浅埋大截面矩形顶管施工技术研究

Engineering Technology and Application | 工程技术与应用 |·47·2019年第10期超大断面矩形顶管浅埋过河施工技术韩建东（中铁上海工程局集团有限公司，上海 201101）摘 要：苏州市城北路综合管廊工程采用明挖与矩形顶管法结合的方式进行施工，其中顶管通道在元和塘河床下约3.5m 深度穿越，覆土厚度较薄，工程地质及水文条件复杂，有出现河床穿透形成漏斗造成机头或者管节渗水甚至工作井涌水涌砂现象的可能，顶进施工难度较大。

此外，河道覆土较浅，顶管施工完成后管节易上浮和不均匀沉降。

文章对矩形顶管河道穿越施工技术进行了研究与分析，经工程实践的验证，技术所达到的效果较为理想，可供类似超大断面矩形顶管河道穿越施工参考。

关键词：超大断面；矩形顶管；浅埋过河中图分类号：U175 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2019）10-0047-02作者简介：韩建东（1972—），男，本科，高级工程师，研究方向：轨道交通及深基坑。

顶管施工具有特殊性，在某些水路穿越的工程中，由于顶管覆土较浅，因此可能出现河床穿透形成漏斗造成机头或者管节渗水甚至工作井涌水涌砂现象，导致顶进施工发生危险。

文章以苏州市城北路（金政街—江宇路）综合管廊工程中矩形顶管施工管段为依托，对超大断面矩形顶管浅埋过河技术进行深入研究。

1 工程概况苏州市城北路（金政街—江宇路）综合管廊工程GCB2+180～GCB2+420段管廊采用顶管施工，在GCB2+420设置始发井，在GCB2+180处设置接收井，中间取直线，并尽量避开上部建筑，顶进长度233.6m ，顶管施工段平均覆土厚度为9m 。

顶管顶进长度233.6m ，顶管管节预制152节。

综合管廊采用断面尺寸为5.5m ×9.1m ，壁厚650mm ，内径为4.2m ×7.8m 。

管节长度为1.5m/节，单节重约66.8t ；管节混凝土强度为C50，抗渗等级为P8。

浅埋矩形顶管群密贴施工的顶推力分析研究近年来，随着煤炭发电厂投入运营期的延长，煤炭顶管的使用范围也在不断扩大。

顶管的安装方式有很多种。

其中，浅埋矩形顶管群密贴施工是一种常用的结构形式。

此种施工形式有利于改善煤炭顶推力，但是在施工过程中存在一定的模糊性，因此如何准确预测顶推力仍然是一个挑战。

为了研究浅埋矩形顶管群的顶推力，实验中选用的介质是重力液化无压水泥。

实验井的深度设计为400 mm，外径设计为630 mm，内径设计为610 mm，并采用矩形顶管群排列，其中矩形顶管有矩形顶管a、矩形顶管b、矩形顶管c，其外径均为60 mm，壁厚均为3 mm，长度均为520 mm。

此外，实验中还采用了不同比例的液化砂浆，在800 Pa的水压下，分别采用四种砂浆施工方式：1：1，1：2，2：1，2：2。

通过实验，我们发现，施工方式的不同会引起密封效果的差异，同时也会影响顶推力的大小。

当施工砂浆比例为1：1时，顶推力会最大，达到164.1 kN；而当施工砂浆比例为2：2时，顶推力最小，为55.6 kN。

此外，施工砂浆比例越大，密封效果也会越好，从而降低了顶推力的大小。

从实验结果可以看出，施工砂浆比例的选择会直接影响浅埋矩形顶管群的顶推力，因此建议施工中采用更大的比例，以提高施工质量，降低顶推力。

再者，应充分考虑排水效果，以保证施工质量，降低顶推力。

针对浅埋矩形顶管群密封施工，应引入排水技术，以缩小砂浆和水之间的状态差异，提高浆料的流动性，改善密封效果，最终降低顶推力的大小。

本实验的研究结果表明，在施工浅埋矩形顶管群密封时，施工砂浆比例的选择直接影响顶推力的大小，为了降低顶推力，应选择更大的比例；另外，应引入排水技术，以增加浆料的流动性，改善密封效果，最终减小顶推力。

总之，本实验的研究结果可为施工过程中的浅埋矩形顶管群顶推力的预测提供有益的参考，并建议顶管群施工过程中应充分考虑施工砂浆比例的选择，以及排水技术的引入，以准确预测顶推力，以提高施工质量。

