顶管顶力计算

工程概况：F=F 1+F 2p17:(7.4.1-1)F 1=πＤ*L′*fp17:(7.4.1-2)上式中：F —总顶力(KN)D —管外径(m)1.62（m)L′—管道顶进长度(m)600（m)F １—管外壁与土层摩阻力（KN)F ２—顶管机迎面阻力（KN)f—管外壁与土层平均摩阻力（Kpa)4.00KN/m2F1=πＤ*L′*f =12208.32（KN)F ２=π/4*D ′2*R 1658.93（KN)式中D′—顶管机外径(m) 1.64（m)R 1—顶管机下部1/3处被动土压力（KN/m2)R 1＝γ(H+2/3*D)tg 2（45oH－管顶土层厚度（F=F 1+F 22、钢管允许顶F ds =K ds f s A pF ds －钢管允许顶力（Ｎ）k ds -钢管综合系数，一般可取=0.277；顶管长度小于300m，且土层均匀时可取0.3460.346f s －钢管轴向抗压强度设计值（N/mm 2)215（M pa)A p －管道的有效传力面积（mm 2)130134.16（mm2)顶管壁厚（mm)26（mm)F ds =K ds f s A p =9680680.16（Ｎ）顶管顶力计算顶管为钢管，直径1620，以工作井壁为后背，泥水平衡方式顶管。

1、管道总顶力按下式估算：(顶管施工规程DG∕TJ 08-2049-2016 )3、中继间设置第一道中继间的间距计算（按60%中继间顶力计算）Ｓ′=k(F 3-F 2)/(πDf)p 19:(7.5.3式)式中：Ｓ′－中继间的间隔距离（m)k—顶力系数，宜取0.5~0.6F 2—顶管机迎面阻力（KN)F 3-控制顶力（KN)D－管道外径（m)f－管外壁与土层平均摩阻力（Kpa)Ｓ′=k(F 3-F 2)/(πDf)取第一道中继间布置位置Ｌ１后续中继间间距按80%中继间顶力计算，后续中继间顶推时，取F2＝0。

⊿Ｓ=k(F 3-F 2)/(πDf)式中：⊿Ｓ－中继间的间隔距离（m)k—顶力系数，据经验取0.80.8F 2—顶管机迎面阻力（KN)0（KN)F 3-控制顶力（KN)3000（KN)D－管道外径（m)1.62（m)f－管外壁与土层平均摩阻力（Kpa)4.00（Kpa)⊿Ｓ=k(F 3-F 2)/(πDf)=117.95（m)中继间的数量n计算：（取整数）n =（L ′-Ｌ１）/⊿Ｓ钢管允许顶力9680KN ，工作井允许顶力3000KN 。

顶管顶力计算公式

顶管顶力计算公式一、土压平衡式顶管理论计算公式F=F1+F2---------------------------------------------------------------------（1）式中F 为总推力式中F 1为迎面阻力F 1=p e 4πB c 2p e 为控制土压力B c 为管外径p e = p A + p w +∆pp A 为掘进所处土层的主动土压力（kPa ）p A 一般为150-300 kPap w 为掘进所处土层的地下水压力（kPa ）p w =γ水H 埋深∆p 为给土仓的预加压力（kPa ）∆p 一般为20 kPa式中F 2为顶进阻力F 2=πB c f k Lf k 为管外壁与土的单位面积平均摩阻力kN/m 2其数值一般通过试验确定如果采用触变泥浆减阻技术按下表选用 2浆套时，f k 可直接取值3.0-5.0 kN/m 2 。

L 为顶进长度mF= p e 4πB c 2+πB c f k L =（150+10*14+20）*414.3*（2.6）2+3.14*2.6*4.0*200 =1645+6531=8176 kPa=817.6T二、顶管经验计算公式F=knGL-------------------------------------------------------------------------（2）式中F为总推力式中k为综合减阻系数如果注浆技术成熟可靠，最小可取0.3-0.4式中n为钢筋砼管土质系数为金属及非金属管土质系数式中m式中G为管重力KN/m式中L为顶进长度mF=0.45*2*450*200=8100 kPa=810T。

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=1000mm泥水平衡机械顶管顶力计算（1）顶力计算π=F+NfLfkDF--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=（3.14/4）×1.222×5×18=105.2KN则：F=3.14×1.22×150×6+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。

1.1.1.12、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≥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=3552.9×1.5/2×19×6=30.93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5877.21KN[σ]—混凝土允许承载力1000 KN/m2F=P/[σ]= 5877.2÷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 >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。

顶管顶力技术计算讲解

南水北调济南市市区续建配套工程东湖水库输水工程（三标段）济广高速顶管技术指标计算批准：王海滨审核：左兆杰编制：姚中瑞青岛瑞源工程集团有限公司东湖水库输水工程输水管线施工Ⅲ标项目部2016年10月10日目录一、工程简介........................................................................................................... - 1 -二、施工方案........................................................................................................... - 3 -三、顶力计算........................................................................................................... - 4 -四、结论................................................................................................................... - 8 -一、工程简介1、位置现状济广高速为双向4车道高速路，现在正在实施拓宽工程，加宽至双向8车道，路面高程约为28.40m。

