浅析顶管施工的顶力配置

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(完整版)顶管施工技术参数计算

顶管施工技术参数计算一、顶推力计算（1）推力的理论计算： (CJ2~CJ3段)F=F1+F2其中：F —总推力Fl 一迎面阻力 F2—顶进阻力F1＝π/4×D 2×P (D —管外径2.64m P —控制土压力) P ＝Ko ×γ×Ho式中 Ko —静止土压力系数，一般取0.55Ho —地面至掘进机中心的厚度，取最大值6.43m γ—土的湿重量，取1.9t/m 3P ＝0.55×1.9×6.56＝6.8552t/m 2F1=3.14/4×2.642×6.8552＝37.5tF2＝πD ×f ×L式中f 一管外表面平均综合摩阻力，取0.85t/m 2D —管外径2.64mL —顶距，取最大值204.53mF2＝3.14×2.64×0.85×204.53＝1441.15t因此，总推力F=37.5+1441.53=1479.04t 。

（2）钢管顶管传力面允许的最大顶力按下式计算：F ds =φ1φ3φ4γQdf s A p 式中 F ds — 钢管管道允许顶力设计值（KN ）φ1—钢材受压强度折减系数，可取1.00φ3—钢材脆性系数，可取1.00φ4—钢管顶管稳定系数，可取0.36：当顶进长度＜300 m 时，穿越土层又均匀时，可取0.45,：本式取0.36γQd —顶力分项系数，可取1.3A p —管道的最小有效传力面积（mm 2）计算得181127=3.14*13222-3.14*13002f s —钢材受压强度设计值（N/mm 2）235 N/mm 2由上式可得钢管顶管传力面允许的最大顶力11787KN,约1202.75t 经计算得知总推力F=1479.04t ，大于钢管顶管传力面允许的最大顶力1202.75t ，顶管时只能用其80%，1202.75×80%=966.2t 。

顶管工程施工中的顶力计算

顶管⼯程施⼯中的顶⼒计算2019-08-21摘要：本⽂主要介绍顶管的顶⼒计算⽅法，计算公式的适⽤条件，计算顶⼒的必要性，并结合⼯程实例对顶⼒计算公式进⾏了验算，对顶管⼯程的施⼯具有参考价值。

关键词：顶管顶⼒的计算⼟压⼒荷载⼀、引⾔随着城市现代建设的迅速发展，顶管施⼯作为⾮开挖技术，在城市管线的建设和改造中已得到⼴泛应⽤，尤其在埋深较⼤，周围环境对位移有严格限制的地段，显得较为安全和经济。

南通市⼈民西路污⽔管⼯程位于交通繁忙、车辆⼈流拥挤的⼈民西路，考虑到交通现状，管道⼤开挖施⼯⽅案不可取，因此，选择采⽤了顶管法施⼯。

该⼯程西起南通港、东⾄南通长途汽车总站，全长1.3Km。

⽽顶管施⼯之前，顶管顶⼒的计算是确定顶管单元长度的基本数据，对⼯作井后背墙的整体稳定和结构安全设计与施⼯起关键作⽤，同时也是确定顶管⼯作井的数量、结构形式、顶管施⼯⽅案、以及⼯程⼯期和造价的依据。

所以，顶管最⼤顶⼒的计算，在顶管施⼯中显得⾮常重要。

⼆、顶管的顶⼒计算顶管施⼯中，千⽄顶的顶⼒需要克服周边各种摩阻⼒，包括管端贯⼊阻⼒、由垂直⼟压⼒施加于管壁的法向应⼒、⽔平⼟压⼒施加于管壁的法向应⼒、以及管道⾃⽣重量产⽣的摩阻⼒等。

由于顶管在推进过程中，还不断受到各种外界因素的影响，如纠偏、后背位移等，使顶⼒随时发⽣变化，且各地区地质条件的差别，所选择的施⼯⼯艺也不同，由此，顶管顶⼒的计算公式较多，同时也总结了不少的经验公式，经过长期⼯程实践并结合⼟⼒学理论，顶推⼒的常⽤计算公式为以下⼏种。

