在国内城市隧道工程中，普遍采用盾构机来掘进区间隧道，用预制混凝土管片作为永久衬砌。管片通常由专业厂家提前制作，按其功能又通常分为两种，即标准环和转弯环。顾名思义，标准环是用于直线段，转弯环是用于曲线段。标准环与转弯环配合使用就可以拼装各种线性的隧道。管片选型直接关系到隧道线路、隧道质量等一系列隧道的关键指标，所以管片选型是否正确，将决定盾构工程的成败 。

一、管片选型的原则

管片选型的原则有两个，第一：管片选型要适合隧道设计线路；第二：管片选型要适应盾构机的姿态。这两者相辅相成。

在盾构工程开工之前，需要根据设计线路对管片作一个统筹安排，通常把这一步骤叫管片排版。通过管片排版，就基本了解了这段线路需要多少转弯环（包括左转弯、右转弯），多少标准环，曲线段上标准环与转弯环的布置方式。现根据某城市地铁区间的情况简要介绍一下管片排版。

此区间，分布三组圆曲线，半径分别为450米、800米、竖曲线3000米。依照曲线的圆心角与转弯环产生的偏转角的关系，可以计算出区间线路曲线段的转弯环与标准环的布置方式。

转弯环偏转角计算公式：

θ=2γ=2arctgδ/D

式中：

θ―――转弯环的偏转角

δ―――转弯环的最大楔形量的一半

D―――管片直径

将数据代入得出θ＝0.3629

根据圆心角的计算公式：

α＝180L/πR 

式中： L：一段线路中心线的长度

             R：曲线半径

以800m圆曲线段为例计算，θ＝α，得出L＝5.067m，即每隔5.067m要用一环转弯环。该区间的管片长度为1.5m，即在800m圆曲线段上，标准环与转弯环的拼装关系为2环标准环+1环转弯环。以此类推，可以算出R为450m、1500m的拼装关系，结合线路就可以将管片大致排列出来。

管片是在盾尾内拼装，所以不可避免地受到盾构机姿态的制约。管片平面应尽量垂直于盾构机轴线，也就是盾构机的推进油缸能垂直地作用在管片上，使管片受力均匀，掘进时不会产生管片破损。同时也兼顾管片与盾尾之间地间隙，避免盾构机与管片发生碰撞而损坏管片。在实际掘进过程中，盾构机因地质不均、推力不均等原因，有可能出现偏离隧道设计线路的情况，尤其要注意不利状况下的管片选型，避免发生重大事故。

二、管片选型

转弯环在实际拼装过程中，可以根据不同的拼装点位来控制不同方向上的偏移量。这里所说的拼装点位是管片拼装时K块所在的位置。某城市地铁区间的管片拼装点位为在圆周上均匀分布的10个点，即管片拼装的10个点位，相邻点位的旋转角度为36o。由于是错缝拼装，所以相邻两块管片的点位不能相差2的整数倍。一般情况下，本着有利于隧道防水的要求，只使用上部5个点位。根据工程实际情况，选择拼装不同点位的转弯环，就可以得到不同方向的楔形量（如左、右、上、下等）。下面是该区间的管片左转弯环不同点位的楔形量计算表：

右转弯环的情况与左转弯相反，这里就不再列举。通过管片不同点位的拼装，就可以实现隧道的调向。

通常将盾尾与管片之间的间隙叫盾尾间隙。如果盾尾间隙过小，盾壳上的力直接作用在管片上，则盾构机在掘进过程中盾尾将会与管片发生摩擦、碰撞。轻则增加盾构机向前掘进的阻力，降低掘进速度；重则造成管片错台，盾构一边间隙过小，另一边相应变大，这时盾尾尾刷密封效果降低，在注浆压力作用下，水泥浆很容易渗漏出来，破环盾尾的密封效果。

盾尾间隙是管片选型的一个重要依据。如某项目盾构机盾尾间隙为45mm，每次安装管片之前，对管片的上、下、左、右四个位置进行测量。如发现有一方向上的盾尾间隙接近25mm时，就要用转弯环对盾尾间隙进行调节（在盾构掘进过程中，应及时跟踪盾尾间隙，发现盾尾间隙有变小趋势，最好能通过千斤顶推力来调整间隙）。调整的基本原则是，哪边的盾尾间隙过小，就选择拼装反方向的转弯环。下面是在不同点位拼装一环左转弯环的盾尾间隙调整表：

右转弯环盾尾间隙的调整量与上表相反。由上表可以看出，拼装一环左转弯环之后，左边盾尾间隙将减小，右边盾尾间隙将增大，同时通过拼装不同的点位，还可以调节上、下方向的盾尾间隙。如此时盾构机在进行直线段的掘进，则必须注意在拼装完一环左转弯环后，选择适当的时机，再拼装一环右转弯环将之调整回来，否则左边盾尾间隙将越来越小，直至盾尾与管片发生碰撞。如盾构机处于曲线段，则应根据线路的特点进行综合考虑。

盾构机是依靠推进油缸顶作用在管片上所产生的反力向前掘进的，我们把推进油缸按上、下、左、右四个方向分成四组。而在每一个掘进循环，这四组油缸的行程差值反应了盾构机与管片平面之间的空间关系，可以看出下一掘进循环盾尾间隙的变化趋势。当管片平面不垂直于盾构机轴线时，各组推进油缸的行程就会有差异，当这个差值过大时，推进油缸的推力就会在管片环的径向产生较大的分力，从而影响已拼装好的隧道管片以及掘进姿态。如果继续拼装标准环，盾尾间隙将会进一步减小。通常我们以各组油缸行程的差值的大小来判断是否应该拼装转弯环，在两个相反的方向上行程差值超过40mm时，就应该拼装转弯环进行纠偏。

在进行管片选型的时候，既要考虑盾尾间隙，又要考虑油缸行程的差值。而油缸行程的差值更能反映盾构机与管片平面的空间关系，通常情况下应把油缸行程的差值作为管片选型的主要依据，只有在盾尾间隙接近于警戒值（25mm）时，才根据盾尾间隙进行管片选型。