一種地鐵盾構施工通用環管片拼裝點位確定方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于盾構施工技術領域，尤其是涉及一種地鐵盾構施工通用環管片拼裝點 位確定方法。
【背景技術】
[0002] 盾構管片是盾構法隧道的永久襯砌結構，盾構管片質量直接關系到隧道的整體質 量和安全，影響隧道的防水性能及耐久性能。一環盾構管片稱一個管片環。通用管片是指所 有的管片環形式只有一種，既可用在直線段，也可用在曲線段。通用環是指通用管片襯砌 環，也稱為通用管片環或通用楔形管片環。管片拼裝采用錯縫拼裝，一環管片一般由幾塊A 型管片（即標準塊）、兩塊B型管片（即鄰接塊)和一塊K型管片（即封頂塊，簡稱K塊)拼裝而 成。管片拼裝點位是指在拼裝時封頂塊（即K塊)所在的位置，具體是封頂塊中部的位置。在 國內，分度為22.5°分度和36°分度的盾構管片均有通用環設計。基于隧道工程管片通用環 拼裝要求，封頂塊可能出現在所有分度位置，36°分度的盾構管片中封頂塊的拼裝點位數量 為10個，22.5°分度的盾構管片中封頂塊的拼裝點位數量為16個。如圖1所示，16個拼裝點位 (即16個待選拼裝點位)沿順時針均勻分布，盾構管片中封頂塊可能出現在16個待選拼裝點 位中任一個待選拼裝點位，相鄰兩個待選拼裝點位之間的角度γ為22.5°。其中，最上方的 拼裝點位為16點，最下方的拼裝點位為8點。由于是錯縫拼裝，每一環管片有5個拼裝點位可 供選擇，如當上一環管片的拼裝點位為16點時，下一環管片可提供選擇的拼裝點位為2點、5 點、8點、11點和14點這五個拼裝點位。目前在地鐵盾構施工中，通用環管片技術在管片選 型、排版、糾偏等方面取得了一定的成果，但距離精細化的定量控制還有一定的差距。實際 進行盾構施工時，不能簡便、快速且準確確定通用環管片的拼裝點位。
【發明內容】
[0003] 本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種地鐵盾構 施工通用環管片拼裝點位確定方法，其方法步驟簡單、設計合理且實現方便、使用效果好， 能簡便、快速且準確確定通用環管片的拼裝點位。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種地鐵盾構施工通用環管片 拼裝點位確定方法，其特征在于:采用盾構機沿隧道中心軸線由后向前對所施工隧道進行 盾構掘進施工，盾構掘進施工完成一環后進行盾構管片拼裝施工；
[0005] 任一環盾構管片拼裝施工之前，先對當前環盾構管片的管片拼裝點位進行確定， 過程如下：
[0006] 步驟一、可選擇拼裝點位確定:按照盾構管片錯縫拼裝方法，并根據上一環盾構管 片的管片拼裝點位，從16個待選拼裝點位中選出當前環盾構管片的5個可選擇拼裝點位；
[0007] 16個所述待選拼裝點位沿圓周方向均勻布設且其沿順時針方向由前至后分別為1 點、2點、…、16點；
[0008] 5個所述可選擇拼裝點位分別記作a點、b點、c點、d點和e點且其沿順時針方向由前 至后排列；其中，a、b、c、d和 e 均為正整數，l<a<16，l<b<16，l<c<16，l<d<16，l<e< 16；
[0009] 步驟二、選擇影響指標及其權重系數確定:根據對當前環盾構管片所處隧道節段 進行盾構掘進施工時的盾構掘進施工參數，對影響管片拼裝點位選擇的三個選擇影響指標 和三個所述選擇影響指標的權重系數分別進行確定；
[0010] 三個所述選擇影響指標分別為盾構機姿態、盾構機千斤頂行程差和盾尾間隙；
[0011 ]步驟三、可選擇拼裝點位的選擇性評價:根據步驟二中所確定的三個所述選擇影 響指標及其權重系數，且按照權重系數法對步驟一中5個所述可選擇拼裝點位的選擇性分 別進行評價，并將評價出的選擇性最好的一個所述可選擇拼裝點位作為當前環盾構管片的 管片拼裝點位。
