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盾构管片的分块介绍

来源:   发表时间:2020/12/19 16:06:26  点击次数:【2203】

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  1.管片是构成管片环的分块的统称,包括标准块(B),邻接块(L)和封顶块(F)三类。管片的分块数量因隧道直径(对应管片环的周长)的不同而不同。原则就是不宜做得太大,以便于运输和安装。


  其中,封顶块只有一块;邻接块分布在封顶块的两侧,有两块。因此,分块数量的不同,实际是指标准块的数量不同。


  2.为什么如此分块呢?


  想象一个竖放的圆筒,从上而下通过圆心像切蛋糕一样,简单地切割成几个等份的圆弧块不是更简单吗?


  也许初大家确实是这么想的。按这个思路我们继续想象下去,看看会发生什么呢:


  现在,将这个等份切割的圆筒扳倒平放(圆心的法线想象成隧道轴线)。拿掉其中任意一块。怎么拿?当然,是沿直径方向往外移动。反之,向内是拿不掉的。这是因为圆环的外周长比内周长大,每一份分得的外弧长也比内弧长要大。同理,将这拿掉的一块再装回去的话,也只能是从外向内地“凑”上去。


  拿掉一块的过程相当于隧道内的管片拼装过程的逆过程。隧道施工时,人员的操作都是在隧道内部进行的。你怎么将这后的一块管片送到管片环外侧再由外向内地将这块管片凑到正确的安装位置呢?这显然是不行的。


  为解决这个问题,技术人员采取了两种办法:


  (1)将认定为后安装的一块管片的环向结合面(就是上面说的切割面)设计成内弧长,外弧短。从而可以从内向外地安装管片。相应的,与这块管片连接的左右两切割面设计成与之对应的坡面。就是更大的内外弧差。总之,严密贴合就行。盾构发展的历,确曾有过这样的解决方法。由于有更好的方案,这种设计国内基本上没人采用。


  (2)细心的话,你可能会想到,将后那一片从端头平滑地去不就解决了吗?完全正确,从端头可以去。的限制是空间。要这样做,管片环端头外侧有大于管片宽度的自由空间。这对盾构机的设计提出了较高的要求。实际上,盾构设计者采用了这种思路,并完善成一种更有效的解决方法。就是将后一块管片沿隧道轴线方向上设计成一头宽一头窄的楔形,窄的一端朝向已成型的隧道。拼装时,先将楔形块相对于管片环偏移距离(理论上,这个距离可以很小,本工程施工设计是偏离600mm),然后沿直径方向由内向外将楔形块推送到管片环的对应缺口位置,用推进油缸将楔形块顶推到安装位置。螺栓固定,完成一环的拼装。


  该楔形块就是所谓的封顶块(F)。这不是个好名字,容易造成误解。封顶块不拼装在隧道的顶部,也常常出现在隧道的腰部,底部等位置。施工单位通常叫它“K块”,是沿用欧洲人的习惯叫法(Key。钥匙,关键之意)。这个词表明了该管片的重要性。实际上,盾构隧道线形的控制(转弯、上下坡、纠偏)就是依靠K块的拼装位置变化来实现的。K块拼装位置变化相当于整个管片环的(顺/逆时针)旋转,不是说K块换个位置(那是不可能的)。K块的重要性在于它是我们考察隧道线形变化的着眼点。

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