（⼆）、在⼿掘式顶管施⼯中的顶⼒计算式为：公式（⼀）式中：F为总推⼒（KN）；D为管道外径（m）；L为推进长度（m）；G为每⽶管的重⼒（KN/m）；C1为管与⼟之间的粘着⼒（KPa）1为管与⼟之间的摩擦系数，1=，为⼟的内摩擦⾓；N为标准贯⼊值，在普通的粘⼟中，N=1.0；在砂性⼟中，N=2.5；在硬⼟中，N=3.0。

q为管周边均布荷载（KPa），由管顶上⽅⼟的垂直荷载与地⾯的动荷载组成，即：q=qv+p ，其中qv为管顶上⽅的垂直荷载（KPa）；p为地⾯动荷载（KPa），⼀般取5～10KPa。

顶管施工工艺顶力及后背计算

顶管施工工艺顶力及后背计算Prepared on 22 November 2020顶管施工工艺顶力及后背计算：1、顶力计算D=1000mm泥水平衡机械顶管顶力计算（1）顶力计算F--顶进阻力(KN)D0--顶管外径(m),按线路管径D=1200mm，取D0＝1.22 mL—管道设计最大顶进长度(m)，150mfk—管道外壁与土的单位面积平均摩阻力(KN/㎡)经验值fk=6KN/㎡NF--顶管机的迎面阻力(KN)，查表得：NF=π∕4Dg2P式中H0—管道覆土厚度，取最大值5mγ—土的湿密度，取18KN/m3解得：NF=（4）××5×18=则：F=××150×6+=即F=根据以上计算需要两支（型号）200t顶镐。

根据总顶力计算出顶力为，实际施工过程中选用的顶镐设备为2台200吨的顶镐，能够提供4000kN的顶力，根据现场情况与实际施工经验，采取注浆、涂蜡等减阻措施，可以不使用中继间，能够满足顶力的要求。

1.1.1.12、后背安全系数的核算：根据顶力计算取D=1200进行后背核算根据管道直径选择墙宽2.6m，高2.4m，墙厚0.8m，内衬Φ14@150双层钢筋网片，网片生根于底板钢筋，外侧以预制钢后背为模板，两侧支模，内浇混凝土，混凝土强度采用C30。

后背面积计算：F=V×n/Kp×r×hV：主顶推力n:安全系数，取n≥Kp：被动土压力系数，取2r：土的重度，取19h：工作井深度F：后背面积F=×2×19×6=后背墙的核算按右公式计算F≥P/[σ]；F—混凝土后背面积P—计算顶力[σ]—混凝土允许承载力1000KN/m2F=P/[σ]=÷1000≈5.88m2取安全系数2，（P/[σ]）’=11.76m2实际施工时采用9*4=36 m2〉30.96 m2>能够保证安全由此计算出实际顶进坑的后背可以承受顶推力的作用，能够安全施工。

浅谈泥水平衡顶管施工顶力分析与计算

浅谈泥水平衡顶管施工顶力分析与计算摘要：本文主要通过相应的顶管规范，根据计算步骤，按部就班的计算顶管施工的顶力，通过理论计算来科学的指导现场施工，并根据现场的实际情况对其证实理论验算，确保施工的合理性。

关键词：规范；顶力；科学；指导；合理前言推力的计算是顶管施工中最常用的、最基本的也是最为重要的计算之一，在顶管施工中，顶力是用于克服作用于管道上的外力，即称为顶进阻力，包括管道贯入阻力，摩擦阻力等。

在顶进过程中也会受到其他因素的影响，如纠偏、后背的位移等。

管道外壁受力，通常处于变动状态，并很难预测。

所以在计算顶力时，要留有一定的安全系数来保证安全。

顶力计算，对选择顶进设备选型、管道强度、布置中继间、液压站、后背结构等，具有重要意义。

1 工程概况临空路网完善项目位于大兴国际机场临空经济区廊坊片区起步区北区，地处规划航空物流区北部。

本项目北邻北部机场北线高速、南邻华兴道、西邻临空路和东邻105国道，规划以二类居住为主，融入部分行政办公、商业、商务等用地。

本项目共涉及8条市政道路及市政配套设施，道路总长度13.44km，管道开挖深度在6m-10m之间，受红线限制，放坡开挖不能满足施工要求，因此项目采用机械顶管，管径在φ800-φ1000之间，根据地质报告得知，土质以粉质黏土为主，地下水位在18.10m-20.70m，对施工影响较小。

2 顶力计算2.1总体工艺介绍泥水平衡顶管施工，顶管机采用泥水平衡顶管机，泥水平衡机被主顶油缸向前推进，掘进机头进入止水圈，穿过土层到达接收井，电动机提供能量，转动整个刀盘，仿形刀头最先接入土体，超前刀和刮刀分层刮土，挖掘的土质，石块等在转动的刮刀盘内被粉碎，然后进入泥水舱，在此处与泥浆混合，最后通过泥浆系统的排泥管由排泥泵输送至地面上。

