李光朋，李延民

（1.郑州大学机械工程学院，河南 郑州 450001；2.中铁工程装备集团有限公司，河南 郑州 450001）

顶管法施工具有不需要开挖地面、开挖速度快、占地面积少、环保、高效等优势，在施工过程中能最大限度的减小对地面交通和居民正常生活的影响，同时还能获得较高的工程质量，因此顶管机广泛用于地下穿越河流、道路、建筑等具有条件限制的管道工程建设中[1-2]。

顶管机在国内的应用地质多数为粉土、砂土、黏土、淤泥等富水的软土地层[3]，而在软岩和硬岩交替出现的复合地层条件下应用较少，且常规的电机驱动刀盘的形式在这种复合地层条件下工作，经常会出现超转矩、卡刀盘等掘不动的情况。采用液压驱动刀盘能更适应硬岩以及复合地层下掘进，同时闭式液压系统具有结构紧凑、效率高、调速范围宽和油液不易污染等优点，适用于大功率的场合，能够满足刀盘对扭矩和转速的需要[4]。

1 工程概况

拟建管道地处于南宁盆地高级阶地及盆地边缘剥蚀丘陵区的垄状高丘区和剥蚀残丘谷地区，岩土层种类较多，地形地貌较复杂，性质变化较大。场地岩土层分布自上而下为新近堆积形成素填土、第四系残坡积形成黏土、下伏石炭系石灰岩，还存在溶洞，地貌外观如图1所示，断面示意图如图2所示，各岩土层物理力学指标如表1所示。

图1 地貌外观图

表1 各岩土层物理力学指标

由此复杂的地质结构可以看出，顶管机在施工过程中要适应红黏土结泥饼糊刀盘的工况，也要适应石灰岩层大冲击的工况，也要适应多种地质并存时刀盘受力不均匀卡刀盘的工况，也就要求顶管机有脱困、低速、高速3种工作模式来适应复合地层的施工要求。……