2.4矩形隧道工程試驗
2.4.1試驗工程概況試驗工程位于上海南匯縣航頭地區(qū)，頂進(jìn)距離為60m，覆土深度為6.45m.距離頂進(jìn)軸線北側(cè)10m處有條小河，南側(cè)10m處是場內(nèi)鋼筋混凝土主干道路，見圖1.頂管機所穿越的土層分別為：進(jìn)出洞段是灰色淤泥質(zhì)粘土和灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土；區(qū)間段是灰色淤泥質(zhì)粘土和灰色砂質(zhì)粉土，通過工程試驗，驗證了矩形頂管機的設(shè)計選型、矩形管節(jié)選型、接頭型式和止水帶設(shè)計選型；通過采集的各種施工參數(shù)和工況記錄，研究了矩形頂管施工工法。工程試驗完成了對矩形頂管機的技術(shù)關(guān)鍵進(jìn)行試驗研究，收集了第一手的資料和數(shù)據(jù)，積累了矩形斷面隧道掘進(jìn)的實際施工經(jīng)驗。
3、矩形在城市地鐵地下人行通道的應(yīng)用1998年2月，課題組提出地鐵陸家嘴站五號出入口地道矩形頂管施工方案。上海地鐵二號線陸家嘴車站二號出入口通道需建立2條62m，內(nèi)凈尺寸3mx 3m胡矩形隧道。
3.1組合刀盤式土壓平衡頂管機的研制3.8mx 3.8m組合刀盤式土壓平衡頂管機是在2.5mx2.5m矩形頂管機研制、試驗成功的基礎(chǔ)上，針對上海地鐵二號線陸家嘴車站五號出入口地下通道工程而研制的。
3.1.1矩形地下通道掘進(jìn)機的選型結(jié)合工程情況，通過方案比選，考慮到大刀盤加仿形刀具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性好、操作簡便等特點，一致認(rèn)為工程應(yīng)采用全斷面切削土壓平衡頂管機進(jìn)行施工。組合刀盤式土壓平衡頂管機采用大刀盤及仿形刀切割土體。并擋住開挖面土體，有效防止正面土體倒塌，利用調(diào)整螺旋機的轉(zhuǎn)速及頂進(jìn)速度來控制土倉的土壓力，以保持開挖面的穩(wěn)定。為了保證管節(jié)和土體之間有一定的間隙，有利于泥漿套成環(huán)，設(shè)計中將機頭的截面尺寸設(shè)計得大于管節(jié)的截面尺寸。（機頭的外包截面尺寸3.828mx3.828m，管節(jié)外包截面尺寸3.8mx3.8m）。
3.1.2組合刀盤式土壓平衡矩形頂管機的特點頂管機主機可分成前后兩段，中間由16臺糾偏油缸連接。前后段之間的密封采用二道唇形橡膠密封圈。正面由大刀盤及四把仿形刀對土體進(jìn)行全斷面切削。由螺旋輸送機出土，調(diào)整螺旋輸送機的轉(zhuǎn)速可保持土倉內(nèi)的土壓平衡，維持開挖面的穩(wěn)定．
3.2.1矩形頂管機全斷面切削問題矩形頂管機若只有一個 大刀盤進(jìn)行回轉(zhuǎn)切削，只能做到90％左右的截面切削率，矩形頂管帆斷面內(nèi)的四個角就無法切削。針對陸家嘴地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)條件、管線、環(huán)境保護(hù)和機頭進(jìn)出洞時需穿越SMW加固層等情況，采用大刀盤對大部分的正面土體進(jìn)行切削，利用設(shè)置在刀盤后側(cè)的仿形刀切削四個角上的土體．
3.2.2矩形頂管機機頭旋轉(zhuǎn)問題對矩形頂管機機頭旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象，采用壓漿糾轉(zhuǎn)技術(shù)措施，盤正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的辦法實現(xiàn)糾轉(zhuǎn)。
3.2.3矩形頂管機機頭軸線偏差控制方法根據(jù)軸線偏差方位以及偏差量，對糾偏油缸進(jìn)行編組及控制油缸伸縮量，使前、后殼體形成一夾角，從而改變機頭方向，以達(dá)到糾偏目的。此外還可采用壓漿糾偏的辦法，達(dá)到糾偏的目的，也可將兩者結(jié)合起來進(jìn)行糾偏。