在挖掘过程中，进水压力与出水压力保持平衡，以至始终处于主动与被动土压之间，达到消除地面的沉降和隆起的效果。

第一节管顶进以后，关闭进水系统和出水系统，拆除电缆、泥浆管、通讯系统，吊下第一节顶进管，并重新恢复进水、出水、通讯系统，后续施工依次类推，直到所有管道被顶入土层完毕，完成一条永久性的地下管道。

浅谈顶管施工顶力分析与计算

Ｒ＝１［．５２× ４８２ × １５６＋６）】．０２（４９．＋２３５．８４＋０２
：
顶管施工中，注浆润滑效果直接关系到顶力
大小。实践证明采用注浆润滑技术，减小顶进阻力，一次顶进长度可增加２３倍。～４５．（Ｎ）８１４ｋ（）经验公式２
难以预测。所以在计算顶力时，一定要考虑适当的安全系数。
顶力计算，对选择顶进设备、管子强度、布
置中继间、液压站、后背结构等，具有重要的意
义。
路桥施工计算手册，周水兴、何兆盖、邹毅
松，人民交通出版社；
顶管工程，［西德】谢尔勒著，漆平生等马・
译，中国建筑工业出版社。
２顶力常用计算方法
项力计算可根据国家、地方顶管施工及验收规范、标准、施工手册及专家著作中，有多种顶力计算方法：常用顶力计算可选用如下版本：给水排水管道工程施工及验收规范，ＧＢ０６ —７５２８９，中华人民共和国国家标准；天津市市政工程施工技术规范（水排
市政工程施工及验收技术规程，上海市市政
工程管理局；
顶管施工技术，余彬泉、陈传灿，人民交通
出版社；软土地下工程施工技术，华东理工大学出
版；
地下工程设计施工手册，中国建筑出版社；

顶管施工顶力及允许土抗力计算

1、后座反力计算忽略钢制后座的影响，假定主顶千斤顶施加的顶进力是通过后座墙均匀地作用在工作坑后的土体上，为确保后座在顶进过程中的安全，后座的反力或土抗力R应为的总顶进力P的1.2~1.6倍，反力R采用下式计算：式中：R——总推力之反力，kN；α——系数，取α=1.5~2.5，计算中取2。

B——后座墙的宽度，取5m；γ——土的容重，kN/m3；H——后座墙的高度，取4m；Kp——被动土压系数，）2/45（tanKp2ϕ+=；c——土的内聚力，kPa；h——地面到后座墙顶部土体的高度，见表1。

井号基坑尺寸坑深（m）后背墙高（m）墙顶到地面的高h（m）W1、Y1 平面异形面积127m27.91843.918W3、Y3 9mx9m 7.99 3.99W6、Y5 9mx9m 8.132 4.132 W9、Y7 9mx9m 8.258 4.258 W11、Y9 9mx9m 8.366 4.366Y’2 9mx5m 5.492 1.492Y旧2 9mx5m 6.681 2.681W旧2 9mx5m 6.234 2.234 W’3、Y’59mx9m 6.748 2.748（1）工作基坑W1、Y1的后背墙反力计算管道所在的土层为粉质粘土层，C=9.15kPa，γ=19.1 kN/m3，φ=15.07°。

将数据代入公式：R=8637.9KN（2）工作基坑W3、Y3的后背墙反力计算管道所在的土层为粉质粘土层，C=9.15kPa，γ=19.1 kN/m3，φ=15.07°将数据代入公式：R=8744.4KN（3）工作基坑W6、Y5的后背墙反力计算管道所在的土层为粉质粘土层，C=9.15kPa，γ=19.1 kN/m3，φ=15.07°将数据代入公式：R=8913.2KN（4）工作基坑W9、Y7的后背墙反力计算管道所在的土层为淤泥质粘土层，C=10.14kPa，γ=17.9kN/m3，φ=4.18°将数据代入公式：R=6048.5KN。

