據介紹，目前，頂管施工常採用的施工工法分為敞開人工手掘式（開放型）和密封機械式頂管（密封型）施工方法，其中機械式頂管施工常用的施工方法又有泥水平衡式和土壓平衡式兩種，頂管施工常用的管材有砼管、鋼管、玻璃夾砂鋼管。施工所採用的主要設備為信息化及全自動化泥水平衡頂管機。
圖 施工工藝分類
1、 開放型刃口推進工法
圖 刃口式推進工法施工工藝示意圖
刃口式推進工法的掘進機結構較簡單，其刃口部分（即機頭）加工簡便，可以根據土質條件加工成全敞開式、半敞開式或活瓣式，一般稱之為敞開式掘進機。
刃口式推進工法可適用於軟土地層中、地下水位以上黃土地層中、地下水位以上強風巖地層中。
刃口式推進工法的特點是施工成本低，在頂進過程中如遇前方障礙物可立即採用人工方式排除；其缺點是頂進管徑應大於Φ800mm，否則不便於人員進出；頂進距離不宜過長，一般對於Φ800mm頂管、其頂進距離不宜超過150m，管徑較大時可適當延長頂進距離；同時在管內應設置照明、通風和通訊設備；由於是採用敞開式或半敞開式取土，頂進完成後地表均有沉降現象，不適用於已建成的建築物區域，一般在類似於農田對地面沉降要求不嚴格的情況下或隨新建市政道路工程同時施工的情況下采用。此種機型的缺點是頂速慢、遇到流砂層時難以控制出土量，因此沉降也是大於以下所述幾種頂管掘進機。
刃口式推進工法在我國東南沿海海相沉積的淤泥質粘土中應用較廣泛，由於土質較軟、孔隙比大，切削和頂進都較容易，其機頭一般加工成半敞開式或活瓣式，讓二分之一或更少的軟土被取出，其餘的土被擠壓至管徑周邊，這樣可減少取土量、阻止地表沉降，並加快了頂進速度；再者在這類土中頂進可省去管壁注漿。
在黃土或強風巖中頂進時，由於土體摩擦力較大，為便於頂進，應採用全敞開式掘進機，並應在管壁周邊進行注漿潤滑。
刃口推進工法適於頂進管徑規格為Φ800~3000mm。
2 、封閉型泥水推進工法
圖 泥水式推進工法施工工藝示意圖
泥水推進工法有如下特點：
⑴通過刀盤以及頂速平衡正面土壓力，調節循環水壓力用以平衡地下水壓力；
⑵採用流體輸送切削入泥倉的土體，頂進過程中不間斷，施工速度快；
⑶無需地基改良或降水處理，施工後地表沉降小。
泥水式推進工法所採用的掘進機常用的有刀盤可伸縮式泥水平衡掘進機和偏心破碎泥水平衡掘進機。
2.1 刀盤可伸縮式泥水平衡掘進機
如需穿越建築物、構造物、埋設物等對地面沉降要求很小的情況下，可採用刀盤可伸縮式泥水平衡掘進機，此種機頭的刀盤是一個直徑比掘進機前殼體略小的具 有一定剛度的圓盤。圓盤中還嵌有切削刀和刀架。刀盤和切削刀架之間可以同步伸縮，也可以單獨伸縮。而且，不論刀盤停在哪一個位置上，切削刀架都可以把刀盤的進泥口關閉。刀盤加壓裝置是安裝在主軸中的油缸，刀架伸縮油缸則安裝在刀盤加壓裝置的上方。刀盤可伸縮式掘進機的工作原理如下：刀盤前土壓力過小時，它就往前伸；刀盤前土壓力過大時，它就往後退。刀盤前伸時，應減小進泥口開度並加快推進速度；刀盤後退時，應加大進泥口開度並降低頂速。這樣，就可使刀盤前的土壓力控制在設定的範圍內。使用此種掘進機頂進施工時地面隆沉極小，優秀的操作人員可使地面隆沉控制在10mm以內。由於採用了泥水作為運輸介質，在頂進的過程中無需停頓出泥，因此它的頂速也很快，24小時可頂進20-30米。缺點也很明顯：由於進泥口開度限制，在含有直徑大於6cm卵石的地層中無法施工，同時需對泥漿進行二次分離處理。
2.2 偏心破碎泥水平衡掘進機
對於土質為強風化巖的情況下，我們可採用偏心破碎泥水平衡掘進機。此機與普通泥水掘進機的最大不同點是其頭部。殼體內的泥土倉是一個前面大、後面小的喇叭口，喇叭口的內壁是用耐磨焊條堆焊的一圈環形焊縫。安裝在殼體泥土倉內的是一個前面小、後面大的錐體，錐體上也堆有一圈環形焊縫。切削刀呈輻條形焊接在該錐體上，且略微向前傾斜。刀盤的正面焊有堅固而且耐磨的切削刀頭，所有這些構成一個刀盤。這樣，在掘進機工作時，刀盤一邊旋轉切削土體的同時還一邊作偏心運動把石塊軋碎。被軋碎的石塊只有比泥土倉與泥水倉聯接的間隙小才能進入掘進機的泥水倉，然後從排泥管中被排出。另外，由於刀盤運動過程中，泥水倉和泥土倉中的間隙也不斷的由最小變到最大這樣循環變化著，因此，它除了有軋碎小塊石頭的功能以外還始終能保證進水泵的泥水能通過此間隙到達泥土倉中，從而保證了掘進機不僅在砂土中，即使在粘土中也能正常工作。一般情況下，刀盤每分鐘能旋轉4-5轉，每當刀盤旋轉一圈時，偏心的軋碎動作達20-23次。由於此機型有以上這些特殊的構造，因此它的破碎能力是所有具有破碎功能的掘進機中最大的，破碎的最大粒徑可達掘進機直徑的40-45%之間，破碎的卵石強度可達200MPa。此機型在頂管掘進過程中有如下特點：
