目前在城市頂管施工的過程中，根據(jù)不同的土質(zhì)狀況來選擇不同的頂管設(shè)備是施工中的一個(gè)關(guān)鍵性問題。再頂管施工中引進(jìn)研制、設(shè)計(jì)、推廣、應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料和新設(shè)備，以提高工程質(zhì)量，降低施工成本，解放生產(chǎn)力建設(shè)高較優(yōu)質(zhì)的精品工程，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙豐收顯得尤其主要，使用新型的頂管設(shè)備（根據(jù)土質(zhì)條件）文明施工保護(hù)環(huán)境是當(dāng)前施工過程中的一個(gè)非常主要的環(huán)節(jié)。 

目前頂管常見的幾種土質(zhì)
 

淤泥質(zhì)黏土：

此種軟土的形成是在較弱的海浪岸流 及潮汐的水動(dòng)力作用下逐漸形成的。土的顏色多呈灰色或黑灰色，光潤(rùn)油滑且有腐爛植物的氣味，多呈軟塑或半流塑狀態(tài)。其天然含水量很大，一般都大于30%，飽和度一般大于90%, 液限一般在35-60%之間，軟土的天然重度較小，約在15-19KN/m3之間?？紫侗榷即笥?，因其天然含水量高、孔隙比大，就帶來了軟土地基變形大，強(qiáng)度低的特點(diǎn)。 

砂性土：

由于曾受到海水的沖擊，部分地區(qū)沉積層含有海水所搬運(yùn)的大量沉積物，其中主要為細(xì)砂及粉砂。由于含黏土的成分較少，我們可稱之為砂性土。砂性土的土顆粒較一般的黏土大，一般在20μ以上，土顆粒之間的凝聚力較小，呈單粒結(jié)構(gòu)。孔隙比較大，很容易在水動(dòng)力的作用下產(chǎn)生流沙現(xiàn)象。 

黃土：

凡以風(fēng)力搬運(yùn)沉積又沒有經(jīng)過次生擾動(dòng)的、無層里的黃色粉質(zhì)、含碳酸鹽類并具有肉眼可見的、大孔的土狀沉積物成為黃土（也成原生黃土），其它成因的、黃色的、又常具有層理和夾有砂、礫石層的土狀沉積物稱之為黃土狀土（也稱次生黃土）。

強(qiáng)風(fēng)化巖：

強(qiáng)風(fēng)化巖是指風(fēng)化很強(qiáng)的巖石，此種土質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)以大部分破壞，礦物成分顯著變化，含有大量粘土質(zhì)黏土礦物。風(fēng)化裂隙很發(fā)育，巖體被切割成碎塊，干時(shí)可用手折斷或捏碎，浸水或干濕交替時(shí)可較迅速地軟化或崩解。用鎬或湫可挖掘，干鉆可鉆進(jìn)。

微風(fēng)化及中風(fēng)化巖：

微風(fēng)化巖是指巖質(zhì)新鮮，表面稍有風(fēng)化跡象的巖石，強(qiáng)度大于50Mpa，硬度很高的巖石。在此地層中頂進(jìn)較困難，而且一般頂進(jìn)距離超過100米是需要更換刀頭。中風(fēng)化巖較軟，其組織結(jié)構(gòu)部分破壞。礦物成分發(fā)生變化，用鎬難挖掘。以上介紹了常見的幾種土質(zhì)，從N值為3-40的土質(zhì)都有。這就需要針對(duì)不同的土質(zhì)情況選用不同類型的頂管掘進(jìn)機(jī)。 

對(duì)于淤泥質(zhì)黏土，由于其土質(zhì)較軟，切削容易，因此我們可以選用以下所介紹的各種挖掘進(jìn)機(jī)，對(duì)此我們介紹多刀盤土壓平衡式頂管掘進(jìn)機(jī)，把通常的全斷面切削刀盤改成四個(gè)獨(dú)立的切削攪拌刀盤。所以它尤其適用軟粘土層的頂管。如果在泥土倉(cāng)中注入些粘土，它也能用于砂層的頂管。