顶管施工工艺顶力及后背计算

顶管施工工艺顶力及后背计算:1、顶力计算D=1000m泥水平衡机械顶管顶力计算(1)顶力计算F 7D0Lfk NfF--顶进阻力(KN)D0--顶管外径(m),按线路管径D=1200m，取D0= 1.22 mL—管道设计最大顶进长度(m), 150mfk —管道外壁与土的单位面积平均摩阻力(KN/ m2)经验值fk=6KN/ m2NF--顶管机的迎面阻力(KN)，查表得：NF =n / 4Dg2P式中H0—管道覆土厚度，取最大值5m丫一土的湿密度，取18KN/m3解得：NF=( 3.14/4 ) X 1.222 X 5X 18=105.2KN则:F=3.14X 1.22 X 150X 6+105.2KN =3552.92KN即F=355.292t根据以上计算需要两支(型号)200t顶镐。

根据总顶力计算出顶力为3552.92kN，实际施工过程中选用的顶镐设备为2台200吨的顶镐，能够提供4000kN的顶力，根据现场情况与实际施工经验，采取注浆、涂蜡等减阻措施，可以不使用中继间，能够满足顶力的要求。

1.1.1.1 2、后背安全系数的核算：根据顶力计算取D=1200进行后背核算根据管道直径选择墙宽2.6m,高2.4m，墙厚0.8m，内衬①14@15双层钢筋网片，网片生根于底板钢筋，外侧以预制钢后背为模板，两侧支模，内浇混凝土，混凝土强度采用C3O后背面积计算：F=V X n/Kp X r X hV :主顶推力n: 安全系数，取n》1.5Kp :被动土压力系数，取2r :土的重度，取19h:工作井深度F:后背面积F=3552.9X 1.5/2 X 19 X 6=30.93后背墙的核算按右公式计算F A P/[ (T ]；F—混凝土后背面积P—计算顶力5877.21KN[(T ]—混凝土允许承载力1000 KN/m2F=P/[(T ]= 5877.2 - 1000~ 5.88m2取安全系数2,( P/[(T ] )' =11.76韦-.. 2实际施工时采用9*4=36 m〉30.96 m2 >11.76 能够保证安全由此计算出实际顶进坑的后背可以承受顶推力的作用，能够安全施工5.4.2顶管平面布置图(详见附图《顶管工作井平面布置图》：5050。

顶管施工顶力计算要点

顶管施工顶力计算要点
顶管施工中顶力计算模型
1．1管道上层土压力
一、模型假设
1、当工具管前面刃脚切入土中，会引起前方土体松动而坍塌，周围土体也会松动。

2、每一次土体的取出，都是同过挖除工作面范围内的土体。

3、换出土体，置入工具管。

4、最后由管道替换工具管支撑上面土体。

5、周围土体与管道一起形成一个超静定系统。

在研究管道顶进阻力时候，按静力组合模式来分析管道周围土层对管道的影响力。

影响周围土层荷载的因素有：a)管道外径；b)土、管道的刚性；c)土壤的性质；d)管道埋深；e)地下水位及流动状况；f)顶管项进土层时间等。

顶进管道与周围土层之间的作用关系复杂，简单通用的公式无法叙述其中的关系。

但为说明他们之问的关系，我们可以构造一些近似的解决问题的模型。

太沙基(Terzagtfi)等曾经将顶管工程的模型与隧道工程的模型等同，得出了一系列理论。

如下：
B为顶管管道上部对管道有荷载作用的宽度，同时会有一定的变形。

二、不同情况土压力值
根据土力学相关理论，顶管管道置入土中，继续顶进，管道前方土体对管道继续前进会产生阻力，阻力的大小应根据阻压力与受力面积大小确。

顶管施工顶力计算

顶力计算与后背设计本工程是将壁板加厚作为千斤顶的后背墙。

l后背结构及抗力计算后背作为千斤顶的支撑结构，要有足够的强度和风度，且压缩变形要均匀。

所以，应进行强度和稳定性计算。

本工程采用组合钢结构后背，这种后背安装方便，安装时应满足下列要求：使用千斤顶的着力中心高度不小于后背高度的1/3。

顶力计算推力的理论计算：F=F1十F2其中F—总推力Fl一迎面阻力 F2—顶进阻力F1＝π/4×D2×P (D—管外径1.0m P—控制土压力)P＝Ko×γ×Ho式中 Ko—静止土压力系数，一般取0.55Ho—地面至掘进机中心的厚度，取最大值6mγ—土的湿重量，取1.9t/m3P＝0.55×1.9×6＝6.27t/m2F1=3.14/4×1.0×2×6.27＝9.844tF2＝πD×f×L式中f一管外表面平均（根据顶进距离平均淤泥土）综合摩阻力，取0.8t/m2D—管外径1.0mL—顶距，取最大值150mF2＝3.14×1.0×0.8×150＝376.8t。

