随着人口的增长,经济的飞跃发展,人们对地下空间的利用也越来越多,排污管道、煤气管道、石油管道、热力管道、通信电缆等综合管道一般都是直埋地下且错综复杂,而早期老旧管线由于缺乏统一规划,且许多管线已严重老化,已无法满足城市发展与城镇化建设的需要。为此国家出台了一系列的政策来治理地下综合管廊,不仅是对地下管线的改造,还包括地下车库、商场等建设。在市政建设工程中,顶管机成为了一种不可或缺的隧道掘进设备,尤其是随着城市的发展,对共同管线的需求将更加强烈,预计在未来十年,顶管机的市场需求将十分强烈,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,具有良好的市场前景。目前国内市场上顶管掘进机只适应粉土、砂土、黏土、淤泥等富水的软土地层,而在软岩和硬岩交替出现的复合地层应用案例比较少,而且常规顶管机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,需要寻求一种能适应复合地层的刀盘驱动形式来代替电机驱动形式。为解决以上问题,借鉴和分析研究在硬岩中掘进的TBM以及盾构的刀盘驱动形式,专门设计了一套刀盘中心驱动变量马达-变量泵闭式液压系统,采用液压驱动刀盘能更适应硬岩以及复合地层下掘进,而且根据地质情况设计了脱困、低速和高速三种工作模式,增大了顶管机对岩层的施工范围,经过理论计算,耦合匹配变量马达-变量泵的相关参数,并通过AMESim仿真软件对整个液压系统进行模拟仿真,针对系统中的薄弱环节对相关的参数进行优化,以更好的适应工况。经过现场实际应用的情况证明用闭式液压系统驱动方式代替电机驱动方式完全满足复合地层的掘进要求。