大断面矩形顶管施工技术重难点分析摘要：目前，我国的科技发展十分迅速，大断面矩形顶管法施工易产生地面及管线沉降、顶管机姿态控制困难以及顶管机整体易后退等难题。

文章介绍了深圳市城市轨道交通9号线通过滨河大道范围顶管法施工方法，顶管通道外空尺寸为7.7×4.3m，内净空尺寸为6.5×3.3m，为目前全国较大断面矩形顶管，对方案实施过程进行剖析并制定了相应的应急措施。

关键词：大断面矩形顶管；施工技术；重难点分析引言顶管技术由于断面利用率大、覆土浅、施工成本低等优点，近年来被广泛地用于城市交通人行地道、地下共同沟、轨道交通区间隧道施工。

目前，小断面（3m×5m左右）矩形顶管隧道，主要应用于共同沟、电力隧道、水利隧道以及小型地下通道、地铁车站出入口等建设，技术水平已经相当成熟；但大断面（5m×9m左右）矩形顶管隧道在国内应用较少，尤其是大断面（7.5m×10.4m）的矩形顶管隧道，因存在顶管顶进施工技术、地面沉降控制、管节制作运输等诸多困难，之前尚无应用先例。

本文结合郑州市中州大道下穿隧道工程，详细介绍了大断面矩形顶管掘进施工的关键技术。

1概述顶管法是一种类似于盾构法的地下工程非开挖管道铺设技术，采用顶管掘进机成孔，将预制成形的管道从顶进工作井顶入，形成连续衬砌结构的管道铺设技术。

整个控制系统以土压平衡为工作原理，通过大刀盘及仿形刀对正面土体的全断面切削，通过注入土体改良泥浆加强土体稳定性，改变螺旋机的旋转速度及顶进速度来控制排土量，使土压仓内的土压力值稳定并控制在所设定的压力值范围内，从而达到开挖切削面的土体稳定。

2顶进施工关键点的控制2.1掘进机进、出洞施工技术2.1.1顶管出洞段施工顶管机顶出洞圈至顶管机切口距工作井6m范围为出洞段。

顶管的出洞过程即为搅拌桩内拔除H型钢和顶管机头经过出洞段加固区并进入原状土体的过程。

在洞圈内的H型钢全部拔除后，应立即开始顶进机头，由于正面为全断面的水泥土，为保护刀盘，顶进速度应放慢。

浅埋矩形顶管群密贴施工的顶推力分析研究最近，随着绿色建筑在国际上越来越受到重视，节能减排技术也受到了越来越多的关注。

矩形顶管群在国内外建筑工程中应用越来越广泛，但受结构复杂、微观贴面问题和力学影响等因素影响，施工过程中多数会出现局部顶部推力明显变大的情况，对施工进度带来的影响越来越受到重视。

为了更好的解决和控制顶推力，需要深入了解矩形顶管群施工过程中推力的变化情况，有助于提高施工效率和节省施工成本。

针对上述问题，本文以《浅埋矩形顶管群密贴施工的顶推力分析研究》为题，对浅埋矩形顶管群密贴施工的顶推力进行了分析研究，实验采用正交试验设计，探索了施工条件、施工面积与施工过程顶推力之间的关系。

研究表明，矩形顶管群施工过程中的顶推力随施工条件的不同而发生变化，特别是在施工面积大于500 m2时，推力变化明显，且其增加幅度较大，对施工进度带来的影响较大，为此，应在施工前对施工推力进行预测，并定制合理的施工方案，以提高施工效率。

研究表明，矩形顶管群施工过程中的顶推力主要受施工条件、施工面积和现场施工环境等因素的影响。

其中，施工条件是施工过程中顶推力增加最大的原因，其次是施工面积，施工面积变化对施工顶推力的影响大于施工条件，尤其当施工面积大于500 m2时，推力增加幅度较大，施工效率大大降低。

此外，现场施工环境也会影响施工过程中的顶推力变化，例如，湿度较高的环境中，施工表面的黏结剂和局部结构的准备都会受到影响，有可能会增加施工过程中的推力，进而影响施工效率。