因此，总推力F=9.844+376.8＝386.644t。

根据总推力、工作井所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作为油缸的总推力。

工作井设计允许承受的最大顶力为800t，管材轴向允许推力700t，主顶油缸选用2台300t(3000KN)级油缸。

每只油缸顶力控制在250t以下，这可以通过油泵压力来控制，千斤顶总推力500t。

因此我们无需增加额外的顶进系统即可满足要求。

l后背的计算后背在顶力作用下，产生压缩，压缩方向与顶力作用方向一致。

当停止顶进，顶力消失，压缩变形随之消失。

这种弹性变形即象是正常的，顶管中，后背不应当破坏，产生不允许的压缩变形。

后背不允许出现上下或左右的不均匀压缩。

否则，千斤顶在余面后背上，造成顶进偏差。

顶管工程力学参数确定

顶管工程力学参数确定顶管过程是一个复杂的力学过程，它涉及材料力学、岩土力学、流体力学、弹塑性力学等诸多学科。

但顶管计算的根本问题是要估计顶管的推力。

顶管的推力就是顶管过程管道受的阻力，包括工具管正面泥水压力、管壁摩擦阻力。

泥水平衡压力：在封闭的工作仓内加泥水压力平衡地下水压力，是防止泥砂涌入的重要方法。

泥水压力一定要合理。

压力较小，大量的泥砂涌入，会造成路面破坏，地表设施受损；压力过大，会增大主千斤顶负荷，严重的可能产生冒顶现象。

(1)顶力计算工具管正面泥水压力：F1=π×D2/4×P其中F1--顶管泥水阻力(t)D--顶管外径(m)P--顶管泥水最大压力(t/m2)P与土层密实度、土层含水量、地下水位状况有关。

根据有关工程统计资料和本工程的分析，估算工具管正面泥水压力为50t/m2左右，F1=π×D2/4×P＝π×1.082/4×50＝46T管壁摩擦阻力：F2=S×L×f其中S—顶管外周长(m)L—最长一段顶管长度(m)f—综合摩擦力系数(T/ m2)f与管道的埋设深度、土质、地下水位等因素有关。

根据有关工程统计资料和本工程的分析，估算综合摩擦力系数f=1.3T/m2。

F2=S×L×f=π×1.08×120×1.3＝530T在考虑一次顶进距离为120m时，顶管总阻力为以上阻力之和：F=F1+F2 ≈576t根据该管径混凝土管的要求，其承受的顶力不大于300T，顶力较大，需要增加中继环外，顶进的后座采用4个200T的千斤顶，中继环采用10个30T千斤顶，共计300T。

120m 段中继环布置按照“工具管20m—50m—后座50m”来布置；第一个中继环需要承受顶力为：46T+π×1.08×20×1.3=135T<300T；后面中继环需要承受最大顶力为：π×1.08×50×1.3=221T<300T；后座需要承受最大顶力为：π×1.08×50×1.3=221T<800T。

顶管施工中顶进力分析

理可得：
Ｒｆ＝Ｆ＋ＰＡ
富的经验和理论研究成果，文章分析了顶进力的影
响因素，并对各种影响因素进行了量化分析，通过
国外学者针对顶管工程中不同地层中的试验型研
究，得到单位面积摩阻力的各种计算公式以方便施
工过程中的应用。
２顶进力构成
２．１顶管迎面阻力构成
迎面阻力与前端面的土压力有关，应根据土压力的性质来确定其计算方法，而且计算时还应考虑
第２期
赵民乌效鸣吴川：顶管施工中顶进力分析
８１
（Ｉ广＿＿管道单位长度的自重，ｋＮ／ｍ；
ｃ — — 土的内聚力，ｋＮ／ｍ。
（４）在直线顶管中，通常未考虑管道顶进波动引起的顶进力增大情况，同时对于管道波动所造成的局部接头应力集中的现象需要进行进一步的深
入力学研究。
（３）德国顶进力计算公式：Ｎ／ｍ。
（４）美国泰沙基公式Ｉ５ｌ：
Ｐ＝（・ｃ Ⅳ ｃ＋・ｙ・Ｄ１ Ⅳ ｒ＋Ｙ・Ｌ・ Ⅳ ０）Ａｐ
在进行定干设计时需要乘以安全系数Ｋ（可
１顶进力定义
顶管技术中的顶进力（ｐｉｐｅｉａｃｋｉｎｇ）是在施工中
取１．０－２．５，对于非粘性土Ｋ＝Ｉ．５－－２．５，粘土Ｋ＝Ｉ￣Ｉ．

