城市地下过街通道大截面矩形顶管施工工法
前言：
城市地下过街通道的建设是为了方便行人和交通工具的通行，解决城市交通拥堵问题。在施工过程中，矩形顶管施工工法成为一种常用的技术手段。本文将介绍这种施工工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及相应的工程实例，以提供参考和指导。
一、工法特点：
矩形顶管施工工法是一种适用于大截面地下通道的施工方法，其特点包括：施工速度快、质量可控、适应性强、成本较低、适合各种地质条件等。
二、适应范围：
矩形顶管施工工法适用于大截面地下过街通道的建设。无论是较长的路段还是窄小的街道，都能够灵活应用这种工法。同时，它也适应于不同类型的土层，包括软土、淤泥、砂质土等。
三、工艺原理：
矩形顶管施工工法通过推进机械将顶管一环一环地推入地下，然后将砌体放入空心的顶管内，并固定在顶管上。在推进的过程中，采用的是管内注浆支护的方法，以确保施工工艺的安全可靠。
四、施工工艺：
矩形顶管施工的工艺分为预制及推进两个阶段。首先，在地面上预制好顶管，并进行检验和试验，确保其质量合格。然后，利用推进机械将顶管一环一环地推进到地下，同时进行管内注浆支护。最后，将砌体放入顶管内，并进行固定。
五、劳动组织： 矩形顶管施工工法需要有专业的工程人员进行组织和指导。在劳动组织上，需要合理划分施工区域，明确各个工作岗位的职责和任务。同时，还需要保证施工人员的安全和安全生产的管理。
六、机具设备：
矩形顶管施工需要使用推进机械、注浆设备、砌体安装设备等。这些机具设备的选择要在考虑施工效率和施工质量的基础上进行，同时也要根据具体工程的情况来确定。
七、质量控制：
在矩形顶管施工过程中，质量控制是非常重要的。首先，需要对预制的顶管进行质量检验，并进行试验验证其性能。其次，在施工过程中，要进行工艺流程控制，确保施工质量和安全。最后，对施工成果进行质量检查和验收，保证项目的质量达到预期要求。
地下顶管施工技术
一、工作井及布置
工作井（有的称为工作坑或基坑），按其作用分为顶进井（始发井）和接收井两种。顶进井是安放所有顶进设备的场所，也是顶管掘进机的始发场所，是承受主顶油缸推力的反作用力的构筑物，供工具管出洞、下管节、渣土运输、材料设备吊装、操纵人员上下等使用。在顶进井内，布置主顶千斤顶、顶铁、基坑导轨、洞口止水圈以及照明装置和井内排水设备等。在顶进井口地面上，布置行车或其他类型的起吊运输设备。接收井是接收顶管机或工具管的场所，与始发井相比，接收井布置比较简单。在多段顶管情况下，中间的工作井既是顶进井又是接收井。
1）工作井的形式
工作井按其形状分，有矩形、圆形、腰圆形（两端为半圆形，中间为直线形）、多边形等几种，其中以矩形为多；按其结构分，有钢筋混凝土井、钢板桩井、瓦楞钢板井等；按其构筑方法分，有沉井、地下连续墙井、钢板桩井、混凝土砌块（或砖）井等。下面按构筑方法进行介绍。
（1）沉井
沉井是先在地面上工作井的位置按设计的井壁（圈）规格构筑钢筋混凝土井壁（圈），然后挖掘井内的土方。随着土方的挖出，井壁在井口不断接长，并在自重作用下自动下沉，直到预定深度。
（2）地下连续墙井
先在地下一定深度范围内用地下连续墙围成一个矩形（或圆形）井，同时处理单幅墙体与墙体之间的接缝，使其不透水，最后将井内的土挖去，加上支撑和浇筑钢筋混凝土底板等。
（3）钢板桩井
钢板桩是一种常用的基坑围护形式。根据其横断面形状，可以分为普通钢板桩和拉森钢板桩两种。普通的钢板桩即为槽钢，拉森钢板桩与普通钢板桩不同：一是断面形状不同；二是拉森钢板桩的边缘有一个燕尾槽，相邻两块拉森钢板桩的燕尾槽相嵌，可以做到密不透水。
（4）砌筑井 采用混凝土砌块或大型钢筋混凝土弧板或砖进行砌筑，施工时一边挖土一边砌筑。土质较好、深度不大时，也可一次挖到底再进行砌筑，必要时也可进行简易的支护。
2）工作井的选择
