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土压平衡顶管机与土压平衡顶管 姓名：余彬泉 单位：扬州广鑫重型设备有限公司 摘要：土压平衡顶管施工是借助于各种土压平衡顶管机来实现的，每一种土压平 衡顶管机都有一定的适用范围。但其基本原理是一样的：即用土仓内的土来平衡 土压力和地下水压力，排出的弃土是可以用车辆运送的。土压平衡顶管一大特点 是可以对土体进行改良。 关键词：土压平衡顶管 土压平衡顶管顶管机 土体改良 运土方式 一、多刀盘土压平衡顶管机 多刀盘土压平衡顶管机只适用于软土地层、并且外径要大于1800mm 以上的 一种大口径的土压平衡顶管机。 图—1 多刀盘土压平衡顶管机 它的结构比较简单，请参见图4—1：1—土压仓、2—隔舱板、3—前壳体、 4—减速器、5—土压力表、6—纠偏油缸、7—刀盘电机、8—螺旋输送机、9—后 壳体、10—刀盘、11—人孔。 土压仓内均布有四个刀盘，刀盘由电机通过安装在隔舱板上的减速器驱动、 旋转。它们在切削土体的同时可对土体进行搅拌。下部设有螺旋输送机的喂料口。 切削下来的土体通过螺旋输送机排出。由于前壳体被隔舱板隔离成前面的土压仓 1 和后面的动力仓两部分，地下水无法渗透进来，所以多刀盘土压平衡顶管机可在 地下水位以下进行顶管施工。由于多刀盘土压平衡顶管机四个刀盘切削土体的面 积只占顶管机全断面的60%左右，其余部分的土体都是通过挤压、搅拌，最终被 螺旋输送机排出的，这种结构决定了多刀盘土压平衡顶管机只适用于含水量比较 大的软土地层。在泥土仓的隔仓板上部和中部两侧各设有三个土压力表。 前后壳体之间安装有壳体密封圈，壳体前后是用四组“井”字形布臵的纠偏 油缸联结起来。在后壳体内设有液压动力站，以控制各组纠偏油缸的伸缩，从而 达到控制顶管机顶进的方向。 它的工作原理如下：顶进过程中，需根据土质、覆土深度等条件设定一个控 制土压力P，当泥土仓内的土压力＞P 时，让螺旋输送机排土；当泥土仓内的土 压力＜P 时，让螺旋输送机停止排土。只要推进速度与排土量相匹配，就可做到 连续排土。同时，也可把土压力控制在P ±20kPa 范围以内。 多刀盘土压平衡顶管机的整机重量轻，顶进时不易产生沉降。顶管机的用电 也比同口径的大刀盘土压平衡顶管机少 30%～40%。多刀盘土压平衡顶管机还有 它一个独特的功能就是可以利用某个刀盘的转动或停止转动来有效的达到纠正 顶管机方向偏差的这一目的。例如，当顶管机在上层土软、下层土硬这样上下两 层软硬不同的土中顶进时，顶管机往往会向软的一层土偏过去，即顶管机会爬高。 这时，如果让顶管机上部的两个刀盘停止转动，继续往前顶的话，很快就会发现， 随后顶管机已停止爬高，并会出现趋稳或往下的走势。 在上海龙华地区的一施工单位用 2400 多刀盘土压平衡顶管机顶管，起先， 一直很正常，但在距接收井还有45 到36m 这一段距离中，一下子偏左42cm，如 果按这种偏差的速率继续往前顶，到时肯定进不了洞。经分析原因判断：左边可 能遇到了已填埋的水塘或河道，决定让他们把左边上下两个刀盘停掉，放慢速度、 控制好土压力和刀盘电流继续往前顶，结果顶管机很快就开始往右回正，最终安 全进了洞。 多刀盘土压平衡顶管机有它的局限性，只能用在含水量较高的软粘性土中， 若遇到沙性土时必须注入粘土浆液对沙性土进行改良。另外，顶管机一旦产生了 顺时针或逆时针的滚动偏转就不太容易纠正。 2 二、加泥式土压平衡顶管机 加泥式土压平衡顶管机，也称大刀盘土压平衡顶管机、辐条式土压平衡顶管 机等，它可用于多刀盘土压平衡顶管机所无法顶进的固结性粘土和砂土。 该机如图—2 所示，可分为：1—测量靶、2—压力表、3—刀盘、4—土压仓、 5—刀盘动力箱、6—行星减速器、7—纠偏油缸、8—前壳体、9—刀盘驱动电机、 10—螺旋输送机、11—电气控制箱、12—后壳体、13—操纵台等组成。其中，刀 盘是最能体现加泥式顶管机特点的一个主要部件，它由刀排座、刀排、切土切座、 切土刀片、中心刀、搅拌棒等零件组成。刀排呈放射状布臵，与中间的刀排座焊 成一体，刀排座则通过联接键与主轴联接。在刀排座的前端，焊有一个呈三角形 状的中心刀。在中心刀底部的刀排座上设有一注浆孔，该孔通过中空的主轴和主 轴后的旋转接头与注浆管连接。