矩形顶管工法在地下通道工程中的应用

矩形顶管工法在地下通道工程中的应用

韦永安

临泉欣荣建设投资有限公司 安徽临泉236400

摘要：地下施工中极易遇到不同管道，为避免增加工程量，破坏地下管道，尽量降低管道迁改不影响周边环境。在实际的地下通道施工过程中，矩形顶管这一全新施工方式逐渐得到重视，此种施工方式占地面积小，不仅能节约地下通道施工成本，更能提升工程效率，维护地下通道施工安全性。基于此，本文在城市地下通道施工中，结合矩形顶管施工范式，希望能够维护地下通道施工顺利开展，为更多地下通道矩形顶管施工进行推广与借鉴。

关键词：矩形顶管；施工方式；地下通道

随着社会发展地下通道工程项目逐渐增多，地上与地下工程联合应用，有利于构建便捷交通环境，充分应用地下空间。对国内地下通道工程进行分析，地下通道施工主要应用于地铁与地下商场建设等。在地下施工中，地下施工主要包含明挖方式以及暗挖方式[1]。在实际的施工过程中，主要应用顶管方式以及盾构法，这些不同的地下施工方式，主要目的相同，都是为了营造良好地下施工环节，确保地下施工顺利开展。近些年，随着城市建设发展与完善，地下环境逐渐变得复杂化。要想避免复杂地下环境，对地下施工带来不良影响。在实际地下通道施工中，主要应用顶管施工方式。由于传统顶管施工方式占地面积大，不利于提升地下通道施工质量与效率，因此，在地下通道施工中逐渐引入矩形顶管施工方式，不仅能保护地下管道，更能营造良好出行环境，不影响地面环境，有利于降低地下通道施工带来的环境污染等多种问题。但是，如何结合地下通道施工选择适合矩形顶管工法难度较高，因此，应结合不同地下通道施工，合理应用矩形顶管工法，确保地下施工顺利开展。

1. 矩形顶管应用案例分析

以某城市轨道交通8号线为例，该轨道交通位于桥梁下放归属于地铁工程，其隧道总长120m，该隧道的外包尺寸在4.5*7.7m，隧道地下工程埋深约为9m，是某城市截面最大、长度最长的地下工程项目[2]。对此地下工程隧道地貌进行分析，该区域地质环境主要为岩风化残积层，属于黏土性质。在地下项目开发过程中，应用泥水平衡方式，开始进顶，在开始进顶过程中，由于地下工程通道工程范围内含有天然气管道，降低进顶速度，正常进顶速度每天约在4.5m。在本次地下通道项目施工中，矩形顶管施工遇到的问题主要由以下几方面组成。其一，穿越区域为黄岗岩地质，该地质地基强度较高，且地下管道相对复杂。再加上，地下区域含有大量管道体系，如城市给排水管道、污水管道以及天然气管道，这些管道都增大进顶难度。其二，受到管道影响，导致接收井工作延后影响120m管道停置，对于地下通道施工影响极为不利，为解决这一问题，应做好矩形顶管选型工作，在保证地下通道施工质量同时，最大限度提升施工质量。

2. 地下通道施工矩形顶管优势以及选型

2.1地下通道施工矩形顶管主要特征

相对于传统地下工程施工所用圆形顶管，矩形顶管无论是占用施工断面宽度，都大于盾构隧道结构，超过标准范围，能够满足地下通道施工要求。但是，在地下通道的具体施工中，由于矩形顶管本身特征，机械开挖存有死角部分，此项处理工法只能应用于淤泥、砂层、黏土以及全化风岩部分，并不适用于岩层。因此，在实际地下通道施工过程中，对预制管进行进顶处理。此外，在矩形顶管应用中，选用泥水平衡工艺，不仅能解决地下通道施工存在的沉降问题，更能降低地下通道施工难度，确保地下通道施工结构得到维护。矩形顶管断面大，其顶力势必得到提升。在地下通道施工过程中，矩形顶管施工不仅具备优势，也存在不足。如果矩形顶管出现渗漏问题，防渗工作难度远高于圆形顶管。矩形顶管不同于圆形顶管，无论是旋转还是注浆[3]，都存在一定难度。因此，在地下通道施工中，不仅要关注矩形顶管优势，更要针对其施工难点予以关注，确保矩形顶管得到合理应用。