[0012] 上述一種地鐵盾構施工通用環管片拼裝點位確定方法，其特征是:所施工隧道中 位于最后側的一環所述盾構管片為初始環盾構管片，所述當前環盾構管片為位于所述初始 環盾構管片前側的一環所述盾構管片；
[0013] 步驟三中完成可選擇拼裝點位的選擇性評價后，還需對當前環盾構管片拼裝施工 完成后的盾構機千斤頂行程信息和盾尾間隙信息分別進行計算；
[0014] 當前環盾構管片拼裝施工完成后的盾構機千斤頂行程信息包括YGS、YGX、YGZ和 YGY;其中，YGS為當前環盾構管片拼裝施工完成后盾構機上部千斤頂的行程，YGX為當前環 盾構管片拼裝施工完成后盾構機下部千斤頂的行程，YGZ為當前環盾構管片拼裝施工完成 后盾構機左側千斤頂的行程，YGY為當前環盾構管片拼裝施工完成后盾構機右側千斤頂的 行程；
[0015]當前環盾構管片拼裝施工完成后的盾尾間隙信息包括dws、dwx、dwz和DWY;其中， DWS為當前環盾構管片拼裝施工完成后的上部盾尾間隙，DWX為當前環盾構管片拼裝施工完 成后的下部盾尾間隙，DWZ為當前環盾構管片拼裝施工完成后的左側盾尾間隙，DWY為當前 環盾構管片拼裝施工完成后的右側盾尾間隙。
[0016] 上述一種地鐵盾構施工通用環管片拼裝點位確定方法，其特征是：步驟二中三個 所述選擇影響指標中所述盾構機姿態的權重系數記作λ ζ，盾構機千斤頂行程差的權重系數 記作λQ，盾尾間隙的權重系數記作λD;其中，0<λz<l，0<λQ<l，0<λD<l，λz+λQ+λD=l。
[0017] 上述一種地鐵盾構施工通用環管片拼裝點位確定方法，其特征是：步驟二中三個 所述選擇影響指標的權重系數中數值最大的權重系數記作λΜ，λΜ=〇. 4~0.6;三個所述選擇 影響指標的權重系數中數值最小的權重系數記作Am=0.1~0.3。
[0018] 上述一種地鐵盾構施工通用環管片拼裝點位確定方法，其特征是：步驟二中對三 個所述選擇影響指標的權重系數進行確定時，先根據對當前環盾構管片所處隧道節段進行 盾構掘進施工時的盾構掘進施工參數，并結合預先設定的設定參數，對三個所述選擇影響 指標的影響程度分別進行確定;影響程度最大的選擇影響指標的權重系數=λ Μ，影響程度 最小的選擇影響指標的權重系數=Xm;
[0019] 所述設定參數包括盾構機姿態偏差閾值s、千斤頂行程差閾值q和盾尾間隙允許值 d;其中，s>0，q>0 且 d>0。
[0020] 上述一種地鐵盾構施工通用環管片拼裝點位確定方法，其特征是：步驟二中所述 盾構掘進施工參數包括盾構機姿態參數、盾構機千斤頂行程差參數和盾尾間隙參數；
[0021] 所述盾構機姿態參數包括盾構機水平姿態SP和盾構機垂直姿態CZ;其中，SP為盾 構掘進施工時盾構機中盾相對于隧道中心軸線的水平偏差量，CZ為盾構掘進施工時盾構機 中盾相對于隧道中心軸線的垂直偏差量；
[0022] 所述盾構機千斤頂行程差參數包括左右側千斤頂行程差QZY和上下側千斤頂行程 差 QSX;
[0023]所述盾尾間隙參數包括上部盾尾間隙DS、下部盾尾間隙DX、左側盾尾間隙DZ和右 側盾尾間隙DY;
[0024]對三個所述選擇影響指標的影響程度進行確定時，過程如下：
[0025]步驟201、盾尾間隙參數判斷：將所述盾尾間隙參數中上部盾尾間隙DS、下部盾尾 間隙DX、左側盾尾間隙DZ和右側盾尾間隙DY分別與盾尾間隙允許值d進行差值比較：當DS、 DX、DZ和DY均不小于d時，進入步驟202;否則，判斷為三個所述選擇影響指標中所述盾尾間 隙的影響程度最大，所述盾構機姿態的影響程度最小，并完成三個所述選擇影響指標的影 響程度確定過程；