人工顶管顶力计算

人工顶管顶力的计算：（一）对于顶管顶进深度范围土质好的，管前挖土能形成拱，可采用先挖后顶的方法施工。

根据经验公式： P=n P0其中：P——总顶力n——土质系数。

土质系数取值可根据以下两种情况选取：（1）土质为粘土、亚粘土及天然含水量较大的亚砂土，管前挖土能成拱者，取1.5～2.0。

（2）土质为砂质粘性土及含水量较大的粉细砂，管前挖土不易成拱者，取3～4。

取n 为2.0。

P0——为顶进管子全部自重。

顶进的每节管自重约为 2 吨，最长段以123米计每节管长2 米，共要顶进62 节管，则P0＝2*62＝124吨。

则总的顶力为：P=n P0 ＝2.0*124＝248 吨考虑地下工程的复杂性及不可预见因素，顶管设备取 1.3 倍左右的储备能力，设备顶进应力为322.4 吨, 取总的顶力F＝400 吨，选用两个千斤顶作为顶进动力设备，每个千斤顶的顶力应为200 吨。

（二）对于顶管顶进深度范围土质较差的，即开挖时容易引起塌方的，可采用先顶后挖的方法施工。

根据顶管工程力学参数确定，先顶后挖时，顶管的推力就是顶管过程管道所受的阻力，主要包括工具管切土正压力、管壁摩擦阻力。

⑴工具管正压力：与土层密实度、土层含水量、工具管格栅形态及管内挖土状况有关。

根据有关工程统计资料，软土层一般为20-30t/m2,硬土层通常在30-60t/m2。

大于40t/m2 时表明土质较好。

F1=S1×K1其中F1--顶管正阻力(t)S1--顶管正面积(m2)K1--顶管正阻力系数(t/m2)F1=S1×K1=πr2×K1＝3.14*1.2*1.2*35＝158.26吨⑵管壁摩擦阻力：管壁与土间摩擦系数及土压力大小有关。

根据有关工程统计资料，管壁摩擦阻力一般在0.1-0.5t/m2 之间。

F2=S2×K2其中F2—顶管侧摩擦力（t）S2—顶管侧面积（m2）K2—顶管侧阻力系数（t/m2）F2=S2×K2=πDL×K2=3.14*1.2*123*0.5=231.74 吨顶管阻力为以上二种阻力之和，顶进长度按最长管段123 米计算，总顶力：F=F1+F2≈390 吨因此，取总的顶力F＝500 吨，选用两个250吨的千斤顶作为顶进动力设备。

顶管工程中顶力计算及应用

顶管工程中顶力计算及应用摘要：市政给排水管道是城市基础设施建设中重要的一环，当给排水管线遇到交通流量繁忙的道路，地面建筑物密集、地下构筑物和管线复杂的城区时，沿用传统的明挖敷设已难以实施，而采用顶管方案跨越相应障碍已成为市政基础工程中的最佳选择，其中管道顶力的确定又是顶管设计施工的重点。

关键词：顶进阻力；管道允许顶力；土抗力顶管设计施工的核心是确定顶进力。

顶进力取顶进阻力、管材允许顶力中的小值，并不大于承压壁后的土抗力。

其中顶进阻力由顶管机迎面阻力与顶进管道摩阻力组成；管材允许顶力与管道材质、管壁厚度、管道接头受压形式息息相关；土抗力取决于顶管工作井的结构形式，顶管覆土厚度，后被墙面积，承压壁后土的内摩擦角、粘聚力，地下水位等因素。

故采用顶管法施工时，管道一次顶进距离有限，当顶进长度过大时，需采用中继间接力技术加以解决。

一、顶进阻力计算【1】《给水排水工程顶管技术规程》（CECS246:2008）颁布实施后，顶进阻力均按单位面积摩阻力进行计算，其计算公式F=πfkD1L+NF （1）fk:采用触变泥浆减阻后，管道外壁与土的平均摩阻力（KN/m2）,见表一；L:管道设计顶进长度（m）；D1：管道外径（m）；NF:顶管机的迎面阻力（KN），计算公式见表二；表一触变泥浆减阻管壁与土的单位面积平均摩阻力fk(KN/m2)二、管道允许顶力计算【1】1、根据《给水排水工程顶管技术规程》，混凝土顶管传力面允许最大顶力经简化后计算公式如下：混凝土受压强度设计值（N/mm2）；管道的最小有效传力面积（mm2）；2、玻璃纤维增强塑料夹砂管与钢管传力面最大顶力计算详见规程，不在此一一列出。

