城市綜合管廊模具是市政工程的綜合，城市綜合管廊模具設(shè)計(jì)成為評(píng)價(jià)市政工程系統(tǒng)性、綜合性、科學(xué)性的重要標(biāo)尺，在城市化進(jìn)程加速、空間資源緊張的背景下，合理地進(jìn)行城市綜合管廊模具設(shè)計(jì)工作就顯得尤為重要。本研究主要介紹將矩形頂管模具施工方法運(yùn)用到地下綜合管廊模具之中。

1綜合管廊模具

綜合管廊模具，就是在地下建造一個(gè)隧道空間，將兩種以上的城市管線集中設(shè)置于同一地下人工空間內(nèi)所形成的一種現(xiàn)代化的城市基礎(chǔ)設(shè)施，這樣便于統(tǒng)一管理和設(shè)計(jì)。

一方面，首先是我國(guó)對(duì)地下綜合管廊模具的經(jīng)濟(jì)性只是停留在管道直埋的造價(jià)上，但這樣是不科學(xué)的，應(yīng)該從建設(shè)和維修及其管理的方面進(jìn)行比較，才能反映地下綜合管廊模具優(yōu)越性。當(dāng)前管道直埋的成本往往只考慮前期投入資金，而忽略了交通堵塞、重埋成本，而地下綜合管廊模具的經(jīng)濟(jì)效益恰恰表現(xiàn)在重埋修建成本上，比如對(duì)交通環(huán)境影響較小。其次隨著城市發(fā)展，城市地下管線已經(jīng)如蜘蛛網(wǎng)般密集，而且有增無(wú)減，各類(lèi)管線的無(wú)序開(kāi)發(fā)，給有限的城市地下空間帶來(lái)了太大的難題，修建綜合管廊模具可以大大改善這種惡性循環(huán)，大大改善施工引起的交通堵賽、城市地面混亂等問(wèn)題。最后地下結(jié)構(gòu)是具有天然的抗震、防風(fēng)、防洪等作用，可以大大降低自然災(zāi)害對(duì)城市管線的傷害，在戰(zhàn)時(shí)也可以有一定的保護(hù)作用，大大提高了城市的防災(zāi)能力。

從另一方面上來(lái)看，首先綜合管廊模具處于地面以下，存在很多技術(shù)性難題，施工相對(duì)困難；其次地下綜合管廊模具投資較大，回收周期較短，需要各個(gè)單位互相協(xié)調(diào)與溝通；最后將不同管線放置于同一地下空間，容易造成一定的安全隱患，且現(xiàn)有的關(guān)于地下綜合管廊模具的法律還有待完善。

2矩形頂管模具施工

矩形頂管模具施工的施工方案很多，但是大同小異，下面以機(jī)械矩形頂管模具說(shuō)明矩形頂管模具法的施工原理。矩形頂管模具施工一般是在坑內(nèi)設(shè)置支座和安裝千斤頂，借助千斤頂和掘進(jìn)機(jī)前進(jìn)，沿著鋪設(shè)的管線一直到達(dá)接收坑。這是一種邊開(kāi)挖地層，邊接長(zhǎng)管道的頂進(jìn)方法。

3矩形頂管模具與地下綜合管廊模具的結(jié)合

現(xiàn)在我們來(lái)了解一下矩形矩形頂管模具施工的歷史，世界上最早的矩形頂管模具法隧道是1826年開(kāi)始建筑的英國(guó)倫敦穿越泰晤士河底的矩形公路隧道。由于圓形隧道襯砌結(jié)構(gòu)具有受力均勻、內(nèi)力較小，而且施工性能比較好的優(yōu)點(diǎn)，在此后100余年內(nèi)，幾乎所有的隧道斷面都是圓形的。1960年代，日本及歐洲的一些國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始研究矩形頂管模具技術(shù)，其中日本的發(fā)展速度是比較快速的。而我國(guó)將矩形頂管模具技術(shù)首次應(yīng)用在全國(guó)地下綜合管廊模具項(xiàng)目施工中是在2016年10月19日，內(nèi)蒙古包頭新都市區(qū)經(jīng)三路地下綜合管廊模具穿越建設(shè)路矩形頂管模具工程。在近幾年，矩形頂管模具技術(shù)廣泛應(yīng)用于全國(guó)各地地下綜合管廊模具項(xiàng)目中。

那么為什么要選擇矩形頂管模具施工呢？首先相對(duì)于通常只能預(yù)制圓形矩形頂管模具隧道，矩形頂管模具隧道的管節(jié)選擇更多可以現(xiàn)場(chǎng)澆注也可以預(yù)制；次相對(duì)于圓形矩形頂管模具來(lái)說(shuō)，矩形頂管模具能更好地適應(yīng)淺土，可以降低構(gòu)筑物的深度；更重要的是矩形結(jié)構(gòu)的矩形頂管模具斷面能夠充分利用，據(jù)研究統(tǒng)計(jì)矩形結(jié)構(gòu)斷面大概能節(jié)省百分之二十的空間。

