矩形顶管关键技术研究现状及发展趋势探讨

首先，对矩形顶管技术的发展历程及其国内外研究现状进行综述，介绍当前矩形顶管技术主要的应用场景，并结合顶推力预测、注浆减阻、背土效应演化机制和控制对策、顶进过程中的地层响应模式和沉降计算、工作面稳定性评估等关键技术问题，对矩形顶管的理论研究进展进行回顾和讨论。其次，根据矩形断面掘进机的结构形式和切削方式，对国内外矩形顶管掘进机的开发现状及其分类进行介绍。最后，归纳当前矩形顶管在装备及工程应用领域面临的技术挑战，探讨矩形顶管技术的发展趋势，对矩形顶管装备智能化，矩形曲线顶进，长距离、大断面及复合地层等复杂场景下的矩形顶管技术进行展望。     

矩形顶管在城市地下空间开发中的应用及前景

论述了矩形顶管机的一般结构形式,重点对平行中心轴式刀盘矩形顶管机、偏心多轴式刀盘矩形顶管机、行星齿轮式切削矩形顶管机、多联分体组合式矩形顶管机的结构特点和地层适应性进行了论述。详细介绍了矩形顶管在城市过街通道、地下商业空间、地下停车场等领域地下空间开发中的应用成果;同时对矩形顶管在地下综合管廊、地下物流通道、海绵城市建设等其他地下空间中的应用前景进行了探索;最后,对矩形顶管设备进行了展望并对其发展方向提出了一些建议。     

矩形顶管施工引起的地表沉降研究

在总结矩形顶管工程特点的基础上,采用随机介质理论计算了矩形顶管施工引起的地表沉降,并与Peck法进行对比。结果表明:随着顶管埋深增大,Peck法计算结果与均匀收敛模式下随机介质理论计算结果趋于一致,与不均匀收敛模式计算结果始终存在一定差值。在埋深比较大的情况下,圆形和矩形顶管施工引起的地表沉降趋于一致。顶管宽高比和间隙比的增大都会使沉降槽形状趋于宽而浅。与实测值的对比表明,随机介质理论计算结果比Peck法计算结果更接近实际情况。     

软土地区长距离大断面矩形顶管平行施工影响机理研究

以上海市陆翔路-祁连山路贯通工程445m长距离大断面矩形顶管平行施工为背景,分析推导了大断面矩形顶管断面尺寸、极限覆土和平行顶管极限净距取值的计算公式。通过对地表变形、超孔隙水压力、顶管顶力及侧摩阻力实测数据的规律及发展分析,探讨了软土地区长距离大断面矩形顶管平行施工影响机理,可为今后类似矩形顶管工程提供借鉴意义。     

关于矩形顶管法施工地铁出入口始发、接收方式的研究及案例分析

随着地下空间的开发利用,矩形顶管工法在地下工程施工中的应用逐渐广泛,出现了多种不同类型的矩形顶管施工案例,特别在地铁出入口施工中.通过对国内既有施工案例的介绍,研究分析了地铁出入口采用矩形顶管法施工时始发、接收方式的特点,结合施工工况等影响因素,总结了目前矩形顶管法施工地铁出入口始发、接收方式及设计原则.在地下过街通道、地铁出入口、商场出入口等设计施工时,该始发、接收方式的设计原则、施工技术可为工程技术人员今后类似工程设计、施工提供参考依据.     

矩形钢筋混凝土管节在北方砂土及砂砾硬土层中顶进施工技术

结合工程实例,介绍了钢筋混凝土管节在北方砂土及砂砾硬土层中顶进施工技术。其中详细介绍了顶管机的选择、顶进前的施工准备、矩形顶管测量、顶管出洞段顶进施工、正常段顶进施工、进洞段施工等施工过程,同时强调了顶管监测工作。     

大断面矩形顶管复杂工况下斜交进洞施工关键技术

在城市繁华街区利用矩形顶管法施工地下过街通道,较之传统地面开挖工艺在管线保护、交通维持等方面有较大的优势,因此应用越来越广泛。一些工程存在用地限制、管线保护难度大等特殊工况,矩形顶管施工需要采取针对性措施。文章介绍了上海轨道交通10号线伊犁路站工程3号出入口矩形顶管法施工采取特定措施克服了区域电力排管箱涵保护难度大、38°大角度斜交进洞、2.3 m净宽小接收井需两次土中进洞等施工难题,对方案实施全过程进行剖析,总结了以上诸多措施实施效果,为类似工程施工提供参考。     

苏州城北路大断面矩形顶管顶力计算与实测分析

矩形顶管顶力作为顶进设计的重要参数，目前尚无统一的标准计算公式。结合大断面矩形顶管的特殊性，在比尔鲍曼理论、管土与管浆部分接触理论基础上进行修正改进，将顶管机机壳摩阻力单独计算，推导出大断面矩形顶管的顶力计算新方法。结合苏州城北路大断面矩形顶管工程案例，将计算值与实测值进行对比分析，研究发现： 1)采用比尔鲍曼理论计算上部土压力更为合理； 2)当形成稳定的泥浆套时，迎面阻力取1.1倍静止土压力，同实际情况吻合度高； 3)推导方法计算出的单位长度顶力与实测值较为接近，工程适用性较好。     