三、承压壁后土抗力【2】1.顶管工作井的结构形式一般采用沉井、钻孔灌注桩、SWM工法桩、地下连续墙或钢板桩。

在市政给排水工程中，管道埋深普遍小于8米，在地质条件合适的情况下，考虑实施难度、施工周期、资金投入等因素，工作井一般可采用拉森钢板桩支护。

浅析顶管施工的顶力配置

浅析顶管施工的顶力配置浅析顶管施工的顶力配置摘要：本文结合实例，对顶管施工中常见的顶力计算及中继间配置方法，提出几点看法。

关键词：顶管施工；中继间；顶力配置一、概述近几年顶管施工技术在福州的市政排水管网工程中已得到充分普及和应用，并取得了良好的社会和经济效益，但在施工过程中也发现一些问题，在此提出来共同探讨。

二、有关顶力配置的问题在几年的工作实践及与同行的交流过程中发现，在顶管施工的顶力计算与中继间（中继站）配置计算上，同业之间存在一些差异和概念上的模糊，导致在实际施工中，同等条件下中继间位置和数量设置存在较大差异。

虽然有经验的施工队凭借自己多年的现场施工经验，有自己的一套处理措施进行调整和弥补，以保证顶进施工顺利进行，一般不至于出现什么大的施工障碍和麻烦，但由此产生的一些成本和安全隐患问题应该引起足够的重视。

（一）中继间设置过多：对于施工方会造成不必要的设备及材料浪费，并影响工期；对于业主，由于中继间增加，顶进级数相应增加，工程造价也随之提高。

（二）中继间设置过少：造价看似节省，但因达不到续顶要求，冒险顶进势必增加主站和管材负担，造成安全隐患。

此时必须及时提高触变泥浆密度及泥浆量以减少管壁磨阻力，增加主站顶进功率，提高工作井井壁和顶管管材的强度，由此造成的工程造价反而大大增加。

虽然中继间的配置计算一般都考虑了一定的富余系数，但是受地质勘察条件的限制，顶管施工的不可遇见性仍比其它施工项目要大，因此，谨慎从事还是十分必要的。

三、顶力配置计算与分析顶力的计算公式很多，但依据的基本理论是一样的，若条件设置一定，最终的计算结果应不会相差太大，本文采用日前最常用的经验公式并结合具体实例来推导说明。

顶管的总顶力分为两部分：正面阻力和管道四周的摩擦阻力（总顶力也可理解为克服管道各种阻力向前推进所需的最小推动力）即F=F1+F2式中 F为总顶力（KN）F1为工具管正面阻力（KN）F2为管壁摩阻力（KN）其中F2=f2×L 式中 L为管道顶进总长度（m）f2为单位长度管道摩阻力（KN/m）在触变泥浆护壁条件下： f2=πDf ，式中f为管壁与土的平均摩阻力（kN/m2）正面阻力（F1）因工具管不同而各不相同。

顶管施工顶力及允许土抗力计算

1、后座反力计算忽略钢制后座的影响，假定主顶千斤顶施加的顶进力是通过后座墙均匀地作用在工作坑后的土体上，为确保后座在顶进过程中的安全，后座的反力或土抗力R应为的总顶进力P的1。

2～1.6倍，反力R采用下式计算:式中：R——总推力之反力，kN；α——系数，取α=1。

5～2。

5，计算中取2。

B—-后座墙的宽度，取5m;γ—-土的容重，kN/m3;H——后座墙的高度，取4m；Kp—-被动土压系数，）2/45（tanKp2ϕ+=；c-—土的内聚力，kPa；h——地面到后座墙顶部土体的高度,见表1.井号基坑尺寸坑深(m）后背墙高（m）墙顶到地面的高h（m）W1、Y1 平面异形面积127m27.91843。

