随着我国经济和城市建设的快速发展,城市地下空间开发利用范围越来越广,对 施工工艺和技术的要求也越来越高。在城市地下空间开发利用的各类地下管道、隧道 及综合管廊的建设中,顶管和盾构是最常用的2种非开挖施工方法。近30年来,顶管从 最初的人工掘进式顶管,发展到现在的泥水平衡和土压平衡机械顶管;顶管截面由原 来的圆形,发展到矩形顶管和异形顶管;管径由原来的800mm~2200mm,发展到目前 最大的矩形顶管5500mm×9100mm。盾构由原来的土层推进,发展到现在的硬岩掘进机 (TBM);由原来的单一圆形截面,发展为现在的各种大尺寸断面、各种地质条件、 各种长度的隧道掘进施工。盾构与顶管施工技术发展的速度之快,应用范围之广,可 谓天翻地覆、日新月异。 顶管技术和盾构技术被广泛地应用于城市地下空间利用的非开挖施工,尤其是应 用在穿越建(构)筑物、水体、铁路、公路等下方的线状工程。传统认为:顶管是通 过压力把管节顶进要通过的土体中,再把管内土挖走,一般适用于直径2.0m以内中 小型管道的施工;盾构是利用专门的机械,边挖土边衬砌管片,土方挖运都是机械自 动化完成,适用于大型隧道的施工。实际上,随着地下空间开发利用的普及化、多样 化及复杂化,盾构技术和顶管技术都有了飞跃式的发展。这两种技术的施工水平越来 越高,应用范围也越来越广,近年来发展的推盾技术更是将这两种方法结合起来综合 应用。由于顶管和盾构都是地下的非开挖施工,均属于危险性较大的分部分项工程, 合理的设计方案是工程得以顺利完成的前提,技术方法和过程控制则是安全施工的保 障。在地下空间的开发利用中,应根据工程特点、地质条件及环境状况,选择科学合 理的施工方法,控制工程自身风险和环境风险,以到达理想的工程效果。 地质条件是决定顶管和盾构施工方案选型的重要因素之一,也是影响施工效率、 质量和安全的基础性条件。顶管和盾构施工都在地下岩土体中穿越,不可避免的会遇 到各种各样的岩土工程问题。本书系统性阐述了顶管、盾构的发展历史、理论基础、 施工内容、过程控制、关键技术及重点环节,通过实际案例介绍不同地质条件下不同 类型盾构与顶管的施工情况和工程效果,对施工中常遇到的岩土工程问题提出了处理 思路和技术措施,有利于促进行业发展和技术进步。 全书共分四章,由王刚统一筹划和编撰。第一章概述,由王刚、杨翼飞、任胜伟 撰写;第二章顶管法,由杨翼飞、任胜伟、李卫华、裴生祥撰写;第三章盾构法,由王刚、李卫华、裴生祥、杨飞撰写;第四章推盾技术,由王刚、杨飞撰写。各章初稿 完成后,由王刚对全书进行统一校对和定稿,王荣彦参加了全书的编排与出版工作。 本书是作者对自己20多年来所从事顶管及岩土工程施工经验和技术成果的总结,并 调查研究了郑州、洛阳等地地铁建设中盾构施工的应用情况,也借鉴了一些前人在顶管 技术和盾构技术方面的研究成果。作者工作和成书过程中,在不同场合、不同时段的技 术交流中得到省内外知名专家、前辈的指导。在省内顶管、盾构的设计方案选型论证、 施工图评审及专项施工方案论证中也得到了许多启示和收获。在书稿编撰过程中得到了 中国水利水电第四工程局有限公司、中国建筑股份有限公司、河南省中基建筑安装工程 有限公司等单位及个人的技术支持和资料支持。书中引用的一些前人研究成果、技术理 论、工程案例和资料,限于篇幅有限不能一一注明,再此一并表示感谢。 鉴于作者的工作经历、施工经验和技术水平有限,书中不足之处在所难免,敬请 广大读者批评指正。城市地下空间开发利用任重而道远,不同地区的地质条件与环境 情况均有异同,顶管与盾构的理论、施工技术及机械设备也在不断完善和发展,有些 技术方法尚需进行深入的研究和优化。愿与广大读者及业界专业技术人员共同探讨, 书中的谬误之处请读者鉴谅。
王刚,男,汉族,1971 年 9 月生,河南郑州人,本科,1995 年毕业于成都理工学院,现为河南省地质局生态环境地质服务中心正高级工程师,一级建造师,首席专家。发表论文 32 篇,出版专著 4 部,获国家发明专利 3 项,实用新型专利 4 项。主持编制地方技术标准 2 项,参编 4 项。获全国优秀勘察三等奖 1 项,厅级科技一等奖 4 项。2018 年度河南十大杰出工程设计师,河南工业大学、华北水利水电大学硕士研究生指导教师。
杨翼飞,男,汉族,1971 年 3 月生,河南郑州人,本科,1996年毕业于河北地质学院,现就职于河南省地质局生态环境地质服务中心。主持市政项目和地质环境项目多项,新乡获嘉县污水处理厂厂区建设和管网顶管工程验收优良工程,豫联集团扩建工程建设三等功臣,参与编制《矿山地质环境恢复治理工程施工质量验收规范》(DB41/T1836-2019)获“河南省矿山生态修复行业2020 年度优秀监理成果”一等奖。