土壓平衡頂管機施工中頂管從地層的應力關係看，相當於解除安裝，要使開挖面穩定必須施加相當於解除安裝的土壓與水壓。所以土壓的平衡必須滿足以下兩個方面條件：在頂進過程中，頂管機土艙段與其所處土層的土壓力和地下水壓力處於平衡狀態；排土量與頂管機切屑刀盤切削下來的土的體積處於一種平衡狀態。

土壓平衡頂管機

一、開挖面平衡管理

開挖面的穩定存在如下3種情況：

1、若頂進速度不變，則迎面上壓力與螺旋機轉速成反比。

2、若螺旋機轉速不變，則迎面土壓力與頂進速度成正比，頂進速度越快，土壓力則越高。

3、頂進速度與螺旋機轉速同時調節，當需要快速頂進時，在保持開挖面穩定的前提下需要同步提高轉速，當螺旋機轉速達到極限時，頂進速度不宜過多增加。相反若頂進速度達極限時，螺旋機轉速不宜過高。

二、開挖面平衡模型

開挖面的平衡主要是為了保護地面的建（構）築物及管線，使其影響在允許的範圍內，主要透過土艙壓力以及地面沉降監測兩個方面來進行控制，從而達到平衡的目的，由於地下土質情況的複雜性，結合工程覆土變化較大的特點，應同步結合監測指標來進行開挖面的平衡控制。同時，還須做到如下兒點：

1、針對土壓力理論值變化的情況，如穿越河道、覆土變薄等，必須降低土艙壓力：透過降低頂進速度或者提高螺旋機出土數量來降低土艙內壓力，此期間必然存在超推進或欠推進的短暫影響，因此壓力調整應在穿越河道前適當的距離就完成。這也說明在需要調節土艙壓力的地段，緩熳、均衡的調節山上量對減少上體變形是非常有利的，必須降速穿越。

因此，在頂管施工期問，應對照土艙壓力錶（預設土壓區間），結合地面沉降監測資料及時調整來實現開挖面的平衡。

2、對於工具管的頂進，直接使用後座主頂油缸與使用中繼環，螺旋機轉速是不一樣的，頂進速度加快，則螺旋機轉速也要相應加快，頂進速度減慢，則螺旋機轉速也要減慢。

結合上述控制原則，建立土壓平衡模型，見土壓平衡模型圖

土壓平衡模型圖

另外，對於頂管工程頂管沿線有多處砂質粉土位於頂管上層，且與管外壁間距較小，該層搖振反應強、結構鬆散，易產生流砂，因此，工具管刀盤及上倉內應具有調節泥土品質的能力，必要時可壓入泥漿來改善刀盤前泥土支護能力，防止流砂坍孔現象的產生，造成地面大幅沉降。

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