设计。

三、预制连接方式预制连接方式是一种相对较新的连接方式。

在预制连接方式中，盾体和管片的连接在工厂中进行加工，然后在现场进行拼装。

预制连接方式具有连接速度快、质量可控的优点，可以提高施工效率和质量。

然而，预制连接方式需要考虑运输和搬运过程中的安全性和稳定性，同时需要保证连接的质量和可靠性。

四、螺栓连接方式螺栓连接方式是一种传统的连接方式。

该连接方式通过在盾体和管片连接处安装螺栓，然后使用扳手和螺母将盾体与管片紧密连接。

螺栓连接方式的优点是施工简便，可以在现场快速组装。

然而，该连接方式在连接强度和稳定性方面存在一定的局限性，需要考虑螺栓的材料和连接力的设计。

以上是对盾构隧道盾体与管片的连接方式进行的简要研究。

在实际工程中，需要根据具体的地质和工程要求选择合适的连接方式，并将其合理应用于施工过程中。

软弱土层和连续变径盾构法隧道管片拼装质量控制技术摘要∶盾构法施工作为目前地下隧道施工使用较多的工艺工法，使用管片拼装成环，作永久性衬砌，抵抗外界各类作用力，形成隧道，管片拼装质量直接影响隧道的质量及其使用功能。

本文从管片质量、盾构机姿态、土层改良等方面，结合郑州市区圃田220kv输变电工程线路工程电缆隧道施工第三标段工程施工遇到问题，简述管片在软弱土层和连续转弯情况下装过程中质量控制要点。

关键词∶ 土压平衡盾构机、通用楔形管片、质量检查、管片拼装、注浆等。

1.前言盾构法与其他隧道施工工艺相比，盾构法施工安全系数更高，适用多种地质条件，对地面影响较小，明显提高施工效率，尤其适用在松软含水地层，或埋深达到10m及以上的地下结构。

2.工程简介郑州市区圃田220Kv输变电工程线路工程电缆降道施工第三标段走径自圃田货场北侧，陇海快速路南侧红线外 5.0m向东过京港速高速、商都大道、湖河至中原陶瓷城公交站北侧高压线下方。

根据设计文件和地勘报告可知隧道平均埋深约8m。

但隧道经河床处补勘资料显示∶此处于4.8-9m为淤泥，黑褐色，软塑，手捏有滑肽感，略有腥臭味。

河道施工范围尤其是河床部分盾构隧道顶部覆土最小厚度约为5.4m，处于淤泥层内。

据设计文件和地勘报告综合分析可知，全段隧道转弯半径为300-700m，施工过程中技术难点在于穿越K4+290.42-K4+722.32 河道范围软弱地层K3+293.1-K4+045.97区间“S”型连续三次变径转弯。

3.盾构推进参数和管片拼装控制标准3.1.通用式楔形管片参数本工程采用双面楔形通用环，钢筋混凝土管片设计为C50、P10，楔形量为18mm，衬砌圆环内直径3.5m，单层钢筋混凝土管片衬砌。

管片厚度250mm，宽度1.2m，隧道外径4.0m，内径3.5m，管片采用错缝拼装。

管片组成为1块封顶块K、2 块相邻块B1、B2，3块标准块A1、A2和A3。

管片采用榫式接头，预留构造槽粘贴防水胶条，管环间保护为传力衬垫。

基于盾构管片结构的优化设计研究研究背景：盾构工程作为一种地下工程施工方法，已经被广泛应用于城市地铁、隧道及地下管道等领域。

在盾构工程中，盾构管片是关键构件之一，直接影响着工程的安全性和施工效率。

因此，对盾构管片的优化设计研究具有重要意义。

研究目的：本研究旨在通过基于盾构管片结构的优化设计，提高盾构工程的安全性、施工效率和经济性。

具体目标包括：优化盾构管片的结构设计，提高其承载能力和抗震性能；降低盾构管片的材料消耗，减少工程成本；改善盾构管片施工过程中的力学特性，提高施工效率；提出针对盾构管片结构设计的优化方法和算法。

