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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

原材料含量对顶管施工触变泥浆性能的影响

触变泥浆在顶管施工过程中起到润滑减阻、支撑地层等作用,是顶管施工中的关键之一。为解决长距离、大断面矩形顶管沉降控制困难及阻力过大的问题,通过对触变泥浆中各种原材料对其性能的影响进行类比试验,寻找各种原材料对泥浆性能的影响规律,分析每种材料对触变泥浆性能的影响,从而根据郑州市下穿中州大道隧道工程地层情况确定了适应本工程的触变泥浆配合比,顶管推进减阻30%左右,解决了大断面矩形顶管沉降控制困难和推进摩擦阻力大的问题。     

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。     

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。     

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。     

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。     

矩形顶管在城市地下过街通道中的应用

地下过街通道在城市重要路段进行明挖顺作施工将严重影响地面交通和地下管线。大截面矩形顶管施工法是解决城市重要道路下施工地下通道的先进施工工艺,并已在众多项目中得到应用。该文通过工程实例介绍了大截面矩形顶管的设计及施工的技术要点。     

矩形顶管施工对周边桩基础位移影响规律研究

矩形顶管在城市基础设施建设中应用越来越多,目前研究集中于矩形顶管施工对周边土体的影响,对周边桩基影响的研究有限。以某过街通道项目为例,在其侧边加入高架桥梁桩基础,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侧边桩基的位移影响。同时对比计算不同净距时,桩基受到顶管影响的变化。研究发现本工程条件下矩形顶管对周边桩基的影响范围为±3.0D(D为管片长边尺寸),在该范围内存在桩基时,需要在管片与桩基间采取一定的加固隔离措施。     

基于BP神经网络算法的矩形顶管施工地表沉降预测研究

顶管施工过程中的地表沉降预测对保证施工安全、保护周边环境具有重要意义和作用。应用BP神经网络算法,建立了某淤泥质黏土层矩形顶管工程地表沉降数据预测模型,通过监测数据验证,结果表明预测值与实测值拟合程度较高,从而得到地表沉降规律,为施工提供帮助。     

中国“智”造矩形顶管掘进机首次走出国门

<正>2015年10月28日,我国具有完全自主知识产权的矩形顶管掘进机在郑州下线,将应用于新加坡汤申线地铁项目,这是中国"智"造的矩形顶管掘进机首次走出国门,开创了国产异形掘进机走向海外的先河。矩形顶管掘进机是横断面为矩形的隧道掘进机,相比常见的圆形盾构可提升空间利用率高达20%,具有减少施工扰动、避免大量拆迁和不影响正常交通等优点,主要用于距地面较近的城市下穿隧道、地铁口等工程作业。2013年12月,这种矩形顶管掘进机     

大断面矩形顶管隧道管节结构优化设计

矩形顶管隧道在城市地下空间的开发和利用中优势明显，但其断面越大，顶管管节设计难度越大，施工风险越高。为解决大矩形断面管节设计的难题，依托郑州市红专路下穿中州大道机动车顶管隧道工程，采用数值模拟、理论分析等方法，对设计中覆土厚度、结构尺寸等关键内容的确定方法进行研究，并介绍管节设计方案、接头和纵向连接设计等要点。研究结果表明： 1）当覆土厚度不小于4 m时，沉降变形基本趋于稳定，最大沉降值为28 mm，沉降值大小安全可控。2）初步拟定断面形式后，需通过结构计算来拟定结构的尺寸，并通过施工阶段和使用阶段的计算验证其合理性。由分析可知，结构厚度初步拟定为600 mm是合理可行的，且无优化空间。3）在确保工程安全的同时，亦需充分考虑工程施工的便捷性和可操作性，需对管节预制方案、管节接头和纵向连接等做出针对性设计。     

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。     

超大断面矩形顶管减阻技术在郑州市下穿中州大道隧道工程中的应用

郑州市下穿中州大道隧道工程采用矩形顶管法进行施工,顶管段具有断面超大、覆土浅、间距小、推进距离长、未采用中继间等特点,顶管推进推力大。为有效控制顶管推力,研究了注浆孔布置、触变泥浆配制、注浆管路优化设计和管节表面涂蜡等顶管减阻技术。结果表明,本工程采用的减阻技术效果良好。     

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。