因此，应当及时采取措施，改善现场施工环境，更好地控制矩形顶管群施工过程中的顶推力。

基于上述研究，本文提出采用正交试验设计方法，对施工条件、施工面积与施工过程顶推力之间的关系进行系统分析，以期获得更精确的分析结果。

此外，还需要改进现有施工技术，加强贴面、结构设计和施工过程控制，以降低施工过程中的顶推力变化，从而提高施工效率。

最后，本文根据上述研究结果提出了相关的施工建议，以帮助施工现场更好地解决矩形顶管群施工过程中的推力问题。

复杂工程条件下浅埋矩形大断面顶管关键技术与应用研究金华;马西峰;赵立锋;孙广臣
【期刊名称】《铁道标准设计》
【年(卷),期】2016(060)011
【摘要】南京地铁3号线新庄站3号出入口通道采用大断面矩形顶管施工技术，在复杂地质及环境条件下施工难度大。

顶管施工区段主要处于淤泥质黏土、粉土及冲积-洪积粉细砂地层，地下水丰富且承压水头高，在掘进中易产生排土不畅或造成砂层固结以及顶管进出洞施工风险较高等问题，对周边建(构)筑物及管线保护要求高，交通疏解难度大且管线迁改工期长。

通过周密的现场调查研究，在顶管机选型、顶进参数与姿态控制、渣土改良、环境监测等方面采取一系列科学有效的关键技术措施，逐一攻克各个工程技术难点，确保工程的如期贯通。

【总页数】6页(P90-95)
【作者】金华;马西峰;赵立锋;孙广臣
【作者单位】南京地铁建设有限责任公司，南京 210000;南京地铁建设有限责任公司，南京 210000;南京地铁建设有限责任公司，南京 210000;中南大学土木工程学院，长沙 410075; 中南林业科技大学土木工程与力学学院，长沙 410007【正文语种】中文
【中图分类】U455.4
【相关文献】
1.大断面矩形顶管复杂工况下斜交进洞施工关键技术 [J], 陶涛
2.复杂条件下浅埋矩形隧道围岩压力的极限分析 [J], 黄正明
3.复杂地质条件下大断面矩形板桩施工关键技术 [J], 韩爱兵;吴超美;尤洪祖;肖灯勇
4.超大断面矩形顶管浅埋过河施工技术 [J], 韩建东
5.超大断面矩形顶管浅埋过河施工技术 [J], 韩建东
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复杂环境下城市主干道浅覆土下穿大截面矩形顶管施工工法一、前言在城市主干道的建设和维修中，如果遇到复杂的地下环境，比如存在多层地下管线和设施的情况下，传统的开挖法施工往往会造成严重的交通阻塞和地下管线破坏的问题。

为了解决这些问题，浅覆土下穿大截面矩形顶管施工工法应运而生。

该工法通过在城市主干道地表上铺设临时建筑物，然后从一侧挖掘出一条矩形顶管通道，再将顶管逐段推进，最终完成地下管线的铺设。

本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、施工原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。

二、工法特点浅覆土下穿大截面矩形顶管施工工法具有以下几个特点：1. 适应性强：该工法适用于各种复杂地下管线和设施的场景，包括通信光缆、电缆、给排水管道等。

2. 施工周期短：相比传统的开挖法施工，该工法的施工周期更短，可以大幅度减少对交通的影响。

3. 施工质量好：采用矩形顶管的方式进行施工，可以保证管道的平整度和直线度，提高施工质量。

4. 环境友好：由于该工法不需要大规模的开挖，可以减少对周围环境的破坏和污染。

三、适应范围浅覆土下穿大截面矩形顶管施工工法适用于以下场景：1. 地上有公共设施密集的区域，如市中心、商业区等。

2. 地下存在多层复杂管线，对地下的管线有要求的区域。

3. 施工时间紧迫，需要尽快完成施工的区域。

四、工艺原理浅覆土下穿大截面矩形顶管施工工法的原理是：通过在地表上建设临时建筑物，保护地面上的管线和设施。

然后从一侧挖掘出矩形顶管通道，将矩形顶管段逐段推进，同时进行地下管线的铺设。

在推进过程中，通过控制推进速度和排土方式，保证施工质量和安全。

五、施工工艺施工工法主要分为以下几个阶段：1. 建设临时建筑物：在地表上建设临时建筑物，保护管线和设施。

2. 挖掘矩形顶管通道：从一侧开始挖掘出矩形顶管通道，保证通道的平整度和直线度。

3. 矩形顶管推进：将矩形顶管逐段推进，同时进行地下管线的铺设。

矩形顶管施工的研究与应用【摘要】：文章着重介绍矩形顶管施工的研究与应用现状，简要说明了大截面矩形顶管在施工过程中的应用情况，并对矩形顶管的未来进行展望。

【关键词】：矩形顶管；施工技术1. 概述近几年来，随着市政建设的高速发展特别是双层隧道、过街人行地道、地铁车站的进出口的联通道、城市地下管线共同沟、引水和排水管道工程等这类地下隧道工程的发展，加上隧道掘进技术的日益提高，许多地下结构的断面尺寸越做越大，同时为了提高地下空间的利用率和节约成本，往往把断面形式做成矩形，这些都为矩形顶管的应用创造了时机和条件。