研究内容：本研究将主要开展以下方面的研究内容：1. 盾构管片的材料选择和结构优化：通过针对盾构管片材料的性能特点和结构设计的要求，选取合适的材料，并对其结构进行优化设计。

考虑到盾构管片的承载能力和抗震性能，将采用合适的材料搭配和结构形式，以提高其力学性能。

2. 盾构管片的力学特性研究：通过数值模拟和实验分析，研究盾构管片在施工过程中的力学特性。

主要包括盾构管片受力分布、应力和应变的变化规律等。

通过对力学特性的研究，可以对盾构管片的结构设计进行优化，保证其在施工过程中的安全可靠性。

3. 盾构管片施工过程的力学问题研究：针对盾构管片的施工过程，研究其中涉及的力学问题。

主要包括盾构机与管片之间的接触问题、管片的摩擦力和支承力问题等。

通过对施工过程中的力学问题进行研究，可以提高盾构工程的施工效率。

4. 盾构管片结构设计的优化方法研究：通过对盾构管片结构设计的研究，提出一种基于优化算法的盾构管片结构设计方法。

通过采用优化算法，可以对盾构管片的结构参数进行优化，以提高其力学性能、降低材料消耗和减少工程成本。

预期结果：通过以上研究内容的开展，预期本研究可以得出以下结论和成果：1. 提出一种优化的盾构管片结构设计方案，可以提高其承载能力和抗震性能。

2. 研究盾构管片的力学特性，可以为盾构工程施工提供理论指导和技术支持。

文章编号:1001-831X (2000)04-0268-08软土盾构法隧道管片接头位置的优化研究黄钟晖　廖少明　刘国彬　侯学渊(同济大学地下建筑与工程系,上海,200092) 摘　要:盾构法隧道衬砌结构由若干管片通过各种连接件(如螺栓等)拼装而成,因此相邻管片之间存在接头。

本文在讨论接头位置对衬砌结构刚度、周围土层抗力分布形式以及结构本身内力、变形等影响的基础上,试图对接头位置的优化提出一些建议,以期能给衬砌结构设计提供参考。

关键词:盾构法隧道;管片接头位置;优化研究;接头转角;地层抗力中图分类号:U 451+.4 文献标识码:A1　引　言盾构法隧道衬砌结构是由若干弧形的管片拼装而成的,管片与管片之间由螺栓或通过其它方式连接。

接头位置实质上反映了管片的分块分布形式,管片的分块分布形式是由隧道直径、结构受力特性、防水效果、拼装工艺等诸多因素决定的。

单纯从结构上看,接头位置的改变将会改变结构本身的受力特性;而从地层与结构共同作用上看,接头位置改变带来的结构刚度的变化将会影响土层与结构之间的相互作用,从而调整作用在结构上的荷载、最终导致结构内力及变形的改变。

因此,在其它条件允许的情况下,通过适当调整接头位置不仅可以改善衬砌结构的内力分布,而且使得地层中的隧道处于更为有利的工作状态,从而使衬砌结构设计更加经济合理,这就是接头位置的优化问题。

为了使所讨论的内容更具有实际意义,本文将从上海某隧道工程的衬砌结构出发,讨论接头位置优化的问题。

2　接头位置优化的约束条件及分析模型上海某隧道工程采用盾构法施工,衬砌结构由钢筋混凝土装配式管片拼装而成,每环有6块管片,包括一块封顶块、两块邻接块、两块标准块、一块大封底块,管片块呈对称分布,隧道外径6.2m ,内径5.5m ,如图1所示。

在图1所示管片分块形式的基础上,通过调整下封底块、标准块、邻接块的大小来改变接头的位置,并且通过计算各种接头位置下隧道周围土层抗力分布形式以及衬砌结构的内力变形情况等来研究接头位置的优化问题。