世界最大尺寸矩形頂管掘進(jìn)機(jī)在國(guó)內(nèi)完成首推

由上海城建隧道股份公司設(shè)計(jì)研發(fā)的超大矩形頂管掘進(jìn)機(jī)在鄭州緯四路下穿中州大道隧道接收井準(zhǔn)確進(jìn)洞，圓滿完成我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)超大頂管裝備在中原大地的“處女航”。鄭州緯四路下穿中州大道，隧道位于鄭州市鄭東新區(qū)和中心城區(qū)分界線中州大道下方，采用矩形頂管機(jī)施工，施工過(guò)程中存在著大斷面、長(zhǎng)距離頂管頂進(jìn)等技術(shù)難題，并且在頂進(jìn)過(guò)程中還將穿越各類復(fù)雜的地下管線，工程難度較大、風(fēng)險(xiǎn)較高。

值得一提的是，此次擔(dān)任隧道掘進(jìn)任務(wù)的矩形頂管掘進(jìn)機(jī)“中州一號(hào)”尺寸為世界之最，已申請(qǐng)多項(xiàng)國(guó)家專利和發(fā)明專利，或?qū)⑼苿?dòng)我國(guó)城市地下空間開發(fā)技術(shù)再上新臺(tái)階。

方腦袋大智慧——自主研發(fā)超大地下工程設(shè)備啟航

“中州一號(hào)”外徑達(dá)7.5 m×10.4 m，上海城建隧道股份在“中州一號(hào)”的設(shè)計(jì)中借鑒了許多大型盾構(gòu)的設(shè)計(jì)理念，使得它能夠應(yīng)對(duì)開挖面積和配套設(shè)備能力的幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。

有別于盾構(gòu)掘進(jìn)技術(shù)，頂管技術(shù)是指頂管機(jī)頭切削土體，后方由千斤頂頂進(jìn)管節(jié)，頂進(jìn)一定距離后，千斤頂回縮，在工作井內(nèi)裝入新的管節(jié)，再頂進(jìn)，如此重復(fù)，直到機(jī)頭到達(dá)接收井。相比圓形隧道，矩形隧道具有空間利用率高的優(yōu)勢(shì)，特別適用于下穿隧道和出入口通道等工程。上海城建隧道股份作為國(guó)內(nèi)首個(gè)采用矩形頂管施工的企業(yè)，曾采用自行研制的土壓平衡矩形頂管打通我國(guó)首條矩形隧道——上海地鐵二號(hào)線陸家嘴站5號(hào)出入口工程，在矩形隧道施工領(lǐng)域具有極為超前的技術(shù)與豐富的經(jīng)驗(yàn)。

作業(yè)周期更可控、施工面積大瘦身——未來(lái)成為中國(guó)隧道工程新裝備

中州大道工程是國(guó)內(nèi)第一次采用大斷面頂管進(jìn)行長(zhǎng)距離頂進(jìn)，對(duì)施工過(guò)程中地面沉降控制、頂管姿態(tài)控制和頂管頂力控制提出了新的挑戰(zhàn)，得到了鄭州市政府的高度重視和支持。

為了提升掘進(jìn)效率、降低施工風(fēng)險(xiǎn)，此臺(tái)頂管采用了1個(gè)主心大刀盤外加4個(gè)偏心刀盤的創(chuàng)新組合方式，形成全斷面切削，使刀盤切削泥土的效率大幅提升，并減小了對(duì)地面的擾動(dòng)。同時(shí)，還采用了自動(dòng)壓注減阻泥漿等一系列舉措，確保頂管的順利頂進(jìn)，優(yōu)質(zhì)、安全、快速地完成了建設(shè)工期節(jié)點(diǎn)。

矩形斷面能節(jié)約35%以上的地下空間，還可以大大減小隧道的埋深，提高淺層地下空間的利用率。此外，矩形頂管技術(shù)不需要進(jìn)行大面積的開挖作業(yè)，大大減少了施工占地面積。所以，雖然鄭州中州大道的底下正進(jìn)行世界上最大、最長(zhǎng)的矩形隧道工程，但地面上的交通仍然暢通無(wú)阻。

隧道建成后將疏解金水路、黃河路和農(nóng)業(yè)路東西方向的交通壓力，解決目前鄭東新區(qū)與中心城區(qū)之間連接通道較少的瓶頸問(wèn)題，分流鄭州各路段道路交通量，完善區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，改善區(qū)域整體交通環(huán)境，有效推動(dòng)鄭州市社會(huì)、經(jīng)濟(jì)綜合發(fā)展。

讓城市生活更美好——中國(guó)地下工程建設(shè)能力上新臺(tái)階

矩形頂管技術(shù)可廣泛應(yīng)用于城市地下立交、地下快速路主線及其匝道、過(guò)街人行通道和地下共同管溝、小區(qū)地下車庫(kù)等地下空間利用項(xiàng)目，甚至可以期待通過(guò)一些輔助措施，實(shí)現(xiàn)地鐵車站本體的非開挖建設(shè)。

從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看，矩形盾構(gòu)由于具有較強(qiáng)的曲線施工能力、更好的淺覆土適應(yīng)能力，矩形頂管技術(shù)也可以作為矩形盾構(gòu)的有益補(bǔ)充，上海城建隧道股份正在上海市國(guó)資委和經(jīng)信委的強(qiáng)力支持下推進(jìn)系統(tǒng)化技術(shù)研究。

據(jù)悉，“中州一號(hào)”設(shè)計(jì)時(shí)就考慮過(guò)改裝為矩形盾構(gòu)，只要隧道襯砌設(shè)計(jì)理論成熟，在短時(shí)間內(nèi)即可改裝完畢。屆時(shí)，地下工程大斷面非開挖技術(shù)將登上一個(gè)新的臺(tái)階，城市建設(shè)“大開挖”的現(xiàn)象將會(huì)減少，城市生活將變得更美好。