[0026]步驟202、盾構機千斤頂行程差參數判斷：將左右側千斤頂行程差QZY和上下側千 斤頂行程差QSX分別與千斤頂行程差閾值q進行差值比較：當QZY和QSX均不大于q時，進入步 驟203;否則，判斷為三個所述選擇影響指標中所述盾構機千斤頂行程差的影響程度最大， 所述盾尾間隙的影響程度最小，并完成三個所述選擇影響指標的影響程度確定過程；
[0027]步驟203、盾構機姿態參數判斷:將盾構機水平姿態SP和盾構機垂直姿態CZ分別與 盾構機姿態偏差閾值s進行差值比較:當SP> sSCZ > 8時，判斷為三個所述選擇影響指標中 所述盾構機姿態的影響程度最大，所述盾構機千斤頂行程差的影響程度最小，并完成三個 所述選擇影響指標的影響程度確定過程;否則，判斷為三個所述選擇影響指標中所述盾構 機千斤頂行程差的影響程度最大，所述盾尾間隙的影響程度最小，并完成三個所述選擇影 響指標的影響程度確定過程。
[0028] 上述一種地鐵盾構施工通用環管片拼裝點位確定方法，其特征是:所述的s = IOmm ~I OOmm，q = 30mm ~I OOmm，d = 5mm ~55mm 〇
[0029] 上述一種地鐵盾構施工通用環管片拼裝點位確定方法，其特征是：步驟二中三個 所述選擇影響指標中所述盾構機姿態的權重系數記作λζ，盾構機千斤頂行程差的權重系數 記作λQ，盾尾間隙的權重系數記作λD ;其中，0<λz<l，0<λQ<l，0<λD<l，λz+λQ+λD=l;
[0030] 步驟二中所述盾構掘進施工參數包括盾構機姿態參數、盾構機千斤頂行程差參數 和盾尾間隙參數；
[0031] 所述盾構機姿態參數包括盾構機水平姿態SP和盾構機垂直姿態CZ;其中，SP為盾 構掘進施工時盾構機中盾相對于隧道中心軸線的水平偏差量，CZ為盾構掘進施工時盾構機 中盾相對于隧道中心軸線的垂直偏差量；
[0032] 所述盾構機千斤頂行程差參數包括左右側千斤頂行程差QZY和上下側千斤頂行程 差QSX;其中，QZY = QZ-QY, QZ為對當前環盾構管片所處隧道節段進行盾構掘進施工時盾構 機左側千斤頂的行程，QY為對當前環盾構管片所處隧道節段進行盾構掘進施工時盾構機右 側千斤頂的行程;QSX = QS-QX, QS為對當前環盾構管片所處隧道節段進行盾構掘進施工時 盾構機上部千斤頂的行程，QX為對當前環盾構管片所處隧道節段進行盾構掘進施工時盾構 機下部千斤頂的行程；
[0033] 所述盾尾間隙參數包括上部盾尾間隙DS、下部盾尾間隙DX、左側盾尾間隙DZ和右 側盾尾間隙DY;
[0034] 步驟二中對影響管片拼裝點位選擇的三個選擇影響指標進行確定時，需對16個所 述待選拼裝點位中各待選拼裝點位的三個選擇影響指標分別進行確定；
[0035] 16個所述待選拼裝點位中η點的三個選擇影響指標中所述盾構機姿態、盾構機千 斤頂行程差和盾尾間隙，分別記作Z(n)、Q(n)和D(n);其中，η為正整數且η = 1、2、…、16;
[0036] 對Z(n)、Q(n)和D(n)進行確定時，根據對當前環盾構管片所處隧道節段進行盾構 掘進施工時的盾構掘進施工參數，并結合預先設定的設定參數進行確定;所述設定參數包 括盾構機姿態基準、盾構機姿態偏差閾值s、千斤頂行程差閾值q和盾尾間隙允許值d;其中， s>0，q>0且d>0;
[0037] 所述盾構機姿態基準包括盾構機水平姿態基準Sj和盾構機垂直姿態基準Cj，其中 Sj為對當前環盾構管片所處隧道節段進行盾構掘進施工之前預先設定的盾構機中盾相對 于隧道中心軸線的水平偏差量，Cj為對當前環盾構管片所處隧道節段進行盾構掘進施工之 前預先設定的盾構機中盾相對于隧道中心軸線的垂直偏差量；
[0038] 對Z(n)進行確定時，根據公式Z(n)=Zi(n)+Z2(n) (1)進行確定；
[0039]公式（1)中，Z1(Ii)根據盾構機水平姿態SP、盾構機水平姿態基準Sj和盾構機姿態 偏差閾值s進行確定：
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