另外，由于此機(jī)采用了先進(jìn)的土壓平衡原理，因此，采用此機(jī)進(jìn)行頂管施工后，對(duì)地面及地下的建筑物、構(gòu)筑物、埋設(shè)物的影響較小。用它可以安全的穿越公路、鐵路、河川、房屋以及各種地下公用管線。其最小復(fù)土深度可以相當(dāng)于一倍管外徑左右。從無數(shù)的施工實(shí)例證明，用此機(jī)進(jìn)行頂管施工作業(yè)，不僅安全、可靠，而且施工進(jìn)度快、效率高。

與單刀盤壓平衡掘進(jìn)機(jī)相比，此機(jī)具有價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)緊湊、操作容易、維修方便和質(zhì)量輕等特點(diǎn)。另外，它排出的土可以是含水量很少的干土或含水量較多的泥漿。

它與泥水式頂管施工相比，最大的特點(diǎn)是排出的土或泥漿一般都不需要在進(jìn)行泥水分離等二次處理。施工占地小，對(duì)周圍環(huán)境污染也很少。它與手掘式機(jī)其他形式的頂管施工相比較，又具有適應(yīng)土質(zhì)范圍廣和不需要采用任何其他輔助施工手段的優(yōu)點(diǎn)。

如采用輸土泵的方式出土，頂進(jìn)效率也很高，平均24小時(shí)可頂進(jìn)15-20米。但是它的缺點(diǎn)也很明顯，由于不是全斷面切削，切削不到的部分只能通過擠壓進(jìn)入機(jī)頭，因此迎面頂力較大，只適合于軟土地質(zhì)情況下施工，如需穿越建筑物、構(gòu)筑物、埋設(shè)物等對(duì)地面沉降要求很小的情況可采用刀盤可伸縮式泥水平衡掘進(jìn)機(jī)，此種機(jī)頭的刀盤是一個(gè)直徑比掘進(jìn)機(jī)前殼體略小的具有一定剛度的圓盤。圓盤中還嵌有切削刀和刀架。刀盤和切削刀架之間可以同步伸縮，也可以單獨(dú)伸縮。而且，不論刀盤停在哪一個(gè)位置上，切削刀架都可以把刀盤的進(jìn)泥口關(guān)閉。刀盤加壓裝置是安裝在主軸中的油缸，刀架伸縮油缸則安裝在刀盤加壓裝置的上方。

刀盤可伸縮式掘進(jìn)機(jī)的工作原理如下：

刀盤前土壓力過小時(shí)，他就往前伸：刀盤前土壓力過大時(shí)，它就往后退。

刀盤前伸時(shí)，應(yīng)減少進(jìn)泥口開度并加快推進(jìn)速度：刀盤后退時(shí)，應(yīng)加大進(jìn)泥口開度并將低頂速。這樣，就可使刀盤前的土壓力控制在設(shè)定的范圍內(nèi)。使用此種掘進(jìn)機(jī)地面隆沉極小，優(yōu)秀的操作人員可使地面隆沉控制在10mm以內(nèi)。由于采用了泥水作為運(yùn)輸介質(zhì)，在頂進(jìn)的過程中無需停頓出泥，因此它的頂速也很快，24小時(shí)可頂進(jìn)20-30米。

缺點(diǎn)也很明顯：由于進(jìn)泥口開度限制，在含有直徑大于6cm礫石的土層中無法施工。 

對(duì)于易產(chǎn)生流沙現(xiàn)象的砂性土可根據(jù)其含水量及其標(biāo)準(zhǔn)貫入度選用不同類型的掘進(jìn)機(jī)，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)貫入度較小時(shí)可選用多刀盤土壓平衡式掘進(jìn)機(jī)，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)貫入度較大時(shí)，除多刀盤土壓平衡式掘進(jìn)機(jī)以外的以上各種掘進(jìn)機(jī)都適應(yīng)此種土質(zhì)。

對(duì)于地質(zhì)為黃土的情況下我們可采用單刀盤土壓平衡式掘進(jìn)機(jī)和偏心破碎泥水掘進(jìn)機(jī)。

單刀盤土壓平衡頂管掘進(jìn)機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.使用的土質(zhì)范圍非常廣；

2.施工后地面沉降??；

3.棄土的處理比較簡(jiǎn)單；

4.可在復(fù)土僅為管外徑0.8倍的淺土層中施工；

5.有完善的土體改良系統(tǒng)和具有良好的土體改良功能；

6.開口率達(dá)100%，土壓力更切合實(shí)際。