近日，由上海城建隧道股份設計研發的超大矩形頂管掘進機在河南鄭州緯四路下穿中州大道隧道接收井準確進洞，圓滿完成我國自主知識產權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於鄭州市鄭東新區和中心城區分界線中州大道下方，采用矩形頂管機施工，施工過程中存在著大斷麵、長距離頂管頂進等技術難題，並且在頂進過程中還將穿越各類複雜的地下管線，工程難度較大、風險較高。
值得一提的是，此次擔任隧道掘進任務的矩形頂管掘進機“中州一號”尺寸為世界之最，已申請多項國家、發明，或將推動我國城市地下空間開發技術再上新台階。
方頭方腦的“中州一號”是名副其實的大家夥，外徑達7.5m×10.4m，但它的優勢不僅體現在尺寸上。上海城建隧道股份在“中州一號”的設計中借鑒了許多大型盾構的設計理念，使得它能夠應對開挖麵積和配套設備能力的幾何級數增長。
有別於盾構掘進技術，頂管技術是指頂管機頭切削土體，後方由千斤頂頂進管節，頂進一定距離後，千斤頂回縮，在工作井內裝入新的管節，再頂進，如此重複，直到機頭到達接收井。而相比圓形隧道，矩形隧道具有空間利用率高等優勢，特別適用於下穿隧道、出入口通道等工程。上海城建隧道股份作為國內首個采用矩形頂管施工的企業，曾采用自行研製的土壓平衡矩形頂管打通我國首條矩形隧道——上海地鐵二號線陸家嘴[0.45% 資金 研報]站5號出入口工程，在矩形隧道施工領域具有極為超前的技術與豐富的經驗。
“中州大道工程是國內第一次采用大斷麵頂管進行長距離頂進，對施工過程中地麵沉降控製、頂管姿態控製和頂管頂力控製提出了新的挑戰。鄭州市政府對此非常重視和支持，我們也是全力以赴。”據上海城建隧道股份工程師介紹，為了提升掘進效率、降低施工風險，此台頂管采用了1個主心大刀盤外加4個偏心刀盤的創新組合方式，形成全斷麵切削，使刀盤切削泥土的效率大幅提升，並減小了對地麵的擾動。同時，技術人員還采用了自動壓注減阻泥漿等一係列舉措，確保頂管的順利頂進，優質、安全、快速地完成了建設工期節點。
矩形斷麵能節約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，矩形頂管技術不需要進行大麵積的開挖作業，大大減少了施工占地麵積。所以，雖然鄭州中州大道的地底正進行世界上最大、最長的矩形隧道工程，但地麵上的交通仍然暢通無阻。
據了解，矩形頂管技術可廣泛應用於城市下立交、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，實現地鐵車站本體的非開挖建設。
從技術發展趨勢看，矩形盾構由於具有較強的曲線施工能力、更好的淺覆土適應能力，矩形頂管技術也可以作為矩形盾構的有益補充，上海城建隧道股份正在上海市國資委和經信委的強力支持下推進係統化技術研究。
據悉，“中州一號”設計時就考慮過改裝為矩形盾構，隻要隧道襯砌設計理論成熟，在短時間內即可進行改裝完畢。屆時，我們地下工程大斷麵非開挖技術將登上一個新的台階，城市建設“大開挖”的現象將會減少，城市生活將變得更美好。
