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顶进过程中的平衡

顶管是利用主顶千斤顶及管道中继间千斤顶的推力，将工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直顶推到接收坑，同时，将紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两坑之间。顶管法有人工顶管与机械顶管之分：

人工顶管：施工人员位于所铺设管道的前端，直接与土体接触，采用人工挖土的方式破碎工作面的土体，工作面的土体为自然平衡，适于地层不含地下水(或已经采取降水处理)、工作面稳定、土体能够实现自支撑的情况下施工。存在地表沉降或地层坍塌的危险，对地面上铁路、公路等建筑物构成了威胁，同时，对施工人员的生命安全也构成了威胁。这种方法通常施工长度小于50米，适于在稳定的粘性土层施工。

机械顶管： 在所铺设的管道前端由顶管掘进机代替人工挖土，掘进机的前端封闭，将土体与施工人员及管道隔开，它在顶进操作时，掘进机与土体处于平衡状态，不会发生塌方、流沙、透水等危害人身事故，施工过程中不需降水，适于在各种土层中施工，不但适于粘性土层，也适于无粘性的松散土层，甚至在硬岩层及破碎岩层中也能正常顶进，顶进长度可达上千公里。

相比而言，机械顶管比人工顶管的优势更明显，顶进过程中沿线不须降水，顶进距离较长，适于穿越高速公路、铁路，也可以进行绕过障碍物的曲线顶管，适应的土质范围宽广。

机械顶管掘进机的基本原理是：先由工作坑中的主顶油缸推动顶管机前进，同时，刀盘旋转切削土体，切削下的碎土进入顶管机前端的土仓，土仓在顶管机推进时受到挤压，形成土压，这个土压与顶管机前端土层压力相等，达到平衡，所以不会发生土体的塌方，也不会发生前方土体的隆起，对于施工人员、设备及地面、地下的建筑物来讲都非常安全。

顶管机与周围土体的平衡是动态的，顶管机具有动态地控制这种平衡的能力。见图三，如果土仓压力过大，顶管机可以增加排土量，将多余的碎土排出，减小土仓压力，使土仓压力与土体压力仍然平衡；如果土仓压力过低，顶管机后部的顶进油缸向前推进.

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