2.2地下通道施工矩形顶管选型

    在地下通道施工中，做好顶管设备的选型工作，选型工作的准确对施工能否顺利开展具有重要影响。对地下通道矩形顶管施工进行分析，在选型过程中，应重点关注平衡模式选择以及刀盘模式与功率。只有结合地下通道施工地质环境，结合地下水层以及砂层，合理选择不同矩形顶管，才能合理管控地下施工含有的多项问题。对地下施工矩形顶管刀盘进行分析，主要分为矩形刀盘、多刀盘与复合刀盘几大类型，这些矩形刀盘虽然依旧存有死角问题。但是，其整体刀削面积远大于多刀盘。在实际的地下工程施工中，结合地下施工具体环境，做好刀盘选择工作，才能提升矩形顶管应用能力，充分发挥其作用。

3. 地下通道矩形顶管施工的主要方式

3.1做好事发与达到井口加固工作

在矩形顶管工法应用中，需要进行矩形顶管洞口加固工作，并在这一过程中，结合洞口开凿要求，做好始发井与到达井的加固工作。只有对这一环节加以管控，确保始发与达到安全即可。在矩形顶管应用中，不同于盾构结构需要进行整片加固。在地下通道施工中，只需要管控进出口即可，不仅能提升施工效率，更能保障施工安全。

3.2控制矩形顶管地层施工稳定环节

在地下通道施工中，逐渐引入矩形顶管施工方式，此种顶进方式，不仅能确保地下通道施工顺利开展，更能最大限度规避地上坍塌导致的地面下沉问题。因此，在矩形顶管应用中，始终保持开挖仓的压力，保证开挖面的稳定。而维护地下通道施工中的土压平衡，可以通过加气、泥水平衡或是压力控制，确保土仓压力高于地下压力，将压力控制在20-40kPa范围内，确保地层挖掘的稳定性。

3.3管控矩形顶管存在的方向问题

对矩形顶管方向控制问题进行分析，矩形顶管方向控制不同于圆形顶管，矩形顶管在方向管控中更偏向于单向操作方式，例如，在实际的地下通道施工中，一旦固定方向后很难再次扭转。因此，在具体的管控过程中，应尽量一次到位，避免多次调整或是纠正，对于方向变化问题，应及时修复，将方向偏差控制在最小范围内，从而控制顶管前进方向，这也是矩形顶管施工应重点关注问题。

3.4矩形顶管应用中应重视注浆减阻

    在矩形顶管顶进前进过程中，会受到正面阻力与隧道外壁之间的摩擦力，对于这部分力，应结合矩形顶管长度以及宽度，并根据土仓压力或是摩阻力，对需要的顶力进行计算。顶力计算过程中，应结合项目工程实际情况，结合注浆控制方式，以此为基础，合理控制阻力[4]，从而确保矩形顶管工法得到合理应用。

结束语：在地下通道施工中，为降低地下通道施工量，最大限度降低管道迁改问题，在实际的地下通道工程施工过程中，应针对地下通道矩形顶管工法特征，结合地下工程要求，合理管控矩形顶管施工工艺以及应用，结合矩形顶管特征，对矩形顶管应用进行分析，从多方面进行管控。只有这样，才能提升矩形顶管应用可行性，最大限度规避其中存在的问题，使矩形顶管应用得到进一步推广，从而取得更好地应用价值与广阔前景。这也是本文重点研究内容，希望能够确保地下通道工程矩形顶管施工得到合理应用。

参考文献：

[1]王贺敏,肖尊群,汤东桑,何进江,张卫中.郑州地铁4号线商都路站1号地下通道矩形顶管施工过程数值模拟与现场监测[J/OL].隧道建设.2020(06):44-47.

[2]张雪婷. 矩形顶管施工顶进阻力计算与分析[D].武汉科技大学,2019(08):88-96.

[3]陈飞,张勇,朱敏.9.8m×5.5m大断面矩形顶管在地铁过街通道设计中的应用[J].中国高新科技,2018(20):34-36.

[4]范磊.富水砂卵石地层矩形顶管机的研究及应用——结合成都川大下穿人民南路人行通道工程[J].隧道建设,2017,37(07):899-906.