（1）工作井的位置选择
矩形顶管技术方法介绍
矩形顶管技术是一种用于地下工程中的管道施工方法，用于建设地下道路、通道、管线等。
矩形顶管技术主要包括以下几个步骤：
1. 首先，根据工程需要，在地面上开挖一个起点井和终点井。起点井用于启动顶管机械，终点井用于收集和取出顶管机械。
2. 在起点井中安装顶管机械，顶管机械通常由掌握机械、支撑结构和推进装置组成。掌握机械负责控制顶管的位置和方向，支撑结构用于保持顶管的稳定，推进装置用于推动顶管向前推进。
3. 顶管机械将顶管迅速推进到地下。推进过程中，顶管会剥离出地层并将其推到地面上。这样，顶管就可以在无需挖掘大量土方的情况下沿着地下推进。
4. 当顶管推进到终点井时，顶管机械将被取出。此时，顶管已经完整地连接起了起点井和终点井，形成了一条连续的管道。
矩形顶管技术的优点主要有：
- 高效快速：顶管施工速度快，可以在较短时间内完成大量的地下工程。
- 环境友好：采用顶管技术可以减少地表开挖，减少对周围环境的影响。
- 适用性广泛：矩形顶管技术适用于各种地质条件和管线布置要求的地下工程。
- 施工安全：顶管机械可以实现无人操作，减少操作人员的风险。
然而，矩形顶管技术也有一些限制：
- 顶管机械的尺寸受限：由于机械本身的尺寸限制，顶管的直径和长度有一定的限制。
- 地质条件的限制：顶管施工受地质条件的限制，如存在较大的岩石或泥水地层等情况。
- 工程造价较高：相比传统的开挖施工方法，顶管技术的设备和人工成本较高。
综上所述，矩形顶管技术是一种高效快速、环境友好的地下施工方法，但需要根据具体工程条件和需求来选择其适用性。
顶管法施工技术
5.1 顶管法施工的概念
顶管法是指隧道或地下管道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时采用的一种暗挖式施工方法。
顶管法属于非开挖施工,是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术,它不需要开挖面层就能穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。顶管法施工工序是:在工作坑内借助顶进设备产生的顶力克服管道与周围土壤的摩擦力,将管道按设计坡度顶入土层中,并运走土方。一节管道顶入土层中后,接续顶进第二节管道,这样依序顶入各节管道,做好接口,建成涵管。其原理是借助主顶油缸、管道间及中继间等推力,把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推进到接收坑内吊起。管道紧随其后,埋设在两坑之间,以实现非开挖敷设地下管道。顶管法施工原理见图5.1。
图5.1 顶管法施工原理示意图
5.2 顶管法施工技术发展史
顶管法施工是继盾构法施工之后发展起来的地下管道施工方法,最早应用于1896年美国北太平洋铁路铺设工程,已有百年历史,20世纪60年代在世界各国推广应用,1970年,德国汉堡下水道混凝土顶管,直径2.6m,一次最大顶进距离1200m,为国外首次最大顶距。近20年,日本研究开发土压平衡、水压平衡顶管机等先进顶管机头和工法。
20世纪50年代中国从北京、上海开始试用。1986年,上海穿越黄浦江输水钢质管道,应用计算机控制,激光导向等先进技术,单向顶进距离1120m,顶进轴线精度:(-150,+150)mm,上下(-50,+50)mm。1981年,浙江镇海穿越甬江管道,直径2.6m,单向顶进581m,采用5只中继环,上下左右偏差(-10,+10)mm。1997年,中国上海黄浦江上游引水工程长桥支线钢管顶管,直径3.5m,一次最大顶进距离为1743m,创造了钢管顶管世界纪录。2001年,中国浙江嘉兴污水钢筋混凝土顶管,直径2m,一次最大顶进距离为2050m,创造了混凝土顶管世界纪录。