3.3矩形隧道工程施工上海市地鐵二號線陸家嘴五號出入口頂管工程，位于浦東陸家嘴金融貿(mào)易中心區(qū)。其五號出入口始發(fā)井，四號出入口為接收井，位置分布于延安東路隧道引道段南北兩側(cè)。通道由硼張度各為62.25m的平行管道組成，兩條管道凈間距為2.2m，管道坡度均為0.2％，管道頂平均覆土厚度約5.3m-通道結(jié)構(gòu)全部采用預(yù)制矩形鋼筋混凝土管節(jié)。管節(jié)外形尺寸為3 800x 3 800，壁厚為40cm，管節(jié)長度為2m.工程管節(jié)總用量為64節(jié)。
3.3.1頂進(jìn)軸線的控制軸線控制是矩形頂管頂進(jìn)的一大難題。頂管在正常頂進(jìn)施工過程中，必須密切注意頂進(jìn)軸線的控制。在每節(jié)管節(jié)頂進(jìn)結(jié)束后，必須進(jìn)行機頭的姿態(tài)測量，并做到隨偏隨糾，且糾偏量不宜過大，以避免土體出現(xiàn)較大的擾動及管節(jié)間出現(xiàn)張角。
3.3.2環(huán)境保護(hù)和沉降控制由于工程沿線將穿越陸家嘴路、延安東路隧道浦東引道段及上水管、煤氣管、雨水管、污水管、市話線、電力線等管線。其中管道頂與中450污水管、中1 000而r欠管、小800雨水管底凈距均為1m，與延安東路隧道引道段結(jié)構(gòu)底凈距為1.564m，見圖5，在頂進(jìn)過程中的地面沉降控制、實施環(huán)境保護(hù)將極為重要。
當(dāng)頂管法施工引起隧道周圍地表沉降，采用仿形刀裝置：對矩形頂管機的四個死角內(nèi)的土體切削配合大刀盤對正面土體進(jìn)行充分切削。進(jìn)行設(shè)置沉降監(jiān)測，數(shù)據(jù)反饋，調(diào)整施工參數(shù)，實施信息化施工。
控制好地面沉降，實際已形成和達(dá)到環(huán)境保護(hù)。但本工程對延安東路隧道引道段提出的沉降量控制在+10mm~-30mm之間，故必須采取保證措施控制沉降，在特定的條件下，確保隧道引道段安全。
3.3.3矩形頂管機頂進(jìn)中的控制技術(shù)（1）嚴(yán)格控制頂管的施工參數(shù)，防止超挖；（2）嚴(yán)格控制頂管頂進(jìn)的糾偏量，把“勤糾、緩糾”控制好頂進(jìn)輛線的原則，貫穿于頂進(jìn)的全過程；（3）頂進(jìn)速度不宜過陜，盡量做到均衡施工，頂進(jìn)速度控制在15mm/min左右。
?。?）頂進(jìn)施工中，必須保證持續(xù)、均勻壓漿，使出現(xiàn)的建筑空隙能迅速得到填充，確保頂管管道上部土體的穩(wěn)定。
（5）克服“背土”現(xiàn)象，除在機頭處道過壓注觸變泥漿，避免機頭“背土”現(xiàn)象發(fā)生外，還須在 頂進(jìn)過程中專門對出洞段管節(jié)上部進(jìn)行注漿，隨時填堵由于管節(jié)“背土”而出現(xiàn)的建筑空隙。
?。?）監(jiān)測控制頂管機機頭后部已建成管道的高程出現(xiàn)的“下沉”或“上浮”。當(dāng)出現(xiàn)管道下沉較嚴(yán)重時，應(yīng)對下沉部位進(jìn)行底部注漿，防止由此導(dǎo)致地面沉降。
4結(jié)束語
矩形盾構(gòu)隧道是國外在20世紀(jì)90年代開發(fā)應(yīng)用的新穎盾構(gòu)隧道技術(shù)，由于其斷面利用率大、覆土淺、施工成本低等優(yōu)點，該項技術(shù)可用于城市交通人行地道、車行地道、地下管線共同溝、引水和排水管道工程。矩形隧道工程試驗的成功，標(biāo)志著我國該項技術(shù)應(yīng)用已進(jìn)入實質(zhì)性啟動階段，它填補了我國矩形頂管施工技術(shù)的空白，為該項技術(shù)的工程應(yīng)用提供了設(shè)計依據(jù)和施工經(jīng)驗，必將具有廣闊的應(yīng)用前景。
