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参考资料176参考资料2.1.1（1）最近的管片型式盾构施工法使用的管片一般为平板形的钢筋混凝土制品，多用短螺栓在钢制接头箱内连接。近年来，为了提高管片组装的方便性、降低制造费用、减少容易发生漏水等弱点、提高施工速度，不断有新型管片得到开发并投入使用。与之相配套的管片系统也取得了长足进步。现将最新的管片开发的主要情况，以参考表2.1.1（1）～（10）的形式，介绍如下。参考表2.1.1（1）插入式高刚性接头名称插入式高刚性接头结构断面形状：平板形；材料：钢筋混凝土接头：高刚性接头（接头面：拱形拉杆形状）、插入式接头、长螺栓轴向接头：钢制箱形接头、插入式接头、短螺栓特点①管片环刚性高，有利于软弱地基的使用。②因隧道的变形小了，故管片接头面的开缝小，止水性高。③组装时只用螺栓紧固，施工容易，有时也用于硬质地基。④插入的材料为D35-51Φ异形钢筋，在其内侧，为拧入螺栓，设置空心螺纹。⑤高刚性接头端，接头板和拱形板连成一体，形成拱形拉杆，接头盘作为抗拉构件抵抗外力、拱形板则作为压缩构件抵抗外力。为此，不发生传统接头的接头板弯曲变形，是一种环向刚性很高的接头结构。⑥材料使用球墨铸铁。⑦从高刚性接头端插入连接螺栓，拧入连接到插入式螺栓上。没有螺母，只要拧入螺栓即可，组装容易。⑧专利：接头价格的3%。适用隧道常磐新线：弘道隧道崎玉高速铁路线：赤山隧道、户冢隧道、大门隧道临海副都心线：天王洲隧道（单线）示意图插入式接头接头螺栓锚栓高刚性接头插入式接头.连接部拱形板参考资料177参考表2.1.1（2）CPI管片名称CPI管片（ReinforcedConcreteJointPlate&InsertSegment）结构断面形状：平板形；材料：钢筋混凝土环向接头：带大型垫片式管片预留孔垫块、插入式接头、长螺栓、组装用调心棒轴向接头：带大型垫片式管片预留孔垫块、插入式接头、长螺栓、组装用调心棒特点①接头零配件不露在管片的表面，有利于防蚀。②螺栓盒少，而且盒位置不在端部，管片外周配筋容易。③插入部分的内部为空心螺纹，故不需要螺母。④可望调心销有抗剪力。⑤调齐位置时，管片环之间用销调节，管片之间用调心棒调节，可望缩短组装时间。⑥可用调心销、调心棒减少接缝错位。⑦没有螺栓盒零配件，止水性好。适用隧道上饭田连接线：濑古隧道（单线）示意图调心销（纺锤形）插入式接头大型垫片插入式接头垫片调心棒螺母加固钢筋管片预留孔垫块参考资料178参考表2.1.1（3）NF插入式接头名称NF插入式接头（NoFringe）结构断面形状：平板形（RC）环向接头：无法兰球墨铸铁接头、插入式接头、短螺栓轴向接头：特点①传统的球墨铸铁接头为葡萄酒杯形、法兰部分的零配件一直伸到管片的外面，是漏水的一大原因。所谓无法兰形，便是指将其改进，让零配件全部放在管片内的形状。②一端为插入式接头，全部埋在管片内，可将螺栓盒数量减少一半。因此，管片的缺损部分少，有效面积可取大值，可减少钢筋量。③因螺栓盒少，管片主体的配筋和组装容易。④螺栓盒的数量减少一半，可节约材料费。适用隧道MM21线：minatomirai隧道示意图无法兰型接头零配件螺栓盒插入式接头锚固钢筋短螺栓参考资料179参考表2.1.1（4）KL管片名称KL管片（KeyLock）结构断面形状：平板形；材料：钢筋混凝土环向接头：缓冲键（曲面凹凸）、弯螺栓轴向接头：缓冲键（曲面凹凸）、弯螺栓特点①由于采用管片表面缓冲键和弯螺栓的接头型式，所以无接头零配件，防蚀性好，并可节约材料费。②由于缓冲的效果，接缝错位小。③因缓冲键之间顺畅地传递抗剪力，有效地发挥拼接效应，故可减少管片接头的负担。适用隧道（电力隧道上有施工记录）示意图缓冲键（凹）接头螺栓（弯螺栓）螺栓孔缓冲键（凸）缓冲键（凸）缓冲键（凹）参考资料180参考表2.1.1（5）榫接管片名称榫接管片结构断面形状：平板形；材料：钢筋混凝土环向接头：斜螺栓（组装用）轴向接头：混凝土榫头、斜螺栓（组装用）特点①管片环之间的形状做成榫接形状，通过氯乙烯嵌缝材料传递荷载。