矩形頂管模具當(dāng)前面臨的難題

矩形頂管模具技術(shù)在我國還處于發(fā)展推廣階段，在頂進(jìn)設(shè)備方面吸收學(xué)習(xí)了國外較為先進(jìn)的設(shè)計制造經(jīng)驗，加之國內(nèi)相關(guān)研究、生產(chǎn)機(jī)構(gòu)的摸索開發(fā)，矩形頂管模具設(shè)備的設(shè)計與研發(fā)取得了較大進(jìn)展，所生產(chǎn)的矩形頂管模具機(jī)及相關(guān)配套設(shè)備能夠滿足國內(nèi)矩形頂管模具施工的要求。在施工技術(shù)方面，矩形頂管模具與圓形頂管模具有相通之處，施工環(huán)節(jié)的各個階段可以互相借鑒采用。但是，由于自身的特殊性，矩形頂管模具施工技術(shù)在實施過程中也會有需要重點考慮和解決的問題。歸納起來，其主要有以下3個方面。

1.理論方面

1)國內(nèi)外學(xué)者對管土相互作用的研究大都以管道的軸向受力和頂管模具施工引起的土體變形作為關(guān)注重點，對結(jié)合頂管模具施工特點對管道的橫、縱向受力的研究不夠深入。

2)國內(nèi)外學(xué)者對注漿過程中漿液、管道、土體三者之間的相互作用機(jī)制缺乏深入的了解，在計算頂推力的過程中，采用減摩泥漿的情況下，既有的計算公式結(jié)果偏大，主要體現(xiàn)在注入減摩泥漿后的摩阻因數(shù)會減小，因此注入減摩泥漿后的摩阻因數(shù)的確定有待進(jìn)一步研究。

3)目前的理論研究著重于頂管模具施工過程中的地面變形，而對頂管模具施工中管道力學(xué)特性和施工后直至土體最終穩(wěn)定的長期移動缺少深入的研究。

4)毫無疑問，用于各類巖土和結(jié)構(gòu)工程中的數(shù)值計算方法，同樣適用于矩形頂管模具施工過程中一些規(guī)律性的變化趨勢和關(guān)鍵影響因索的研究，并為施工現(xiàn)場提供指導(dǎo)性建議，優(yōu)化頂管模具施工工藝環(huán)節(jié)。但由于國內(nèi)工程不多，算例較少，模型中的一些參數(shù)，尤其是土力學(xué)模型參數(shù)的取值不易符合工程實際。因此，目前數(shù)值方法尚不能成為很準(zhǔn)確的計算方法。

6.2設(shè)計方面

迄今為止，我國還沒有專門針對矩形頂管模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)范出臺，矩形頂管模具工程中的結(jié)構(gòu)設(shè)計是參考了《公路橋涵設(shè)計規(guī)范》。目前矩形頂管模具工程采用的規(guī)范主要是《頂管模具施工技術(shù)及驗收規(guī)范(試行)》、中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)《CECS246—2008《給水排水工程頂管模具技術(shù)規(guī)程》和《CECS145—2002給水排水工程埋地矩形管管道結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》。設(shè)計理論主要是沿用了圓形頂管模具的設(shè)計思路。為了更好地指導(dǎo)大型矩形隧道頂管模具施工的設(shè)計及施工，需要規(guī)范和統(tǒng)一矩形管節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計法規(guī)。

6.3施工方面

1)頂管模具掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)時易引起機(jī)頭背土，加劇對土體擾動和流失，嚴(yán)重時會造成地面塌陷和管線破壞。

2)機(jī)頭頂進(jìn)時頂力及扭矩大，頂管模具機(jī)姿態(tài)難以控制。

3)刀盤切削面積大，對土層的擾動范圍大，易造成地面及管線沉降，控制難度大。

4)小間距頂進(jìn)時，頂進(jìn)過程中產(chǎn)生的側(cè)壓力不僅會對鄰近已成型通道產(chǎn)生影響，引起相鄰管節(jié)發(fā)生變形和位移，甚至造成破壞，而且已成型通道四周土體受相鄰頂管模具頂進(jìn)施工時再次擾動，易引起地面及管線沉降疊加，造成周邊環(huán)境破壞。

1)矩形頂管模具技術(shù)可廣泛應(yīng)用于城市下立交、地下快速路主線及其匝道、過街人行通道和地下管線共同溝、小區(qū)地下車庫等地下空間利用項目，甚至可以期待通過一些輔助措施，實現(xiàn)地鐵車站本體的非開挖建設(shè)。

2)矩形頂管模具技術(shù)面臨著一些問題，理論研究與設(shè)計規(guī)范的不足，施工帶來的不良影響，都制約著矩形頂管模具技術(shù)的發(fā)展，也是以后需要解決的問題。