918W3、Y3 9mx9m 7。

99 3.99W6、Y5 9mx9m 8。

132 4.132 W9、Y7 9mx9m 8.258 4.258 W11、Y9 9mx9m 8。

366 4.366 Y'2 9mx5m 5.492 1。

492 Y旧2 9mx5m 6.681 2。

681 W旧2 9mx5m 6。

234 2。

234 W’3、Y'5 9mx9m 6。

748 2。

748（1）工作基坑W1、Y1的后背墙反力计算管道所在的土层为粉质粘土层，C=9.15kPa，γ=19。

1 kN/m3，φ=15.07°.将数据代入公式：R=8637。

9KN（2）工作基坑W3、Y3的后背墙反力计算管道所在的土层为粉质粘土层，C=9。

15kPa，γ=19.1 kN/m3,φ=15。

07°将数据代入公式：R=8744。

4KN（3）工作基坑W6、Y5的后背墙反力计算管道所在的土层为粉质粘土层,C=9。

15kPa，γ=19。

1 kN/m3，φ=15。

07°将数据代入公式：R=8913.2KN（4）工作基坑W9、Y7的后背墙反力计算管道所在的土层为淤泥质粘土层，C=10。

14kPa,γ=17。

人工顶管顶力计算

人工顶管顶力的计算：（一）对于顶管顶进深度范围土质好的，管前挖土能形成拱，可采用先挖后顶的方法施工。

根据经验公式：P=n P0其中：P——总顶力n——土质系数。

土质系数取值可根据以下两种情况选取：（1）土质为粘土、亚粘土及天然含水量较大的亚砂土，管前挖土能成拱者，取1.5～2.0。

（2）土质为砂质粘性土及含水量较大的粉细砂，管前挖土不易成拱者，取3～4。

取n 为2.0。

P0——为顶进管子全部自重。

顶进的每节管自重约为2 吨，最长段以123米计每节管长2 米，共要顶进62 节管，则P0＝2*62＝124吨。

则总的顶力为：P=n P0 ＝2.0*124＝248 吨考虑地下工程的复杂性及不可预见因素，顶管设备取1.3 倍左右的储备能力，设备顶进应力为322.4 吨, 取总的顶力F＝400 吨，选用两个千斤顶作为顶进动力设备，每个千斤顶的顶力应为200 吨。

（二）对于顶管顶进深度范围土质较差的，即开挖时容易引起塌方的，可采用先顶后挖的方法施工。

根据顶管工程力学参数确定，先顶后挖时，顶管的推力就是顶管过程管道所受的阻力，主要包括工具管切土正压力、管壁摩擦阻力。

⑴工具管正压力：与土层密实度、土层含水量、工具管格栅形态及管内挖土状况有关。

根据有关工程统计资料，软土层一般为20-30t/m2,硬土层通常在30-60t/m2。

大于40t/m2 时表明土质较好。

根据有关工程统计资料，管壁摩擦阻力一般在0.1-0.5t/m2 之间。

顶管施工顶力计算

手掘式机械顶管施工方案(节选）本工程由于顶管种类较多，本方案以单项数量较大具有代表性的D2000mmF 型Ⅲ级钢筋混凝土管为例进行施工方案的编制，我方拟定为手掘式机械项管施工。

3．1手掘式项管施工工艺流程3.1.1顶力计算与后背设计本工程是将壁板加厚作为千斤顶的后背墙。

l后背结构及抗力计算后背作为千斤顶的支撑结构，要有足够的强度和风度，且压缩变形要均匀。

所以，应进行强度和稳定性计算。

本工程采用组合钢结构后背，这种后背安装方便，安装时应满足下列要求：使用千斤顶的着力中心高度不小于后背高度的1/3。

顶力计算推力的理论计算：F=F1十f2其中F—总推力Fl一迎面阻力F2—顶进阻力F1＝π/4×D2×P (D—管外径1.8m P—控制土压力)P＝Ko×γ×Ho式中Ko—静止土压力系数，一般取0.55Ho—地面至掘进机中心的厚度，取最大值6mγ—土的湿重量，取1.9t/m3P＝0.55×1.9×7＝7.31t/m2F1=3.14/4×1.8×2×8＝22.608tF2＝πD×f×L式中f一管外表面平均（根据顶进距离平均淤泥土）综合摩阻力，取0.8t/m2D—管外径1.8mL—顶距，取最大值98mF2＝3.14×1.8×0.8×98＝443.1168t。

因此，总推力F=22.608+443.1168＝465.7248t。

根据总推力、工作井所能承受的最大顶力及管材轴向允许推力比较后，取最小值作为油缸的总推力。

工作井设计允许承受的最大顶力为800t，管材轴向允许推力700t，主顶油缸选用2台300t(3000KN)级油缸。

每只油缸顶力控制在250t 以下，这可以通过油泵压力来控制，千斤顶总推力500t。

因此我们无需增加额外的顶进系统即可满足要求。

l后背的计算后背在顶力作用下，产生压缩，压缩方向与顶力作用方向一致。