矩形顶管的研究对于进一步的城市建设具有重要意义，并有十分广阔的应用前景。

2. 矩形顶管施工的发展与应用世界上最早的顶管法隧道是1826年开始建筑的英国伦敦穿越泰晤士河底的公路隧道，隧道断面为11．4m×6．8m 的矩形，由于采用人工挖掘方法，隧道掘进了18年才完工。

由于圆形隧道衬砌结构具有受力均匀、内力较小的优点，而且施工性能又较好，故在此后的100余年内，几乎所有的隧道断面全都是圆形的。

20世纪60年代末，日本和欧洲一些国家开始研究矩形顶管技术，尤其以日本发展的比较快。

20世纪70年代初，矩形顶管技术首次成功运用于日本东京的地下联络通道中。

我国在这个领域研究和应用起步较晚，90年代初上海隧道股份研究所开始对矩形顶管的切削工具、正面的土压力平衡方式、出土方式、顶进系统及其配套系统进行研究，并于1998 年在上海地铁2 号线东昌路至陆家嘴越江隧道的旁通道施工中进行了工业性试验。

1999年4月，上海地铁2号线陆家嘴站5号出入口矩形通道施工采用上海隧道施工技术研究所自行研制的3．8 m×3．8 m 矩形刀盘式土压平衡顶管机，在两个月时间内完成了两条隧道的推进，工程质量优良，并确保了在施工期间路面交通的正常使用和地下管线的安全。

2006年4月，上海地铁6号线浦电路站3号出入口矩形通道施工采用目前截面最大的矩形顶管机，顶管机截面尺寸为4360mm×6240mm,长度为5200mm。

大断面矩形隧道顶管顶进施工技术要点1. 引言1.1 什么是大断面矩形隧道顶管顶进施工技术要点大断面矩形隧道顶管顶进施工技术是指在大断面矩形隧道工程中，采用顶管顶进施工方法来完成顶部结构的建造。

顶管顶进施工技术是一种先进的隧道施工技术，能够提高施工效率，减少施工风险，保证工程质量。

隧道顶管顶进施工技术要点包括施工前的准备工作、隧道顶板支护结构、顶管进场方式、顶管安装和预应力张拉、顶进施工的质量控制等内容。

这些要点在大断面矩形隧道的施工过程中起着关键作用，直接影响着整个工程的顺利进行和最终质量的保证。

通过对大断面矩形隧道顶管顶进施工技术的深入了解和研究，可以有效地提高隧道工程施工的效率和质量，实现工程的安全、快速、高质量完成。

熟练掌握大断面矩形隧道顶管顶进施工技术要点是每一个隧道工程施工人员必备的基本能力。

2. 正文2.1 施工前的准备工作施工前的准备工作是大断面矩形隧道顶管顶进施工过程中至关重要的一步，它直接影响到后续施工的顺利进行以及工程的质量和安全。

施工前需要进行详细的方案设计和施工图纸编制。

这些设计图纸包括隧道的结构设计、顶管的尺寸和布置、支护结构的设计等内容，确保施工过程中能够按照正确的方案进行施工。

需要对施工现场进行充分的勘察和打桩作业。

施工人员需要对地质条件、地下水位、地下设施等情况进行详细的调查和分析，以确保隧道的稳定性和安全性。

施工前还需要进行材料准备和设备调试工作。

这包括顶管的制造和运输、预应力钢束的加工、顶管安装和张拉设备的调试等工作，确保施工过程中能够顺利进行。

施工前还需要进行相关人员培训和安全检查工作。

施工人员需要具备相关的专业技能和安全意识，以确保施工过程中安全可靠。

需要对施工现场的安全设施进行检查和设置，确保工程安全进行。

2.2 隧道顶板支护结构隧道顶板支护结构是大断面矩形隧道顶管顶进施工中至关重要的一环。

支护结构的设计与施工直接影响到隧道的整体稳定性和安全性。

常见的隧道顶板支护结构包括钢支撑、锚索、预应力杆、钢筋混凝土梁等。

复杂环境下城市主干道浅覆土下穿大截面矩形顶管施工工法复杂环境下城市主干道浅覆土下穿大截面矩形顶管施工工法一、前言城市主干道的建设和改造常常需要进行下穿道路施工，而在复杂环境下，往往会面临土层复杂、地下管线密集等问题。

