狄晓红

(中铁工程装备集团有限公司， 河南 郑州 450016)

0 引言

矩形顶管机是一种矩形隧道暗挖施工装备，其工作原理是在盾体系统的保护下，通过开挖系统切削岩土，切削下来的渣土通过排渣系统排出隧道，通过工作井口的起重设备将衬砌管节安放到位，再利用工作井内顶推系统推动顶管机和管节前进，实现隧道开挖和衬砌管节的铺设施工，直至隧道成型。矩形顶管机相比圆形掘进机，大大提高了开挖断面空间利用率，能够有效适应城市浅覆土、狭窄空间隧道施工，已逐步应用于地铁出入口、过街通道、综合管廊和地下停车库等领域[1-3]。但目前国内外制造的矩形顶管机适用的地层相对单一，主要适用于淤泥、黏土、粉土以及沙土等软土地层[4-5]。

富水砂卵石地层在力学机制上表现出强烈的不稳定性，主要特征呈现为岩体松散、无胶结、自稳能力差、围岩整体强度较低，但单个岩块强度较高[6-8]。矩形顶管机在卵石层中掘进存在的主要问题表现为： 1)软土地层前后刀盘布置存在卡卵石现象，极易造成刀盘、驱动冲击损害； 开挖后的大量卵石又会积聚在矩形开挖断面底部，使顶管机底部刀盘旋转阻力大幅增加，导致刀盘驱动超载而经常跳停。2)不同于软土地层，采取降水措施后的砂卵石渣土流动性差，仅靠土舱压力渣土难以直接进入螺旋输送机，影响了渣土的顺利排出，给螺旋输送机结构设计带来挑战； 此外，砂卵石层出渣时在螺旋输送机常规插板式闸门位置容易产生积渣，造成闸门不能完全关闭，稀浆易外漏，严重影响主机内部施工环境。……