近日，由上海城建隧道股份设计研发的超大矩形顶管掘进机在郑州纬四路下穿中州大道隧道接收井准确进洞，圆满完成我国自主知识产权超大顶管装备在中原大地的“处女航”。郑州纬四路下穿中州大道隧道位于郑州市郑东新区和中心城区分界线中州大道下方，采用矩形顶管机施工，施工过程中存在着大断面、长距离顶管顶进等技术难题，并且在顶进过程中还将穿越各类复杂的地下管线，工程难度较大、风险较高。
值得一提的是，此次担任隧道掘进任务的矩形顶管掘进机“中州一号”尺寸为世界之最，已申请多项国家专利、发明专利，或将推动我国城市地下空间开发技术再上新台阶。
世界最大尺寸矩形顶管掘进机
方脑袋 大智慧——自主研发超大地下工程设备启航
方头方脑的“中州一号”是名副其实的大家伙，外径达7.5m×10.4 m，但它的优势不仅体现在尺寸上。作为一家富有经验的盾构设备制造商，上海城建隧道股份在“中州一号”的设计中借鉴了许多大型盾构的设计理念，使得它能够应对开挖面积和配套设备能力的几何级数增长。
有别于盾构掘进技术，顶管技术是指顶管机头切削土体，后方由千斤顶顶进管节，顶进一定距离后，千斤顶回缩，在工作井内装入新的管节，再顶进，如此重复，直到机头到达接收井。而相比圆形隧道，矩形隧道具有空间利用率高等优势，特别适用于下穿隧道、出入口通道等工程。上海城建隧道股份作为国内首个采用矩形顶管施工的企业，曾采用自行研制的土压平衡矩形顶管打通我国首条矩形隧道——上海地铁二号线陆家嘴站5号出入口工程，在矩形隧道施工领域具有极为超前的技术与丰富的经验。
世界最大尺寸矩形顶管掘进机
作业周期更可控 施工面积大瘦身——未来成为中国隧道工程新装备
“中州大道工程是国内第一次采用大断面顶管进行长距离顶进，对施工过程中地面沉降控制、顶管姿态控制和顶管顶力控制提出了新的挑战。郑州市政府对此非常重视和支持，我们也是全力以赴。”
据上海城建隧道股份工程师介绍，为了提升掘进效率、降低施工风险，此台顶管采用了1个主心大刀盘外加4个偏心刀盘的创新组合方式，形成全断面切削，使刀盘切削泥土的效率大幅提升，并减小了对地面的扰动。同时，技术人员还采用了自动压注减阻泥浆等一系列举措，确保顶管的顺利顶进，优质、安全、快速地完成了建设工期节点。
矩形断面能节约35%以上的地下空间，还可以大大减小隧道的埋深，提高浅层地下空间的利用率。此外，矩形顶管技术不需要进行大面积的开挖作业，大大减少了施工占地面积。所以，虽然郑州中州大道的地底正进行世界上最大、最长的矩形隧道工程，但地面上的交通仍然畅通无阻。
隧道建成后将疏解金水路、黄河路和农业路东西方向的交通压力，解决目前郑东新区与中心城区之间连接通道较少的瓶颈问题，分流郑州各路段道路交通量，完善区域网络结构，改善区域整体交通环境，有效推动郑州都市区社会、经济综合发展。
让城市生活更美好——中国地下工程能力上台阶
矩形顶管技术可广泛应用于城市下立交、地下快速路主线及其匝道、过街人行通道和地下管线共同沟、小区地下车库等地下空间利用项目，甚至可以期待通过一些辅助措施，实现地铁车站本体的非开挖建设。
从技术发展趋势看，矩形盾构由于具有较强的曲线施工能力，更好的浅覆土适应能力，矩形顶管技术也可以作为矩形盾构的有益补充，上海城建隧道股份正在上海市国资委和经信委的强力支持下推进系统化技术研究。
据悉，“中州一号”设计时就考虑过改装为矩形盾构，只要隧道衬砌设计理论成熟，在短时间内即可进行改装完毕。届时，我们地下工程大断面非开挖技术将登上一个新的台阶，城市建设“大开挖”的现象将会减少，城市生活将变得更美好。