部件之间为混凝土接触面。组装时，用斜螺栓组装。②因无接头盒，配筋容易。需注意榫接部混凝土的充填性和脱模时的缺损。③组装时，使用插入式的斜螺栓。因是插入式，已组装的管片上的母螺纹看不见，所以，最初的位置对齐要利用对齐标记进行。此后的部件由榫头导向，对齐容易。④因无螺栓盒，可减少接头漏水。适用隧道MM21线：大冈川隧道（单线）示意图传送带轴向接头面.榫接部接头螺栓孔榫接部分配带分配带开挖面端塑料预埋栓接头螺栓周向接头面.塑料预埋栓接头螺栓隧道口端参考资料181顶部参考表2.1.1（6）科纳克斯管片名称科纳克斯管片（CONEX：CONtenuosEXcavationSystem）结构断面形状：等分梯形、梯形和平行四边形的组合；材料：钢筋混凝土环向接头：导向杆（组装用）轴向接头：榫接头特点①基本型采用轴插入式组装等分梯形管片。管片环之间的接头为插入式塑料榫接头，可抵抗剪力。管片之间装有对位用的导向杆。②由于没有螺栓，只要用盾构千斤顶压住管片，组装就算结束，不需要花时间紧固螺栓。利用导向杆，位置对齐很容易。③榫头压入榫头孔，有很大的拉拔阻力，故能确保止水密封材料的压缩力。④因是等分管片，管片模板种类较少。适用隧道MM21线：大冈川隧道（单线）示意图榫接头（树脂制品）梯形和平行四边形管片的组合实例等分梯形管片榫接头导向杆榫头孔轴向接头面底部隧道口端开挖出面端顶部参考资料182参考表2.1.1（7）蜂窝式管片名称蜂窝式管片结构断面形状：平板形（六角形）；材料：钢筋混凝土环向接头：斜边贯通斜螺栓、凸插塞和凹插口（组装用）轴向接头：贯通长螺栓特点①斜边上的接头刚性高，暗榫式对接也有足够的刚性。②全部部件为同一形状，均是轴向插入式管片，掘进和组装可同时施工，适合快速施工。③衬砌内表面没有接头盒，可不浪费地配置主体钢筋。④接头结构简单，可减少在管片制造费用中占很大比例的接头零配件费用。⑤由于没有接头盒，省掉二次衬砌时，不必采取防蚀措施，可减少衬砌费用的总成本。⑥由于承诺实施专利，管片制造商为5家。适用隧道都营地铁12号线：门仲·月岛工区（单线）示意图插入锚组装侧视图轴向接头螺栓斜边接头螺栓凹插口凸插塞参考资料183参考表2.1.1（8）NM管片名称NM管片(NewMechanically-jointedSegment)结构断面形状：平板形（合成）、法兰形钢环向接头：配合接头、钢制内外螺纹接头轴向接头：配合接头、凸轮和销特点①极厚的法兰工字形断面的钢模和混凝土的合成结构，构件强度高，与RC管片相比，衬砌厚度可减薄60～70%，可缩小隧道外径、减少开挖排土量。②在钢模上采用榫·槽配合方式形成抗剪键结构，可确保管片环之间的有足够的抗剪力，使用简单的接头即可。③管片主体上没有凸轮和销接头，只要推压管片，组装就可结束。现场的自动组装很容易，可缩短组装时间，减轻劳动强度。④在钢模的榫·槽配合部设置止水槽，利用管片的内缘和外缘的4条密封材料确保止水性。适用隧道MM21线：高岛隧道、minatomirai隧道示意图加固板止水结构卡销阴模NM型钢挡板阳模NM管片结构示意图NM型钢挡板腹板混凝土腹板接头砂浆主截面结构开挖面端周向接头部法兰阴模阳模挡板凸轮密封材料卡销凸轮压板轴向接头部参考资料184参考表2.1.1（9）宽幅管片名称宽幅管片结构断面形状：平板形（管片宽1.5m）；材料：钢筋混凝土环向接头：高刚性接头（接头面：拱形拉杆形状）、插入式接头、长螺栓轴向接头：钢制箱形接头、插入式接头、短螺栓特点①单个管片环的宽度变宽，可减少组装次数，缩短施工时间。②止水弱处的接头，其部位数可随管片宽度变宽而相应减少。