開放式頂管
開放式頂管：當工作面土層的物理力學性質良好且土層處於穩定狀態時，操作時不會出現塌方現象，能直接挖土，且工作面開敞。
1.機械式頂管機
適用於岩層，硬土層和整體穩定性較好的土層，工作效率比較高
2.擠壓式頂管機
適用於淤泥質土，流塑性土質，而且要求覆土深度比較深
3.人工挖掘頂管機
適用於地基強度較高的土層，也有在軟土中應用的，前提採用注漿改善土質，或在工具管前加網格，以穩定挖掘面，最大特點是適應地下障礙物較多且較大的條件，可排除障礙的可能性最大最好
泥水平衡式
基本原理
優點:
適用於各種不同的土質情況,擾動較小,地層損失小,產生的地表面變形小,同時頂進時總頂力較小.
缺點:
棄土的運輸和存放均較困難,如採用泥漿運輸,用水量較大,成本較高.作業所需場地大,設備複雜成本較高,如遇上頂管的超淺埋土層,或遇上滲透係數特別大的礫砂,卵石層,施工作業往往受阻.
1.具有浮動切削刀盤的泥水平衡頂管掘進機
當刀盤前土壓力過小時,他就前伸,當刀盤前土壓力過大時,就往後退,前伸時,應加快推進速度,後退時應減慢推進速度,這樣就可以使刀盤前的土壓力控制在設定範圍內.用機械來平衡土壓力
2.具有破碎功能的泥水平衡頂管進機
適用口徑從600到2400,口徑越小,能破碎的礫石的粒徑也越小,通長600的能破碎粒徑為100mm的礫石,2400的能破碎500mm的礫石.
有的機頭破碎粒徑可達頂管口徑的40%~50%
3.氣壓式泥水平衡頂管掘進機
適用於大直徑頂管工程
通過調節供給的壓縮空氣的壓力大小,實施調節泥水 艙內壓力的高低.可精確到0.1KPa.
特點:平衡比較徹底,施工後地面沉降極小.
比普通泥水式掘進機適用的泥水相對密度要高很多,接近泥漿,為使濃泥水的流動性更好,需在濃泥水中加入許多添加劑( 仍歸屬在泥水式頂管範疇,濃泥水的相對密度接近泥漿,其流動性比泥漿要好得多).
特別適用於卵石層地質(滲透性特別大的卵石層).不需對卵石進行破碎,可排出卵石的粒徑可達管徑的1/3.
與其他泥水式頂管比較,採用濃泥水式頂管的推力要低很多,尤其在沙礫土中表現更加明顯,非常適用於長距離頂管和曲線頂管.
土壓平衡式
工藝原理:
根據土壓平衡的基本原理,利用頂管機的刀盤切削和支承機內土壓艙的正面土體,抵抗開挖面的水,土壓力以達到穩定的目的.以頂管機的頂速即切削量為常量,螺旋輸送機轉速即排土量為變量進行控制土壓艙內的水,土壓力與切削麵的水,土壓力保持平衡
分類:泥土式,泥漿式,混合式
泥漿式:指排出含水量相當大的棄土(可能是地下水豐富,也可能是人為的加入添加劑造成的)
優點:
適用的土質範圍廣,從軟黏土到砂礫土都能適用,是一種全土質的頂管掘進機,能保持挖掘面穩定,地面變形極小,施工時的覆土可很淺,是其他形式的頂管機無法做到的(覆土太淺時,手掘式頂管地面易塌陷,泥水式和氣壓式頂管則易冒頂和跑氣).棄土運輸處理方便,作業環境好.
缺點:
在砂礫層和粘粒含量少的砂層中施工時,必須採用添加劑改良土體.
掘進機
多刀盤土壓平衡頂管掘進機
DK式土壓平衡頂管掘進機
中心螺旋式頂管掘進機
切削密封土壓式掘進機
氣壓平衡式
與泥水平衡式的最大區別在於:氣壓平衡式頂管機通過一個隔板將破碎室分隔為兩個區域,後面是壓力室,以壓力牆為界,在其上部可以形成一個壓氣區,平衡壓力就是通過這一壓氣區作用於氣水不平衡的工作面上.
全氣壓式
挖掘面上和管道內所有工作人員都在氣壓條件下工作,整個頂管管道內都充滿一定壓力的壓縮空氣.
全氣壓頂管的工具管大多為手掘式,挖土的多用人工,工具管構造較簡單.施工效率很低,僅為普通手掘式頂管的30%~50%
有鋼製的氣壓艙也有混凝土管制的氣壓艙
局部氣壓式
壓縮空氣僅僅作用在挖掘面上,相對於全氣壓施工而言.操作人員在常壓下工作.
氣壓施工的特殊要求
1.對土質的要求
滲透係數大於1X10-2cm/s的砂礫層中,因透氣性大,且地下水多,漏氣很厲害,不宜採用
2.對環境的要求
設備多,占地較大,空壓機噪音很大,不宜在居民密集區材採用
3.對作業人員的要求
必須是進過訓練的專業人員,身強力壯.
優點:
平衡壓力的調節和排泥系統的排量是截然分開的,互不干擾,可更準確的調節平衡壓力,特別是非均勻地層中施工.
缺點:
造成的地面沉降較大,因為氣壓在疏乾地下水過程中,會造成土體的壓密沉降,另外頂進過程中又會對土體產生擾動沉降.
全氣壓式設備複雜,要求可靠性高,勞動強度大,對作業人員身體健康有特殊要求,除了為排除機械故障和為清除頂進中的障礙外很少採用全氣壓式
進出洞技術措施
來源：易築建築
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