我国地域辽阔，地质多样，如以上海、杭州、宁波等地为代表的软黏土，施工过程中存在掌子面稳定性差、顶进姿态难以控制、管材在土层中受力不均、管材上浮等难题；以广州、深圳、厦门、湖南为代表的软硬不均复合地层，其地质复杂多变，具有强度差异大、孤石强度高等特点，顶管施工易出现刀盘与刀具磨损或损坏、地层稳定性差等特点；以成都、兰州等地为代表的富水砂卵石地层，以及以北京为代表的典型砂卵石地层等，其盾构施工面临高磨耗、大粒径漂石通过性差等难点。因此, 不同地层对施工方法的适应性、安全性和经济性均提出了新的要求。
复杂多样的地层分类
相对均一地层/软硬不均复合地层
土质分类
在顶管施工过程中，经常遇到黏土、粉土、砂、砾、卵石、岩石等地层或若干地层组成的混合地层。不同地层对设备选型和施工工艺的要求不同。必须重视围岩力学特征的各向均匀性问题,并综合考虑地层的颗粒粒径、级配、耐磨性指标、弹性模量、渗透系数等物理力学特性。在我国“重大工程建设关键技术研究”中，宏观地将隧道工程所涉及的围岩地层划分为相对均一地层和软硬不均复合地层两大类，对顶管施工具备极高的指导性。
相对均一地质
多变的相对均一地质
严格意义上的各向同性均质地层在自然界是不存在的。学界定义的相对均一地层是指在施工开挖断面范围内和开挖延伸方向上，由一种或若干种地层组成的，但其岩土物理力学参数（颗粒粒径、级配、渗透性和力学指标等）、耐磨性指标等特性相近的地层或地层组合。隧道、顶管工程所涉及的相对均一地层主要有软土地层、岩层、砂土层等。
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软土地层
软土地层具有天然含水量高、压缩性高、承载能力低、物理性质呈软塑到流塑状等特点。如淤泥、淤泥质土以及其他高压缩饱和黏性土、粉土等地层，其中黏性土一般又可分为黏质土、砂质黏土和粉质黏土。
软土地层的特征为外观以灰色为主的细粒土，天然含水量大于或等于液限，天然空隙率 大于或等于1.01等。这种地层普遍存在于天津、杭州、宁波、上海等地。
软土地层
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岩层
岩层是岩土力学及工程地质等特征差异相对较小的地层或地层组合。按饱和单轴抗压 强度可分为硬质岩层和软质岩层。
硬质岩层有花岗岩、片麻岩、玄武岩、石灰岩、石英砂岩、大理岩等。其中单轴抗压强度在60 MPa以上的为极硬岩石，强度30〜60 MPa的为次硬岩石。
软质岩层有黏土岩、页岩、绿泥岩、云母片岩、泥质粉砂岩等，单轴抗压强度为5〜 30 MPa,这种地层常见于重庆等地。
岩层
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砂土层
常见的砂土层主要分为细砂、粉砂、中砂、粗砂、砾砂等。
砂土层具有含水丰富、胶结强度低、稳定性差、气密性差、透水性高等显著特点。这种地层常见于北京东部、天津、上海、杭州等地。
多变的砂土层
根据《岩土工程勘察规范》（GB 50021—2001），砂土层的分类方法可见下表。
砂土层具体分类表
软硬不均地质
软硬不均复合地层是指在顶管开挖面范围内和顶进延伸方向上，由两种或两种以上不同地层组成,且岩土物理力学参数（颗粒粒径、级配、渗透性和力学指标等）、耐磨性指标等特 性相差悬殊的组合地层。在工程施工过程中，典型的软硬不均复合地层有上软下硬地层、孤石地层、大粒径砂卵石地层等。
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上软下硬地层
上软下硬地层是软硬不均地层中最常见的一种。即顶进断面上部是松软土层，而下部 是坚硬的岩石地层；或者上部是软弱岩层，而下部是硬质岩层；或是在硬质岩层中夹软弱岩层，软弱岩层中夹硬质岩层,岩石地层中夹破碎带、溶洞，等等。这种地层常见于广州、深圳、 南京等地。
软硬不均复合地层
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孤石地层
孤石地层是软硬不均复合地层中的典型代表之一，是花岗岩地层比较突出的一个不良地质现象，也是目前施工过程中遇到的最大难题之一。
从发育的岩性上讲，在如花岗岩、玄武岩、片麻岩、安山岩、砂岩，以及其他一些类型的岩石中均有发现，并且孤石多发育于风化作用活跃的厚层裂隙发育地带。
孤石的分布具有离散性、空间特性不规律、形状各异、大小不一等特征，岩石单轴抗压强度可以达到120 MPa以上，与周边岩层强度差异较大。孤石地层是广州、深圳、厦门、福州等地普遍存在的一种地质现象。
孤石地层
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大粒径砂卵石地层
大粒径砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层，其卵石颗粒间空隙大，颗粒间无黏聚力，无水状态下颗粒间为点对点传力，地层反应灵敏。
大粒径砂卵石地层是砂卵石地层的一种典型代表。广义上，所有以漂石（块石）、卵石 （碎石）、砾石（角砾）为主，含有砂土及少量黏性土粒的粗碎屑堆积物，统称砂卵石。
天然的砂卵石是由许多大小不等的颗粒组成。根据土力学相关规定，砂是指粒径0.075~2 mm的颗粒，卵石是指粒径60〜200 mm的颗粒，大粒径卵石是指粒径大于200 mm的颗粒。砂卵石地层是指以砂和卵砾石为主的地层，并且卵石含量较高。
一般所述的大粒径砂卵石地层，是指卵石粒径大于200 mm，且卵石含量超过50%的砂卵石地层。其具有卵石粒径大、强度高、结构松散、颗粒之间空隙大、无胶结等特征。主要分布于北京、成都、兰州等地。
砂卵石地层
湖南地区以复杂地质为主，顶进施工过程中，多种地层在同一个顶进断面上，是一种常态。
复杂地层情况下施工，意味着以上地层分类的错杂交复，带来强度上的剧烈变化和多种施工疑难。
一般情况下，顶管断管上的优势地层决定了顶管施工设备的配型和施工技术方案的设计方向，但当几种地质之间软硬程度相差过大时，会给施工带来极大挑战，极易发生机头扭转、偏离顶进轨迹、刀盘顶死等情况的发生，须引起高度重视。
健伟通创新顶管技术，综合解决复杂地质下的顶管施工疑难点。系列非开挖顶管成套设备及其配套施工工艺，采用复合式刀盘结构，其领创性的全地质覆盖能力，“刀盘防堵” “复合破碎” “灵活排泥”的优化思路，在一个顶进断面，可同时完成地层刮削破碎、岩石压裂破碎，可从源头应对解决复杂地质情况下，因设备选型刀头、刀头选配错误等导致的设备卡死、设施损害、工程停滞等重大问题，切实保障工程品质，全方位降本增效。
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