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盾构隧道设计基本概念 1 盾构管片的几何设计 1.1 隧道线形的选择—平纵断面的拟合 隧道的中线是由直线及曲线组成。设计常常采用楔形衬砌环（ 图 1-1）， 来实现盾构隧道在曲线上偏转及纠偏，楔形衬砌环最大宽度与最小宽度之差称 为楔形量。一般来说，楔形量的确定具有经验性，应考虑管片种类、环宽、直 径、曲线半径、曲线区间楔形管片环使用比例、管片制作的方便性、盾尾操作 空隙因素综合确定；管片楔形量还必须为施工留出适当的余裕。如下图所示， 阴影部分是管片的平面投影图，圆弧是隧道设计中心线，圆弧中心点O1 是隧道 的转弯半径所在的中心点，O2 是理论上能拼出的最小转弯半径时的圆心，则 O P ＜O P 。 2 1 a ）普通环 b ）单侧楔形环 c ）两侧楔形环 图 1-1 楔形衬砌环（β-楔形角、△-楔形量） 图 1-2 楔形量与转弯半径示意图 日本曾统计管片外径与楔形量的相关关系，如下图所示。 图 1-3 楔形量的施工统计 《盾构工程用标准管片（1990 年）》规定管片环外径与楔形量的关系如表 1-1 所示。 表 1-1 楔形量与管片环外径的关系 管片环外径D D 4m 4m≤D 6m 6m≤D 8m 8m≤D 10m 10m≤D 0 0 0 0 0 0 楔形量（mm ） 15~75 30~80 30~90 40~90 40~70 目前，多采用楔形衬砌环与直线衬砌环的组合、左右楔形衬砌环以及通用 型管片。 1.1.1 标准环+楔形环 管片拼装时，根据隧道线路的不同，直线段采用标准环管片，曲线段采用 楔形管片（左转弯环、右转弯环）用于隧道的转弯和纠偏。楔形环的楔形角由 标准管片的宽度、外径和施工曲线的半径而定。采用这类管片时，至少需三种 管片模具，即标准环管模、左转弯环管模和右转弯环管模。 a ）直线段 b ）曲线段 图 1-4 标准环+楔形环拟合线路 通常，以短折线拟合曲线，在设计时常以2 标准环+1 楔形环来拟合；不得 以（极端困难）时，以1 标准环+1 楔形环来拟合。 一般地，短折线偏离圆曲线或缓和曲线量不宜大于5mm，也有人提出控制 在10mm。这就意味着环宽与直径如何匹配是设计需要进一步考虑的问题。 ① 楔形量确定方法可采用下式计算： 管片的外周长 m BT  n B 管片的内周长 m （BT ） n B m B  n B R  D / 2 T 0  m (BT )  n B R D0 / 2 n / m B  B   T D 0 R  D / 2 0 式中 R ——隧道中心曲线半径（mm ）；  ——楔形量（mm ）； m ——楔形环数； n ——普通环数； BT ——楔