中國第一頂：斷面矩形頂管工程在蘇州順利貫通【張拉膜結構】
我國目前頂距最長、張拉膜斷面最大的矩形頂管工程——蘇州市城北路綜合管廊元和塘頂管工程順利實現貫通。作為突破城市地下綜合管廊施工瓶頸的“金剛鉆”，施工過程中研發形成的“超長超大矩形頂管綜合管廊施工工法”等一系列新技術、新工藝，對我國城鎮化建設中大面積實施地下綜合管廊工程具有示范性意義。
頂管內現場
非開挖矩形頂管施工
地下綜合管廊效果圖
蘇州作為國家第一批管廊試點城市之一，早在2011年就建成了江蘇省首條地下綜合管廊——蘇州工業園區月亮灣綜合管廊。此次蘇州城北路綜合管廊工程結合312國道改造建設，總長達11.5公里，是蘇州市在建規模最大、入管線最多的地下管廊，建成后將收容該規劃區域內自來水、污水、燃氣、電力、電信、移動、聯通、有線電視等9大類管線。
頂進233.6米，頂進長度全國之最
“蘇州城北路綜合管廊是國內首批在管廊施工上運用矩形頂管技術的工程，元和塘頂管工程又是國內管廊領域斷面最大、頂進距離最長的矩形頂管工程，總長度達到233.6米?！表椖拷浝黹Z曉東介紹。頂管施工和盾構施工不同，頂管施工就像打樁，動力在后方，打得越深就越費勁，超長頂管施工，頂進距離越長，遇到的阻力將成倍增加。
“為了頂推‘給力’，我們必須在頂進過程中增加頂推力，”項目總工程師戢鴻鑫介紹，工程采用30支200噸千斤頂，為頂管機提供6000噸的頂推力；但因頂進長度長、頂進阻力大，還要設計制造兩個頂進中繼間，它既是正常的管節，還要實現分段接力頂進?！斑@是我們有效解決超長頂管主頂頂力不足的重要措施?！标欥握f。
下穿元和塘河道是頂進施工的關鍵，其頂進難度遠在超長距離之上，頂管機只能在河床之下如蝸牛般前行。元和塘寬40米，水深3米，管頂下穿時頂部附土僅3.5米。在頂進過程中，施工方中鐵上海工程局在河床底部用1米厚的鋼筋混凝土板進行加固，確保下穿河道施工安全。據了解，整個下穿元和塘頂進加固范圍達820平方米。
寬9.1米、高5.5米，斷面尺寸全國之最
寬9.1米、高5.5米的斷面尺寸，同樣也是管廊工程矩形頂管施工領域的全國之最。項目為此獨家研發的頂管機，有兩層樓高，重量也達到266噸。
要控制這個“超級導彈”在蘇州城區地下9米深處連續穿梭近百天，頂進的精準度必須控制在厘米級?！拔覀儾捎萌_激光儀對頂管機姿態進行實時監測，測量人員每天用全站儀進行人工復測，確保測量數據的準確性，從而為頂進施工準確制導?！表椖拷浝黹Z曉東說。
據地質勘查資料顯示，頂管機穿越地帶多為粉砂夾粉土層、粉沙層?！斑@樣的土層，就像海綿吸滿了水分，頂進過程中極易出現噴涌?！标欥谓榻B。面對前所未有的技術難度，他們研發了組合式刀盤土壓平衡式矩形頂管機，同時在掌子面設置6個壓力感應器，實時掌握水土壓力并相應調整頂力、速度和出土量，確保了頂管機在地下安全穿行。
首開地下長大頂進先河，突破多項高難度施工瓶頸
作為國內首批在地下綜合管廊施工上運用矩形頂管技術的工程，雖然國內矩形頂管綜合管廊建設化程度較高，但是仍然面臨矩形頂管施工理論研究不足、關鍵技術缺乏、規范化程度不高等問題。因此，對大斷面長距離矩形頂管設計理論、施工技術、施工規范及標準進行系統研究，是非常必要的。
該工程采用的非開挖矩形頂管施工工法，具有綠色、環保、安全等優點，可“中國第一頂”所涉及的超長超大矩形頂管設計制造、頂管管節設計制造、矩形頂管頂進力計算、頂管始發井和接收井建造、矩形頂管上部土體擾動規律以及超長超大矩形頂管頂進、減阻、監測等一系列力學理論和技術研究課題多達21項。
“僅出土這一項，就需要先向掌子面注入土體改良劑，經刀盤攪拌均勻后，由兩臺螺旋出土器將改良后的塑形土體轉送至土斗內，通過出土小車運輸至始發井內，再吊至地面渣土堆放池?！遍Z曉東說，“上百道工序集中在一起，這就好比是‘螺螄殼里做道場’，而且每一道施工工序都沒有成熟的經驗可以借鑒?！?/div>
據悉，頂推之前，項目就與中國地質大學（武漢）聯合開展科研，突破了多項高難度施工瓶頸，留下了大量第一手資料、總結形成了一系列施工工藝標準，必將為我國今后的地下綜合管廊施工和更長更大的頂管工程提供寶貴經驗。
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頂管法是一種類似于盾構法的地下工程非開挖管道鋪設技術，采用頂管掘進機成孔，將預制成形的管道從頂進工作井頂入，形成連續襯砌結構的管道鋪設技術。整個控制系統以土壓平衡為工作原理，通過大刀盤及仿形刀對正面土體的全斷面切削，通過注入土體改良泥漿加強土體穩定性，改變螺旋機的旋轉速度及頂進速度來控制排土量，使土壓倉內的土壓力值穩定并控制在所設定的壓力值范圍內，從而達到開挖切削面的土體穩定。
適用條件：富含水地層中的粉砂土、砂性土、淤泥質粘土、粘土層，也可在一般巖層的復合地質條件下的施工。
施工特點：施工占地面積小，無需遷改管線，對城市地面環境影響較??；施工過程噪音低，無粉塵排放；“綠色、環保、安全”；采用預制管節頂進，工期短，綜合成本低；具有良好的社會經濟效益。
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