矩形顶管模具技术的发展与全球应用历程

矩形顶管模具技术作为地下工程领域的重要创新，其发展起源于日本和欧洲，经过数十年的迭代完善，已成为城市地下空间开发的关键技术之一。这项技术的核心优势在于能根据地下通道的实际使用需求，打造出空间利用率更高的矩形断面结构，相比传统圆形顶管，在市政管线铺设、地下通道建设等场景中更具适用性。

早在上世纪 60 年代，日本就率先开启了矩形顶管模具技术的实践探索。1960 年，神户市在急行电铁神户线的地下砂土运输通道工程中，首次进行了开创性应用。当时采用的是现场浇筑的箱涵模具，内幅尺寸为 2.3m×1.8m，施工团队通过后置液压千斤顶提供推进动力，成功将模具推进了 15 米。为保障施工安全与工程质量，技术人员还在箱涵模具前端专门设计了钢制工作空间，既为手掘工人提供了安全防护，又有效控制了土体变形，避免了施工过程中地面沉降等风险，为后续技术发展奠定了基础。

在神户工程的成功经验之上，日本持续优化技术方案，创新开发出顶推与牵引相结合的矩形推进工法。1965 年，该新型工法在东京**线荒井宿道桥下工程中首次投入使用，此次施工的箱体外宽 4.2m、外高 4.8m、单节长度达 8m，连同附属结构一起精准安装到位，进一步验证了复合推进工法的稳定性和可靠性。仅仅两年后，1967 年，这一成熟工法又应用于信越线铁道下方的路堤填土区域，成功敷设了一条外宽 3.5m、外高 4.0m、总长 15m 的矩形地下通道，再次证明了该技术在铁路周边复杂地质条件下的适用性。

与日本几乎同期，欧洲也掀起了矩形顶管模具技术的研发与应用热潮。1967 年，英国在埃克塞特市一条主干线的小桥下工程中，采用顶推方式成功铺设了宽度达 4.5m 的桥台结构，打破了传统桥台施工对地面交通的严重影响，展现出顶管技术 “非开挖” 的核心优势。此后，英国将这一技术在伦敦近郊进行大规模推广应用，并针对性地开发了现浇矩形管涵的专用顶推工艺及配套装备，形成了一套完整的施工技术体系，极大提升了施工效率和工程质量。

同一时期的德国，在顶管模具装备研发领域取得了突破性进展，尤其在大跨度结构施工方面展现出强劲实力。在科隆近郊的某建筑物下方工程中，德国施工团队成功顶推了跨度高达 36m 的箱涵模具通道，这一成就不仅刷新了当时矩形顶管的跨度纪录，也彰显了德国在顶管装备制造和施工技术上的领先水平，为大跨度地下通道建设提供了宝贵的技术参考。

值得一提的是，美国在顶管技术应用上有着更早的尝试，早在 1896 年就已在北太平洋铁路下通过顶推方式安装了混凝土涵洞。但由于当时技术条件限制及市场需求不足，这项技术并未得到持续发展，直到 20 世纪 80 年代，才在加利福尼亚州的铁路及公路下穿工程中重新得到应用，相比日本和欧洲，其技术发展进程相对滞后。

随着全球地下工程技术的交流与传播，矩形顶管模具技术在 20 世纪 90 年代正式引入中国。这一技术的到来，恰逢中国城市快速发展期，城市地下管网升级、地下通道建设等需求日益迫切，矩形顶管模具技术凭借其高效、安全、空间利用率高的特点，迅速在国内多个重大工程中得到推广应用，为中国城市地下空间开发注入了强大动力，也开启了这项技术在东方市场的全新发展阶段。

从日本的首次尝试到欧洲的技术革新，再到全球范围内的推广应用，矩形顶管模具技术的发展历程，是人类不断探索地下空间开发、追求施工技术升级的生动缩影，至今仍在持续推动着地下工程领域的进步与发展。