矩形顶管地铁车站内接收施工技术

国内矩形顶管运用在城市轨道交通地下过街通道工程中已有诸多成功案例,受用地、交通和管线等条件限制,有时无法实施接收井,顶管机需要在已建轨交车站内接收。现介绍了宁波市轨道交通1号线樱花公园站7号出入口工程矩形顶管站内接收施工技术,可为类似工程提供借鉴。     

软土地区超大断面矩形顶管施工地表沉降分析

依托上海市某矩形顶管工程实测数据,对超大断面矩形顶管施工引起的地表轴线沉降、剖面沉降和随顶进里程变化特点等进行了分析,提出了矩形顶管施工沉降控制要点。同时,结合实测数据探讨了Peck公式在超大断面矩形顶管沉降预测中的适用性,为同类工程沉降槽宽度系数、地层损失的取值提供经验参考。     

矩形顶管隧道群施工对后背土体扰动规律的初步研究

为更准确地计算矩形顶管隧道施工所需顶推力，揭示小间距顶管隧道群施工中后背土体在顶推力多次叠加作用扰动后的变化情况。首先，基于现有顶管顶推力相关计算公式推导出适用于矩形顶管的顶推力计算公式。然后，整理分析某顶管隧道群工程施工中后背土体水平位移、土压力实测数据，论证矩形顶管顶推力计算公式的正确性与合理性，得到后背土体受顶推力作用产生的水平位移是以隧道中心处为最大值的弓形分布、土体在顶推力二次作用下会产生更为显著的变化且存在残余应力现象等结论。最后，采用统计方法对顶推压力与后背土体水平位移、土压力之间的数据进行处理，取得后背土在顶推压力作用下产生水平位移与土压力的经验公式。     

矩形顶管法在浅层地下空间施工中存在的主要问题及控制措施的探讨研究

随着地下空间的开发利用,矩形顶管工法在地下工程施工中应用逐渐广泛,针对矩形顶管法在浅层地下空间施工中存在的主要问题及控制措施,文章依托深圳市轨道交通8号线深外高中站B2出入口矩形顶管工程,结合其他工程对施工中存在的风险、主要问题进行分析,对控制、解决措施进行探讨研究,并提出几点建议为工程技术人员今后类似工程设计、施工提供参考借鉴。     

武汉首例矩形顶管地铁出入口施工监测及数值模拟分析

为研究矩形顶管施工对周边环境的影响,以武汉地铁2号线王家墩东站Ⅳ号出入口兼过街通道采用的矩形顶管技术试验工程为背景,通过对矩形顶管法地下通道施工过程的现场监测和三维数值模拟,分析矩形顶管施工对周围环境的影响及地层位移的变化规律,得到武汉长江Ι级阶地区地下通道采用偏心多轴多刀盘土压平衡式矩形顶管技术施工的一般规律。实测数据分析结果和数值模拟结果表明： 1）地表的最终沉降值与该处对应断面的开挖时序成正比; 2）顶管机掌子面前方土体产生地表隆起,掌子面后方土体产生地表沉降; 3）地层沉降位移随距离顶管顶进轴线的增大而减小,影响范围约为3倍洞径。     

超长距离浅覆土大断面矩形顶管设计探讨

随着城市化进程的迅猛发展，城市空间变得越来越拥挤，地下工程建设采用对周边环境影响小的非开挖技术是一种发展趋势和潮流。通过对某管廊矩形顶管工程的实例分析，介绍了富水砂性土层中超长距离浅覆土大断面矩形顶管的设计重难点和解决方案，通过对施工现场附近建筑物沉降的监测，验证方案可靠，给出管道外壁单位面积摩阻力的建议取值，提出类似规模矩形顶管工程的中继间优化布设方式。     

基于SolidWorks三维建模矩形顶管掘进机壳体的设计

矩形顶管机与常用的圆形盾构或掘进机相比较,具有空间利用率高和施工成本低等优点。本文通过前期对大断面矩形顶管机的壳体进行三维建模,分析并建立壳体受力模型,使用Solid Works有限元软件对壳体结构建模、约束设定和载荷确定进行简化,经过计算后对结构应力和变形进行分析并进一步优化模型,形成基于Solid Works三维建模的壳体设计、校验和优化方法,可为矩形顶管掘进机的壳体设计提供指导。     

超大断面矩形盾构顶管设计关键技术

文章详细介绍了超大断面矩形盾构顶管(10.12 m×7.27 m)设计的关键技术研究:1)矩形断面开挖形式的研究与选型分析;2)超宽矩形薄壳体强度、刚度研究;3)顶推机构电液比例集成控制研究;4)矩形断面渣土改良技术研究。以上关键技术的研究解决,在施工现场得到了成功应用,为城市超大矩形断面交通隧道施工提出了一种全新工法。矩形隧道施工将会成为最经济、安全和快捷的工法。