⑴它幾乎是全斷面全土質的掘進機。它可以在N值從0-15的粘土，N值1-50的砂土以及N值10-50的卵礫石層等地層中使用，而且推進速度不會有太大的變化；
⑵破碎粒徑大，其破碎粒徑可達掘進機直徑的40-45%之間； ⑶施工精度高，施工後的偏差極小；
⑷由於具有偏心運動，進土的間隙又比較小，即使用清水作為進水，也能保持挖掘面的穩定；
⑸可以進行長距離頂進，也可用於曲率半徑比較小的曲線頂進； ⑹施工速度快，每分鐘可進尺100-180mm之間；
⑺機具結構緊湊、維修保養簡單、操作方便。無論在工作坑中安裝還是在接收井中拆除都很方便；
泥水式推進工法適於頂進管徑規格為Φ600~3000mm。
3 、封閉型土壓式推進工法
圖 土壓式推進工法施工工藝示意圖
土壓式推進工法有如下特點：
⑴通過向切削倉內注入一定比例的混合材料，使得充滿泥倉的泥土混合體平衡 正面土壓力以及地下水壓力；
⑵無需泥漿泵等後部配套裝置，整機造價低廉；
⑶無需泥漿處理，施工成本低。
土壓式推進工法所採用的頂管掘進機可根據機頭所載刀盤數量分為單刀盤土壓平衡掘進機和多刀盤土壓平衡掘進機。
3.1 單刀盤土壓平衡掘進機
單刀盤土壓平衡掘進機有以下優點：
⑴適用的土質範圍非常廣，除岩石外的其他類土質均適用，且不需採用其他輔助手段；
⑵施工後地面沉降小；
⑶棄土的處理比較簡單
⑷可在復土層僅為管外徑0.8倍的淺土層中施工；
⑸有完善的土體改良系統和具有良好的土體改良功能；
⑹開口率達100％，土壓力更切合實際。
3.2 多刀盤土壓平衡掘進機
多刀盤土壓平衡掘進機把通常的全斷面切削刀盤改成四個獨立的切削攪拌刀盤，所以它尤其適用於軟粘土層中頂管施工。如果在泥土倉中注入些粘土，它也能用於砂層中頂管施工。另外，由於此機採用了先進的土壓平衡原理，採用此機進行頂管施工後，對地面及地下的建築物、構造物、埋設物的影響較小。用它可以安全地穿越公路、鐵路、河川、房屋以及各種地下公用管線。其最小覆土深度可以相當於一倍管外徑左右。從無數的施工實例證明，用此機進行頂管施工作業，不僅安全、可靠，而且施工進度快、效率高。與單刀盤土壓平衡掘進機相比，此機具有價格低廉、結構緊湊、操作容易、維修方便和質量輕等特點。另外，它排出的土可以是含水量很少的乾土或含水量較多的泥漿。它與泥水式頂管施工相比，最大的特點是排 出的土或泥漿一般都不需要再進行泥水分離等二次處理。施工佔地小，對周圍環境汙染也很少。如採用皮帶輸送機或螺旋出土機（如圖4.2.2）方式出土，頂進效率會更高，平均24小時可頂進15-20米。但是它的缺點也很明顯，由於不是全斷面切削，切削不到的部分只能通過擠壓進入機頭，因此迎面頂力較大。
土壓式推進工法適用於施工管徑規格為Φ1000~3000mm。
圖 皮帶輸送機及螺旋出土機
4、 封閉型泥濃式推進工法
圖 泥濃式推進工法施工工藝示意圖
泥濃式推進工法具有如下特點：
⑴可以不加破碎的排出孔徑約為掘進機直徑1/3的卵礫石；
⑵採用了二次注漿方法，大大的減少了磨阻力，適合長距離頂進。
泥濃式頂進工法所採用的頂進掘進機制造工藝較複雜且精良，在頂進過程中頂進操作人員處於頂進管道中，目前此施工工法在日本應用較廣泛，在中國臺灣也有應用報道。
此工法在頂進過程中，將廢棄物分成兩部分通過不同的方式排至地表後再外運處理。通過泥漿將頂進中所遇到的粘粒、砂礫等細小顆粒排至泥漿處理設備中，經泥漿處理設備二次分離處理後，粗顆粒部分由泥漿運輸車外運，餘下的優質泥漿再次循環利用；頂進中遇到的卵礫石、塊石等粗大顆粒物儲存於儲存槽中，經管道運輸至工作井內，再由門架吊至地表後外運。
因此泥濃式頂進工法適用的土質條件較廣泛，除岩石外所有土質條件均可適用。它適用頂進管徑規格為Φ700~2200mm。
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