土压平衡顶管机开挖面平衡如何控制？

土压平衡顶管机施工中顶管从地层的应力关系看，相当于卸载，要使开挖面稳定必须施加相当于卸载的土压与水压。所以土压的平衡必须满足以下两个方面条件：在顶进过程中，顶管机土舱段与其所处土层的土压力和地下水压力处于平衡状态；排土量与顶管机切屑刀盘切削下来的土的体积处于一种平衡状态。

土压平衡顶管机

一、开挖面平衡管理

开挖面的稳定存在如下3种情况：

1、若顶进速度不变，则迎面上压力与螺旋机转速成反比。

2、若螺旋机转速不变，则迎面土压力与顶进速度成正比，顶进速度越快，土压力则越高。

3、顶进速度与螺旋机转速同时调节，当需要快速顶进时，在保持开挖面稳定的前提下需要同步提高转速，当螺旋机转速达到极限时，顶进速度不宜过多增加。相反若顶进速度达极限时，螺旋机转速不宜过高。

二、开挖面平衡模型

开挖面的平衡主要是为了保护地面的建(构)筑物及管线，使其影响在允许的范围内，主要通过土舱压力以及地面沉降监测两个方面来进行控制，从而达到平衡的目的，由于地下土质情况的复杂性，结合工程覆土变化较大的特点，应同步结合监测指标来进行开挖面的平衡控制。同时，还须做到如下儿点：

1、针对土压力理论值变化的情况，如穿越河道、覆土变薄等，必须降低土舱压力：通过降低顶进速度或者提高螺旋机出土数量来降低土舱内压力，此期间必然存在超推进或欠推进的短暂影响，因此压力调整应在穿越河道前适当的距离就完成。这也说明在需要调节土舱压力的地段，缓熳、均衡的调节山上量对减少上体变形是非常有利的，必须降速穿越。

因此，在顶管施工期问，应对照土舱压力表(预设土压区间)，结合地面沉降监测数据及时调整来实现开挖面的平衡。

2、对于工具管的顶进，直接使用后座主顶油缸与使用中继环，螺旋机转速是不一样的，顶进速度加快，则螺旋机转速也要相应加快，顶进速度减慢，则螺旋机转速也要减慢。

结合上述控制原则，建立土压平衡模型，见土压平衡模型图

土压平衡模型图

另外，对于顶管工程顶管沿线有多处砂质粉土位于顶管上层，且与管外壁间距较小，该层摇振反应强、结构松散，易产生流砂，因此，工具管刀盘及上仓内应具有调节泥土品质的能力，必要时可压入泥浆来改善刀盘前泥土支护能力，防止流砂坍孔现象的产生，造成地面大幅沉降。

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