今天聊工程之顶管工程--气压平衡式（泥水平衡与土压平衡有文档介绍）

五、气压平衡式

一、气压平衡式顶管机

通过调节出泥舱的气压稳定开挖面，弃土以泥水方式排放出的顶管机，可用于有地下障碍物的复杂土层。

 气压平衡式与泥水平衡式的最大区别在于，气压平衡式顶管机通过一个隔板将破碎室分隔为两个区域，后面是压力室，以压力墙为界，在其上部可以形成一个压气区，平衡压力就是通过这一压气区作用于气水不平衡的工作面上。气压平衡式可用于淤泥和粘性土、粉质土、粉土、砂土，与泥水平衡基本一致，适用土层也较广，最佳使用土层是有障碍物的复杂土层。但施工最“可靠、经济、环保”的地层是渗透系数较大的砂土(渗透系数比泥水平衡大)。在渗透系数较大的砂土中施工，采用气压平衡式不需要另加措施。

二、全气压式和局部气压式

 1、全气压式：挖掘面上和管道内所有工作人员都在气压条件下工作，整个顶管管道内都充满一定压力的压缩空气。全气压顶管的工具管大多为手掘式，挖土的多用人工，工具管构造较简单。施工效率很低，仅为普通手掘式顶管的30%~50%，有钢制的气压舱也有混凝土管制的气压舱。

 2、局部气压式：压缩空气仅仅作用在挖掘面上，相对于全气压施工而言，操作人员在常压下工作。

三、气压平衡式顶管的工作原理

 是通过作用于临时掘进工作面上的气体压力阻止地下水。在整个掘进工作面的高度范围内，作用的气体压力是相等的，但地下水的压力是有梯度的，因此在工具管的顶部就形成一个超过平衡压力的气体压力区。在这一压力作用下，地层空隙中的水被挤出，地层也从原来的饱和状态过渡到半饱和状态，从而起到平衡挖掘面的作用。通过对顶管机头改装，将机头前端设置斜向内的“喇叭口”，使得机头在千斤顶推力作用下向前切土，土方进入机头过程中在“喇叭口”挤密作用下，使得切入机头内半饱和状态土体固结，进一步加固开挖面土体，有效保证了作业空间内土体稳定。在掘进舱内土方开挖时不得开挖“喇叭口”内土方。

四、气压平衡式顶管机优缺点

 局部气压平衡顶管机最大特点是对土层适应性能强。气压平衡顶管机本体结构合理简单，而且可靠性、实用性强，部分设备上的易损件更换简单，最适用于软土地区，可穿越粘性土、粉性土以及砂土等土层，但应尽量避开渗透性系数大的砾石和粗砂层，可敷设穿越江河和地面建（构）筑物的给水管道、下水管道、排污管道和工业地下管道等；气压平衡顶管机，因它的排泥系统是通过水力机械方式完成，所以它的施工要求需要有足够的水源和排泥的条件，对城市中心地带是一个较大的缺点，以至不能采用，但对江边，旷野施工反而成为它的优势，因为对超长或特长距离顶管，水力机械排泥效率高，对数公里长的排泥难题容易解决（短距离、小管径也可采用泥泵排泥）。