轨道交通隧道大断面矩形顶管施工技术探讨

轨道交通隧道大断面矩形顶管施工技术探讨

摘要：在城市轨道交通的施工作业中，尤其是针对隧道大断面矩形顶管的施工，容易出现漏浆、栽头、顶管机回缩和扭转等操作风险，影响施工技术水平的提高。基于此，本文主要分析了轨道交通中隧道大断面矩形顶管施工风险，并结合我国

轨道交通施工现状，重点探究了轨道交通隧道大断面矩形顶管施工技术的应用。

关键词：轨道交通隧道；大断面矩形顶管；施工技术

引言

近年来，由于社会经济的不断发展，城市轨道交通的建设规模越来越大，地

下空间得到了有效的开发与利用。然而，从施工技术的角度考虑，由于大断面矩

形顶管施工技术较为复杂，容易出现风险和问题。因此，相关技术人员应充分认

识到矩形顶管施工中遇到的问题，并采取合适的策略，保证隧道大断面矩形施工

有效性。

1轨道交通隧道大断面矩形顶管施工风险

1.1漏浆风险

一般情况下，轨道交通隧道大断面的施工顶管分为矩形顶管和圆形顶管，而

漏浆问题多发生在矩形顶管中。矩形橡胶密封止水圈和圆形顶管比较相对较差，

土仓和管节间隙的泥浆容易从止水圈中溢出，并携带相邻土层中的水分和泥沙，

导致原有压力发生变化，严重时可引发土体坍塌，地面陷落的风险。

1.2栽头风险

当顶管机在施工作业时，机身会有一定的重力，其自身重力由洞口门梁和始

发托架承担，此时操作环境相对稳定，不会造成太大的技术操作问题。而当顶管

机进入一段距离后，机身大部分重力由土体承受，由于土体的承重能力较弱，在

重力的作用下，容易引起底层下沉的问题，进而导致机身前提下沉、机尾部上翘

的问题，即栽头风险。

1.3顶管机回缩风险

出现顶管机回缩风险的原因在于，顶管机在初始工作阶段，机身为完全进入

土层，进而导致与土层之间的摩擦力较少，技术人员在安装管节时，由于将主顶

千斤顶收回。而此时，撑子面土体的压力对刀盘所用较大，将会导致顶管机向井

内回缩，进而引起撑子面土体坍塌，影响隧道大断面施工技术的提高。

1.4顶管机扭转风险

在轨道交通隧道大断面矩形顶管施工中，顶管机扭转的问题较为常见。扭转

问题，多发生于刀盘旋转切割土体施工中，由于土体的反作用力较大，使顶管机

发生方向扭转。在实际的施工现场，由于矩形顶管刀盘旋转与圆形顶管有很大的

不同，期间倘若发生扭转问题，将很难及时调整。由于矩形顶管截面特征的影响，发生扭转后，将影响顶管的后期应用[1]。

2.轨道交通隧道大断面矩形顶管施工技术应用

2.1漏浆问题的措施

针对隧道大断面矩形顶管施工中出现的漏浆问题，施工人员应提高重视力度，并采取有效的措施加以避免，促进工程项目施工的合理性与稳定性。技术人员可

在轨道交通施工隧道洞门处加设门式框梁，并保持橡胶止水带紧密包裹在框梁内部，并在框梁与矩形顶管的接触面铺设土工布，如图一矩形顶管的施工，图一某市轨道交通隧道大断面顶管施工项目

图一中，技术人员为提升隧道大断面矩形顶管的防渗漏性能，对其进行了橡

胶止水带包裹施工，以此，显著提高隧道大断面矩形顶管施工中的技术标准，增

加矩形顶管的防水、防渗漏性能。此外，为进一步保证施工作业的安全性，相关

技术人员应对该项目加设降水井，并结合现场施工的具体情况，构筑混凝土连续墙，提高隧道断面矩形顶管的综合性能。

2.2栽头问题应对措施

上文提到，由于轨道交通隧道大断面矩形顶管的施工工艺，会造成设备的栽

头问题，不利于施工技术应用的连续性。因此，技术人员应注重保证隧道端头位

置的加固长度，并保证加固体质量符合具体的施工材料标准要求。针对端头的加

固作业，主要目的是增强施工土体的承载力。施工人员在操作顶管机时，应首先

对顶管机体的位置进行相应地提高，然后再进行事发顶进操作。在此过程中，工

作人员还需要将顶管机机尾与设备前端若干管节紧密连接，保持顶管机与管节形

成一个有机的整体，进而通过管节的重力效应平衡顶管机的自重力，保持顶管机

在应用过程中的稳定性与连续性，提高轨道交通隧道大断面施工的技术标准。

2.3止退装置的应用

由于顶管机在始发阶段，机身尚未完全进入土层，顶管机受到掌子面土体的

压力，导致机体出现回缩，引发土体坍塌的风险。因此，施工技术人员应采取有

效的措施，防治回缩效应的发生，例如，止退装置的应用。操作人员可在顶管机

身的基座两侧分别安装止退装置。当油缸行程推完，技术人员需要及时加装垫块

或管节，此时，可将销子插入到管节的吊装孔，并在基座和销座的后支柱部位放

入钢垫块和钢板，保证管节的后推力通过销子、销座和垫块，最终传递到止退装

置的后支柱上，以此提升大断面矩形顶管施工的安全性，使得相关的施工工艺符

合行业内的最高技术标准，提高矩形顶管的施工作业水平。

2.4改善顶管机工作环境

针对目前顶管机在施工操作中，出现的反向扭转问题，技术人员应注重改善

顶管机额工作环境。在顶管的始发阶段，可在始发托架两侧加焊弧形钢板，以此

限制顶管机身两侧的机身空间，进而有效降低顶管机的扭转程度，而在顶管机的

顶进阶段，当顶管机发生扭转时，技术人员可调节机身两侧的抗扭翼板，限制机

身出现的扭转，提高工程项目施工的稳定性。

3.轨道交通隧道大断面矩形顶管施工控制措施

3.1沉降发生的原因

轨道交通隧道大断面矩形顶管的施工中容易出现沉降问题，其原因分析如下；在顶管深埋相同的条件下，由于顶管和管节顶板面积较大，上层覆土形成的受力

拱作用有限，此时，土壤受自身重力的影响发生沉降的压力较大。加之，顶管机

开外横断面增大后，存在碴土改良的不均匀性，进而导致矩形土仓内各部分的压

力情况存在很大区别，影响挖掘面的稳定性。

3.2沉降控制措施

在矩形顶管的实际施工过程中，技术人员需要根据地面沉降情况，合理调整

压浆量、压浆部位以及注浆压力，同时，需要对触变泥浆进行及时的补充，合理

控制沉降范围。此外，相关人员需要运用先进的技术手段加强过程管理，记录相

关的数据信息，方便日后参考与校对。当顶管施工持续推进时，管理人员需要强

化监督管理，保证顶管机按照始发积累参数进行工作，并选派专业人员对地面情

况进行观察与测量，检查路面是否存在变形的问题，并将相关的数据参数及时反

馈给顶管施工团队中，保持整个施工过程的完整性与高效性。在具体的施工技术