20世紀(jì)70年代，日本開發(fā)了矩形頂管機(jī)，它初出現(xiàn)的目的主要用來安裝矩形管道，可用于建造地下鐵道的區(qū)間、車站及水底隧道旁通道等。20世紀(jì)80年代后，世界各國掀起了開發(fā)異形斷面掘進(jìn)機(jī)的高潮，先后進(jìn)行了矩形隧道、橢圓形隧道、雙圓形隧道、多圓形隧道盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)及施工技術(shù)的試驗(yàn)研究和工程應(yīng)用。

目前，矩形頂管機(jī)械及工藝發(fā)展比較成熟的國家是日本。日本在20世紀(jì)80年代開發(fā)出了矩形隧道掘進(jìn)機(jī)，并應(yīng)用于多條人行隧道、公路隧道、鐵路隧道、地鐵隧道和排水隧道的施工中。地下管線共同溝的概念也起源于日本。１９８１年，名古屋和東京都采用４.２９ｍ×３.０９ｍ手掘式矩形盾構(gòu)掘進(jìn)了２條長分別為５３４ｍ和２９８ｍ的共同溝；名古屋還采用５.２３ｍ×４.３８ｍ的手掘式矩形盾構(gòu)掘進(jìn)１條長３７４ｍ的矩形隧道。20世紀(jì)９０年代，日本將遙控技術(shù)應(yīng)用到頂管法中，操作人員在地面控制室中通過閉路電視和各種儀表進(jìn)行遙控操作，對普遍采用人工開挖的頂管技術(shù)產(chǎn)生了重大革新。近３０年來，日本率先研究開發(fā)了土壓平衡、泥水平衡頂管機(jī)等先進(jìn)頂管機(jī)頭和施工工法，并在實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用。

對于由圓形管道演變而來的矩形管道或者構(gòu)件的頂進(jìn)施工，在技術(shù)上被證明有很大的難度。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，矩形截面管道和圓形截面管道的施工區(qū)別在于頂管機(jī)外形、切削方式及管道截面形狀。形成矩形截面通道的方式主要有３種類型：

１）采用圓形頂管機(jī)對工作面實(shí)行分步切削或者全斷面切削，管道的外部為圓形，內(nèi)部為矩形；

２）頂管機(jī)外形為矩形，對工作面采用分步切削方式，管道外形與頂管機(jī)的斷面一致；

３）頂管機(jī)外形為矩形，對工作面采用全斷面切削形式，管道外形與頂管機(jī)的斷面一致。

在日本采用管片拼裝法和頂管機(jī)配合使用，開發(fā)出２種典型的頂管施工工法：ＤＰＬＥＸ（ＤｅｖｅｌｏｐｉｎｇＰａｒａｌｌｅｌＬｉｎｋＥｘｃａｖａｔｉｎｇＳｈｉｅｌｄＭｅｔｈｏｄ）頂管施工法和Ｔａｋｅｎａｋａ頂管施工法（由ＴａｋｅｎａｋａＬｔｄＣｏｍｐａｎｙ研發(fā)），前者為多軸偏心傳動頂管機(jī)，工作面上土層的切削是通過一個繞曲柄軸進(jìn)行偏心轉(zhuǎn)動的切削框架（或矩形切削刀盤）來實(shí)現(xiàn)（如圖２所示）；后者為組合刀盤頂管機(jī)（如圖３所示），主要用來施工矩形截面的地下管道或通道，第１階段借助常規(guī)圓形切削刀盤切削土層，第２階段通過安裝于切削刀盤后面的切削臂的鐘擺運(yùn)動或者小刀盤轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)對圓形刀盤無法到達(dá)的部位的切削。近年來，為了更好地對工作面的土體進(jìn)行切削，日本研發(fā)了伸縮臂式刀盤仿矩形掘進(jìn)機(jī)，在刀盤轉(zhuǎn)動過程中，對于圓形刀盤切削不到的工作面在刀排中的特殊機(jī)構(gòu)會自動伸長切削臂進(jìn)行切削。

國外頂管設(shè)備的研發(fā)主要朝著全斷面切削、長距離頂進(jìn)和克服堅硬土質(zhì)甚至是巖石掘進(jìn)的方向發(fā)展，這樣更能增大頂管設(shè)備的地層適應(yīng)能力，同時也保證了在軟土層中進(jìn)行施工的動力儲備。

（本網(wǎng)站部分素材來自網(wǎng)絡(luò)，如果本網(wǎng)站展示信息侵犯媒體或個人的知識產(chǎn)權(quán)或其他合法權(quán)益，請及時通知我們，我們立即予以刪除。）