适用隧道常磐新线：弘道隧道临海副都心线：天王洲隧道（单线）示意图周向接头轴向插入式接头周向插入式接头轴向接头（）内为单线周向接头轴向接头周向插入式接头平面图1500400(300)截面A-AAA1500参考资料185参考表2.1.1（10）3芯管片名称3芯管片结构断面形状：芯型；材料：钢筋混凝土环向接头：混凝土接头板、长螺栓轴向接头：混凝土接头板、长螺栓、带球面状凹凸特点①传统4芯设计改为3芯设计，减少了管片环数量的管片②减少了管片环数量，抗剪力不足，为此，在接头部分混凝土面上设置球面状凹凸，使其具有与原来一样的性能。适用隧道崎玉高速铁路线：樱町隧道、赤山隧道、户冢隧道、大门隧道示意图.轴向接头螺栓孔.轴向接头螺栓孔球面榫头Ф100周向接头螺栓孔半径R=4750球面榫头（凸部）平面图截面A-A球面榫头（凹部）混凝土接头板周向接头螺栓孔AA参考资料186参考资料2.1.1（2）盾构机长研究1．引言在外径Ф10m级的盾构上，使用轴向插入式的K管片时，与使用径向插入式K管片的盾构相比，随着确保缩进量和千斤顶行程，便产生盾构机长加长的问题。现以Ф9.7m的泥水加压式盾构为基础，研究使用K管片时尽量减少机长的方法。2．研究结果Ф10m级盾构机长的研究结果如参考表2.1.2所示。使用K管片，而不采取特别的方法时，如第1方案所示，机长比径向插入式长1000mm。第2方案，在供人出入的气闸上下了功夫，机长的增加控制在700mm内。第3方案，在供人出入的气闸上下功夫，同时仅在K管片部分使用长行程千斤顶，机长增加控制在500mm内。第4方案，不使用长行程千斤顶，而使用代用管片，机长增加可控制在300mm内。但又有组装顺序复杂、组装时间变长的问题。3．结论据上述研究结果可认为第3方案最为理想。参考图2.1.1K管片的种类和千斤顶行程的关系盾构千斤顶缩进行程AABB盾构千斤顶行程插入方向径向插入型断面B-B断面A-A轴向插入型参考资料187参考表2.1.2外径Ф10m级的盾构机长研究研究方案示意图概况机长问题备注径向插入式①以复线泥水加压式盾构（Ф9.7m）为基础研究。②K管片使用传统的径向压入式的锥形管片。③盾构千斤顶行程取1400st。④管片组装机的滑动量取300mm。8700mm轴向插入式第1方案①K管片的缩进量取500mm。（150+500=650mm）②盾构千斤顶全部采用长行程千斤顶。1900st③管片组装机的滑动量取800mm。9700mm·机长增加1000mm一般第2方案①K管片的缩进量取500mm。（150+500=650mm）②盾构千斤顶全部采用长行程千斤顶。1900st③管片组装机的滑动量取800mm。9400mm·机长增加700mm·供人出入气闸变小。一般第3方案①K管片的缩进量取500mm。（150+500=650mm）②只有使用K管片的部位，盾构千斤顶的安装位置取开挖面端。③管片组装机的滑动量取800mm。9200mm·机长增加500mm·供人出入气闸变小。最佳长度第4方案①K管片的缩进量取500mm。（150+500=650mm）②只有使用K管片的部位，采用长行程千斤顶（1900st，8个）③行程不足，用代用管片补充，在用管片组装机抓握代用管片的情况下，直接压千斤顶。④管片组装机的滑动量取1150mm。9000mm·机长增加300mm。·组装顺序复杂（用盾构千斤顶压住K管片后，放上代用管片。）没有实际使用记录。掘进方向1400st87001501200掘进方向970036731900st6501200供人出入气闸（小）33731900st940065012004173供人出入气闸（小）1400st920012001900st6501200模拟管片1400st65012003973150120092001400st参考资料188参考资料2.2.3是否要二次衬砌的判断方法1．判断流程和说明是否要二次衬砌，应按以下列（1）～（5）为研究项目的判断流程，逐项判断是否需要。最后，根据这些结果，综合判断是否需要。（1）管片变形（2）漏水（3）腐蚀性环境（4）曲线半径（5）振动实际判断时，以使用优质材料、进行适当施工为前提。参考资料189（1）管片变形管片变形的支配性因素为周围地质条件。地质条件可分为软弱地基和良好地基。软弱地基属于需要二次衬砌的区域。此处所说的软弱地基，