为解决这一难题，浅覆土下穿大截面矩形顶管施工工法应运而生。

二、工法特点浅覆土下穿大截面矩形顶管施工工法具有以下特点：1. 结构简单：顶管采用大截面矩形形式，能够满足较大断面需求，同时结构简单，易于制作和施工。

2. 适应性强：该工法适应范围广，可用于不同类型的土壤和地质条件。

3. 施工效率高：采用机械化施工，减少人工搬运，提高施工效率。

4. 施工安全可靠：采用分段施工和预压力法施工，能够有效控制施工过程中的变形和沉降，确保施工安全可靠。

三、适应范围该工法适用于具有以下条件的工程：1. 道路交通压力大，无法使用传统开挖施工方法的情况。

2. 土质较软或地下水位较高的地区。

3. 地下管线密集的地方，无法进行开挖或挖掘深度有限的情况。

四、工艺原理浅覆土下穿大截面矩形顶管施工工法主要依据以下原理进行设计和施工：1. 分段施工原理：将大截面矩形顶管加工成多个小段，通过顶推法逐段推进，降低施工的难度和风险。

2. 预压力法原理：在推进过程中，通过施加预压力来控制顶管与土壤的相互作用，减小顶管沉降和变形。

3.排水和地基处理原理：对周围土壤进行必要的排水和地基处理，以保证施工过程的稳定和安全。

五、施工工艺1. 确定施工方案：根据实际情况确定顶管的断面形状和尺寸，制定施工时间和施工步骤。

2. 地面准备工作：进行道路封闭和交通调整，清理施工现场并进行防护措施。

3. 预留检修口：根据设计要求，预留顶管的检修口以便日后维护和检修。

4. 顶管制作和预压力施工：将大截面矩形顶管分段制作，然后采用顶推法逐段推进，同时施加预压力来保证施工安全。

5. 管道连接和防水处理：将各个顶管段进行连接，并进行必要的防水处理以防止水浸入顶管内部。

大断面矩形隧道顶管顶进施工技术要点随着城市化进程的加速，越来越多的地下管廊纷纷展开进度。

其中，大断面矩形隧道顶管顶进施工技术逐渐被广泛应用，既可以提高施工效率，又可以减少对地面交通的影响。

下面，我们就来探究一下大断面矩形隧道顶管顶进施工技术的要点。

一、施工前的准备工作1.确定施工方案在施工开始前，需要制定一个详细的施工方案，明确施工步骤、施工工具等细节。

同时，还需要考虑一些特殊情况的处理方式，例如不同地质情况下的处理方法以及天气突变时的应对策略等。

2.上下游临时支撑为了确保施工的安全性以及顺利完成，需要制定上下游临时支撑的方案，以确保施工过程中的稳定性。

3.顶板支撑体系顶板支撑是大断面矩形隧道顶管顶进施工的重要环节。

在施工开始前，需要事先设计好顶板支撑体系，并在现场进行试验，以确定其合理性和稳定性。

二、顶管顶进施工工艺1.锚杆钻孔锚杆钻孔是顶管顶进施工的第一步。

其目的是开凿出以顶端为主的孔洞，用于支撑管道的施工。

在钻孔时，需要钻出合适的直径以及合适的深度，以确保锚杆的固定性。

2.锚杆布设施工人员需要根据预定的钻孔坐标点，安装好预埋件。

在此过程中，需要保持水平度和坐标点的准确性，以确保布设的准确性和稳定性。

3.立管架设立管是顶管施工时显得不可少的工具。

施工人员需要根据预定的方案，采用合适的立管技术，将立管置于孔洞中，并确保其间距和总数的准确性。

4.头板架设头板架设是管道施工中的关键环节，其作用是在施工过程中固定管道并保持其位置不变。

在头板架设之前，需要对管道位置和方向进行检测和校正，确保其符合预定的安装要求。

同时，还需要保证头部板的稳定性，以确保施工效果的可靠性。

5.管道镶嵌管道镶嵌是顶管顶进施工的最后一步。

在此过程中，需要按照预定的步骤，将管道逐步敲碎并逐步镶嵌至孔洞中，以完成管道的施工工作。

三、施工后的检验工作1.弯度检测管道弯度是大断面矩形隧道顶管顶进施工工艺中的难点之一。

在施工时，需要对管道弯度进行严格的控制和检测，以确保管道在干扰物的弯角下保持其原本的弯曲度。