現(xiàn)在讓我們分析一下其中個(gè)別案例。以內(nèi)蒙古包頭新都市區(qū)經(jīng)三路地下綜合管廊模具穿越建設(shè)路矩形頂管模具工程為例，首先該工程施工難點(diǎn)在于施工地點(diǎn)位于車(chē)流量較大的城市主干道，若是用傳統(tǒng)的明挖法，造成交通堵塞是無(wú)疑的，并且路段地下各類(lèi)管路、各類(lèi)光纜布置繁雜，施工比較麻煩；其次若是用盾構(gòu)法施工，造價(jià)則相對(duì)過(guò)高。

回看這兩年，土壓平衡矩形頂管模具法一般成功運(yùn)用在軟土地區(qū)城市地下工程中，例如已建成的“下人行連接通道工程”、“上海軌道交通6號(hào)線站過(guò)街出入口”等。一般來(lái)說(shuō)，沙礫土具有黏聚力小、成拱效應(yīng)差、自穩(wěn)時(shí)間短、刀盤(pán)上方土體極易形成小范圍塌方、流塑性差、出土困難、土壓倉(cāng)土壓力波動(dòng)敏感等特點(diǎn)，很難保證土壓倉(cāng)與工作面土體土壓的動(dòng)態(tài)平衡。因此，在砂性土地層條件下矩形土壓平衡矩形頂管模具頂進(jìn)施工的難度較軟土環(huán)境更大。尤其是當(dāng)矩形頂管模具施工區(qū)域存在地下市政管線時(shí)，如果頂進(jìn)施工參數(shù)選用不當(dāng)，容易引起周?chē)貙訑_動(dòng)過(guò)大，進(jìn)而造成相鄰管線附加變形過(guò)大而引起管線斷裂等工程事故的發(fā)生，但是本工程創(chuàng)新地將土壓平衡矩形頂管模具法運(yùn)用到沙礫土層中。

再來(lái)看看作為首批10個(gè)地下綜合管廊模具試點(diǎn)城市之一的蘇州，已經(jīng)于2017年11月6日完成地下綜合管廊模具矩形頂管模具施工的貫通，蘇州城綜合管廊模具工程，位于蘇州市城北東路與滬霍線高速人口相交處。管廊模具矩形頂管模具沿線下穿越元和塘河道以及給水、雨水、電信等地下管線。該工程是國(guó)內(nèi)管廊模具領(lǐng)域最大斷面、最長(zhǎng)頂進(jìn)距離的矩形頂管模具工程之一。值得一提的是，該工程在技術(shù)方面進(jìn)行了創(chuàng)新，它采用了壓濃泥和注觸變泥漿相結(jié)合的減少摩擦阻力的方法。

兩個(gè)案例的相似之處在于施工地點(diǎn)位于車(chē)流和人流量較大的地區(qū)，再者現(xiàn)場(chǎng)條件復(fù)雜，地下各種管線相互混雜，所以開(kāi)槽土方量大，顯然不能使用傳統(tǒng)的明挖法，而若使用盾構(gòu)法，造價(jià)則相對(duì)較高，工序較為復(fù)雜，相比之下矩形頂管模具施工是更加明智的選擇。

4結(jié)論與討論

矩形頂管模具施工技術(shù)在包頭、蘇州等地區(qū)的地下綜合管廊模具的建設(shè)過(guò)程中的成功運(yùn)用，都向我們展示了矩形頂管模具的優(yōu)越性、可實(shí)施性。但是從另一方面我們也能看出矩形頂管模具的一些劣勢(shì)，首先關(guān)于矩形頂管模具理論研究較少，它大部分是依據(jù)盾構(gòu)法施工隧道的開(kāi)挖面穩(wěn)定性來(lái)進(jìn)行的（它是側(cè)重于開(kāi)挖面極限支護(hù)壓力的確定）。再者矩形頂管模具在頂進(jìn)過(guò)程中容易造成“背土現(xiàn)象”，所謂背土現(xiàn)象是指在向前頂進(jìn)過(guò)程中，由于矩形頂管模具的上面幾乎水平，而若是在埋深較淺的情況下，上部土體的卸載拱作用相對(duì)不明顯，卸載拱高度以內(nèi)的土體在摩阻力的反作用下會(huì)隨矩形頂管模具移動(dòng)而移動(dòng)，就猶如矩形頂管模具背著上覆土體在移動(dòng)。綜上所述，矩形頂管模具施工發(fā)展前景一片光明。