浅埋大截面矩形顶管施工技术研究
超大断面矩形顶管浅埋过河施工技术
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
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
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
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
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
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
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
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。
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一、工程概况—科研背景
顶 进 方 向
菊华站总平面图
一、工程概况—科研背景
A2号出入口顶管穿越位置关系图
一、工程概况—科研背景
B号出入口顶管穿越位置关系图
一、工程概况—科研背景
工程难度分析
➢本工程顶管位于彩云北路与金马路交叉路口，地下管线类型多样且集中在道路两旁， 顶管穿越高架桥桩基础，控制高架桥基础沉降及位移为施工重中之重； ➢本工程采用矩形顶管施工，由于覆土深度较浅，仅为约4.5~5.0m，因此控制穿越区段 地面沉降是本工程的一大难点； ➢根据 探 测 的资料，顶管施工范围内管线错综复杂，包括Φ200自来水管、10KV高压线 （入地）、Φ1400自来水、电信弱电（入地）、电缆线、Φ150消防通道等管线，顶进 中对管线的保护也是本工程的重点。
参建单位
建设单位：昆明市轨道交通四号线土建项目建设管理有限公司 设计单位：中铁二院工程集团有限责任公司 监理单位：北京铁研建设监理有限责任公司 施工单位：中铁xx集团有限公司
一、工程概况—菊华站
地理位置
菊华站位于官渡区菊华立交桥与昆河米轨黑土凹站东侧，贵昆路与金马路 丁字路口处昆河米轨下方，横跨金马路
参建单位
建设单位：昆明市轨道交通四号线土建项目建设管理有限公司 设计单位：中铁二院工程集团有限责任公司 监理单位：北京铁研建设监理有限责任公司 施工单位：中铁xx集团有限公司
一、工程概况—菊华站
菊华站平面图
换乘厅及1号风亭组
C号出入口及2号风亭 组
A2号出入口
B号出入口
一、工程概况—科研背景
科研背景情况 ➢昆明市轨道交通4号线菊华站位于官渡区昆河米轨黑土凹站东侧，贵昆高架北侧，彩 云北路与金马路丁字路口处，横跨金马路。其中A2、B号出入口位于车站南侧，下穿彩 云北路及贵昆路高架，伸向马路对面。 ➢由于彩云北路交通繁忙且地下管线众多，不具备开挖施工的条件，综合考虑环境、人 流疏散需要以及管线搬迁难度、工期等因素，A2、B号出入口均采用6.9m×4.9m矩形顶 管法施工。 ➢顶管通道净尺寸为6.0m×4.0m，采用6.9m×4.9m多刀盘土压平衡式矩形顶管机掘进施 工。A2号出入口顶进长度46m，覆土深度约4.5m，顶进方向由东北向西南推进；B号出 入口顶进长度53m，覆土深度约5.0m，顶进方向由西南向东北推进，采用站内接收方式 进行接收。 ➢主要地下管线主要分布在彩云北路和金马路道路两侧，穿越顶管段的管线主要有： Φ1400给水管、Φ400给水管、Φ800排水管、电信管等。 ➢顶管穿越彩云北路上方又有高架桥横穿，顶管与周边环境复杂。
设计概况
菊华站设计长度为360.6m，标准断宽28.9m，总建筑面积约22374㎡。设有3个 出入口，2个消防专用出入口，2组风停组和一个换乘厅（通往6、8号线）。主体基坑 深度18.15米，围护结构采用1000mm厚地下连续墙，附属结构基坑深度10.2米，附 属围护结构采用钻孔灌注桩结合三轴水泥搅拌桩。菊华站为地下二层侧式车站，采用 明挖顺做法施工。
➢第一部分
工程概况
一、工程概况
菊花村站
菊华站
图例
■— 五华、高新区工点 ■— 盘龙区工点 ■— 官渡区工点 ■— 经开区工点 ■— 呈贡区工点
◆ 昆明市轨道交通4号线是国家财政部第二批PPP示范项目，昆明市第一个PPP 模式轨道交通项目。我单位承xx程为昆明市轨道交通4号线土建6标段，包含菊 花村站和菊华站两座地铁车站土xx作。
汇报内容
➢第二部分
矩形顶管工艺介绍
二、矩形顶管工艺介绍
顶管顶进工艺图
测量放样 安装机架、后靠、主顶装置
设备调试 顶管进洞 顶管顶进 吊放垫块或管节 顶进测量 顶管机出洞 顶管机分解、吊出接收井 浆液置换 拆除管内设备、嵌缝、清理、接头处理
施工工艺流程图
二、矩形顶管工艺介绍
管节预制 管节外形尺寸为6.9m×4.9m，管壁厚为0.45m，长度为1.5m，单节重约37t。
一、工程概况—科研立项
科研立项
通过对本工程顶管施工难度的识别分析，结合目前公司尚无类似施工项目，且顶管 技术在工程项目运用越来越广泛，我项目决定对此顶管工程进行探究，形成一套指导性 资料，对顶管工程项目进行较全面的认知。
课题主要从以下几点进行研究： （1）顶管施工对土体和管线扰动特性分析； （2）复杂环境下大断面顶管关键施工技术研究； （3）矩形顶管施工对既有桥桩基础影响分析及安全控制技术。
二、矩形顶管工艺介绍
基座、导轨、后靠、千斤顶的安装
顶管机的安装
二、矩形顶管工艺介绍
顶管机刀盘的安装 液压系统及注浆系统安装
顶管机的安装 螺旋出泥机的安装
顶管始发、顶进及贯通
二、矩形顶管工艺介绍
顶管始发
顶铁安装
管节安装
顶进测量
顶进控制
通道贯通
搅拌出土
管节顶进
汇报内容
➢第三部分
研究工作计划
三、研究工作计划
昆明市轨道交通4号线土建6标浅埋大截面矩形顶管施 Nhomakorabea技术研究
中铁xx集团有限公司 2019年9月
汇报内容
➢第一部分 ➢第二部分 ➢第三部分 ➢第四部分 ➢第五部分 ➢第六部分 ➢第七部分
工程概况 矩形顶管工艺介绍
研究工作计划 人员（单位）分工 技术创新指标策划及部署
科研经费详细预算 当前进展情况
汇报内容
一、工程概况—菊花村站
地理位置
菊花村站位于昆明市官渡区昆河米轨与金汁河交叉口处昆河米轨下方
设计概况
菊花村站设计长度189.6m，标准段宽19.9m，总建筑面积12090㎡，设4个出入口 （1个为预留），2组风亭。主体基坑深度19.75米（端头井局部深22米），围护结构 采用1000mm厚地下连续墙，附属结构基坑深度10.3米，附属围护结构采用钻孔灌注 桩结合三轴水泥搅拌桩。菊花村站为地下二层岛式车站，采用明挖顺做法施工。
➢ 2019.08-2019.11月 完成现场试验部分工作
➢ 2019.09-2020.03月 完成理论及数值模拟工作
➢ 2020.04-2020.12月 完成论文、工法及专利报审工作
➢ 2020.12月
完成项目结题并开展申报工作
三、研究工作计划
➢ 科研工作地点： 云南省昆明市官渡区； ➢ 研究工作期限： 2019年8月1日～2020年12月31日； ➢ 研究工作进度：根据施工进度，及时进行科研工作，2020年12月31日