世界最大尺寸矩形顶管掘进机在国内完成首推

<正>由上海城建隧道股份公司设计研发的超大矩形顶管掘进机在郑州纬四路下穿中州大道隧道接收井准确进洞,圆满完成我国自主知识产权超大顶管装备在中原大地的"处女航"。郑州纬四路下穿中州大道,隧道位于郑州市郑东新区和中心城区分界线中州大道下方,采用矩形顶管机施工,施工过程中存在着大断面、长距离顶管顶进等技术难题,并且在顶进过程中还将穿越各类复杂的地     

矩形顶管技术发展与研究现状

文章介绍了现代矩形顶管工艺的技术基础、矩形顶管的适用环境条件和优越性,阐述了国内外机具设备的发展现状,从顶推力的研究进展、背土效应机制及控制措施、工作面稳定性评估3个方面介绍了矩形顶管理论研究现状。简单介绍了国内外部分典型顶管工程实例,从理论方面、设计方面、施工方面介绍了矩形顶管当前面临的难题。     

我国异形掘进机技术发展、应用及展望

20多年来,我国异形掘进机技术得到长足发展。首先,以异形掘进机领域的阶段性科研项目为主线,回顾我国异形掘进机技术从模仿跟随到同步突破再到创新引领的发展历程及所取得的成就,从异形掘进机全断面开挖技术、异形管片拼装技术、测控技术和施工技术等方面介绍我国异形掘进机技术的发展现状; 然后,通过大量案例分析,分别介绍矩形顶管机、矩形盾构、马蹄形盾构及其特殊施工技术在我国隧道建设中的应用情况; 最后,从地质适应性、施工效率、隧道截面形式等方面指出当前异形掘进机发展的局限性,并提出进一步的研究方向,同时对未来异形掘进机在新领域的应用提出几点思考。     

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。     

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。     

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。     

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。     

软土地层多管小间距大断面矩形顶管施工技术

在软土地层中施工的广东佛山南海区多管小间距大断面矩形顶管工程,其施工难度较大,选用六刀盘矩形断面顶管机,并采用"1-3-2-4"跳格顶进方式,顺利完成了目前国内最大断面的矩形顶管工程。     

大断面矩形顶管近距离上穿地铁隧道变形控制探讨

针对大断面矩形顶管上穿地铁隧道卸土量大,隧道变形难以控制等技术难点,通过数值计算等手段进行方案比选,最终确定采用盖板加堆载措施降低地铁隧道的结构变形。施工过程中运用信息化监测手段优化顶进速度、顶进压力等施工技术参数,确保穿越过程中地铁隧道的结构和运营安全。     

多因素下大断面矩形顶管施工对地层竖向变形影响研究

为对大断面矩形顶管施工过程中引起的地表沉降进行准确预测和有效控制，依托苏州市城北路综合管廊矩形顶管项目，基于力学理论、实测数据与数值计算等分析方法对多因素下施工引起的地层竖向变形进行研究。基于弹性力学的 Mindlin解和随机介质理论，探究管周土体变形模式，推导顶管正面附加应力、侧面摩阻力、地层损失、注浆填充等引起的地层竖向变形计算公式，结合现场实测数据发现该计算方法基本符合地表变形规律；进一步利用Matlab数值分析各个因素对地层竖向变形的影响，探究大断面矩形顶管顶进时地层竖向变形的一般性规律。研究结果表明： 理论推导的地层竖向变形解析式基本符合现场实际规律，地层损失对地表土体沉降的影响程度最大，顶管机头与周围土体的摩阻力影响次之，注浆会对地表产生一定抬升效果。     

矩形顶管顶推力对上部地表位移影响规律研究

矩形顶管凭借空间利用率高、覆土浅等特点在市政工程项目中应用得越来越多,但类似的工程案例与研究却有限。以某过街通道项目为研究对象,采用Midas/GTS软件进行三维数值模拟,分析矩形顶管施工过程中对上部地表位移的影响。研究发现顶推力为1.0P(P为开挖面中心处土体竖向压力)时矩形顶管对掘进面前方土体影响范围相对最小,为1.0D(D为管片长边尺寸),开挖断面横向影响范围为±3.5D。同时探讨了顶管上部地表沿顶进方向水平位移的变化机理。     

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。     

浅覆土矩形顶管施工对邻近基桩的影响规律研究

为研究因顶管施工的挤土效应对邻近高架桥基桩水平变形的影响，以无锡地铁青石路段1号地铁出入口为例，采用MIDAS GTS软件模拟浅覆土条件下矩形顶管顶进施工，计算在不同的顶管顶进距离、基桩与隧道间净距，以及不同的顶管开挖面顶进压力、管节与土体间摩阻力条件下的基桩水平变形。结果表明： 1）矩形顶管顶进施工时会造成邻近基桩发生沿顶进方向和垂直顶进方向的水平变形，且以沿顶进方向的水平变形为主； 2）不同于其他矩形顶管工程，浅覆土条件下基桩受顶管施工的影响范围约为隧道外4D（D为矩形顶管长边尺寸），基桩的水平变形随着净距的减小而增大，且当净距小于2D时，其水平变形呈非线性快速增加； 3）相对于开挖面顶进压力，管节与土体之间的摩阻力对基桩的影响更大，其水平位移变化可分为线性增长和非线性增长2个阶段。     

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。     

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。     

郑州市下穿中州大道超大断面矩形顶管隧道施工沉降控制技术

郑州市下穿中州大道矩形顶管隧道工程具有断面超大、覆土浅、4条隧道平行布置、净间距小等特点,地表沉降控制难度大。为有效控制地表沉降,采取同步注浆及二次注浆、渣土改良及出渣量、顶管机防背土、6刀盘控制及盲区处理、顶管隧道止退等关键技术。实践表明,超大断面矩形顶管在覆土浅、净间距小、地层多次扰动等复杂情况下,选择合适的注浆参数、精细化地控制出渣量及6刀盘操控、实施有效地止退等技术控制地表沉降是切实有效的。     

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。     

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。     

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。     

仅用2个月 国产首台永磁驱动矩形顶管机施工区间顺利贯通

正2020年3月25日,国产首台永磁驱动矩形顶管机施工区间顺利贯通。国产永磁驱动矩形顶管机取得成功应用,打开了城市地下通道顶管施工的新局面。该设备宽10. 2 m、高6. 6 m、主机长10 m,应用于深圳华为坂雪岗地下通道。该工程的单次顶进距离为144 m,是目前国内10 m级以上大断面矩形顶管机单次顶进的最长距离。设备在整个施工过程未采用中继间辅助顶进,仅凭顶管机的顶推装置顶进,每天顶进3～6 m,仅用2个月完成隧道贯通。