工程位置处道路两侧现状为农田，路基高度约为3.3m。

济广高速顶管段管道桩号范围为16+558-16+708，顶管长度为150m。

管线与济广高速中心线交角为81.4°。

顶管段管道中心线高程为18.20m。

2、水文根据地勘资料，工程位置处勘查期间地下水位为19.86—20.07m，设计管顶高程为18.71m，位于地下水位以下。

工程位置处现状有现状雨水管道等市政管线，但因该处为顶管施工，埋深较大，其他管线不影响顶管施工。

顶管顶进参数计算

顶管顶进参数计算1.1顶力计算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顶力。

顶管的顶力就是顶管过程管道受的阻力，包括工具头正面泥水压力、管壁摩擦阻力。

根据《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB 50268-2008）要求，顶进阻力按下式计算：式中：F p——顶进阻力(kN)；D0——管道外径(m)；0.8m；L——管道顶进施工长度(m)，本工程中为300m；f k——管道外壁与土的单位面积平均摩阻力(kN／m2)，通过试验确定；对于采用触变泥浆减阻技术正常顶进时，本工程顶管地质为砾质粘土，采用注浆减阻，为1.0 kN／m2；N F——顶管机的迎面阻力(kN)，本工程采用泥水平衡顶管，。

Dg——顶管机外径（m）P——控制土压力（kPa），取400kPa。

N F=0.8×0.8×3.14×400/4=200.96KNFp=3.14×0.8×300×1.0+200.96=3215.36kNFp =3215.96kN<3500 kN（工作井允许顶力），不需加中继间1.2工作井设计顶力计算根据总推力、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。

各油缸有其独立的油路控制系统，可根据施工需要通过调整主顶装置的合力中心来进行辅助纠偏。

工作井设计顶力为3500KN。

顶管管材采用钢管，强度等级Q235-B，壁厚14mm，DN800钢管圆环受力面积S1＝（3.14×0.8142-3.14×0.82）/4=0.0176 m2，DN800钢管轴向允许推力F'＝235000 kN/m2×0.0176 m2＝4136 kN；总推力3215.36 kN<工作井能承受最大顶力3500kN<管材轴向允许推力4136 kN，因此，油缸总推力为3500kN。

顶管计算书

顶管计算书一、顶管顶力计算根据《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268中采用公式Fp=πD0Lfk+NF式中Fp---计算的总顶进阻力（KN）D0管道外径（m）L顶进长度（m）fk管道外壁与土的单位面积平均阻力（KN/m2）NF 顶管机的迎面阻力NF=лDg2HS/4：土的容重（KN/m3）取19.5 KN/m3HS 覆盖土层厚度（m）Dg顶管机外径（m）将顶进222m，管道外径2.2m，顶管机外径2.2m，fk 取5KN/m2，带入上述公式计算Fp=3.1415*2.2*222*5+3.1415*2.2*19.5*14.1/4=8146.6KN 因此总推力大于9000KN，即大于900t可满足顶管施工。

二、顶管后背墙稳定性计算1、后背墙要求：4.5m×4.5m×0.6m（采用钢筋混凝土）；2、后背铁要求：4.5m×3.5m×0.2m（采用箱式结构）。

工作井后背的受力分析分析见图工作井后背受力分析图反力R应为总推力P的1.2～1.6倍,确保安全R=B(γH2KP/2+2cH KP1/2+γhH KP)式中：R：总推力之反力（KN）α：系数（取1.5～2.5之间）取1.5B：后座墙的宽度取4.5米γ：土的容重（KN/m3）取20.5 KN/m3H：后座墙的高度（米）取5米KP：被动土压系数为 tg2(45︒+φ/2) φ取26︒c：土的内聚力（KPa）取24 KPah：地面到后座墙顶部土体的高度（m）取4.5米代入得：R =αB(γH2KP/2+2cH KP1/2+γhH KP)=1.5⨯5⨯[20.5⨯4.52tg2(45︒+26︒/2)/2+2⨯24⨯4.5⨯tg(45︒+26︒/2)+20.5⨯4.5⨯5⨯tg2 (45︒+26︒/2) ]=7.5⨯(532+345+1063)=14550KN4口250T油缸总顶力10000 KNR/P=14550/10000=1.455可确保安全工作井后背以钢筋混凝土浇筑墙体为后背墙，底板施工中应预留钢筋，后背墙钢筋与预留钢筋连接，与底板形成整体。

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。

顶管顶力计算书

顶管顶力计算书计算：聂石宇（中铁九局铁路工程处）混凝土管的口径D=1800 mm ,壁厚t=150 mm ,管外径B C =2.1 m ,每米管的重力W=18.63 KN /m ,土的容重γ=18 KN / m 3 ，内摩擦角 Ф=15º，土的内聚力C= 10 Kpa ,管与土的粘着力C ′= 10 Kpa , 标准贯入数 N = 4 ,复土深度H = 6 m ，顶程L = 30 m 。

1、总顶力为初始顶力与各种阻力之和F = F 0 + [(πB C q + W ) μ′+ πB C C ′] LF — 总顶力（ KN ） F 0 — 初始顶力 B C — 管外径 q — 管周边均布载荷（ Kpa ） μ′— 管与土之间的摩擦系数2、初始顶力 F 0 = 13.2πB C N=13.2×3.1415926×2.1×4=348.34（ KN ）3、挖掘直径 B t = B C + 0.1 =2.1 +0.1 = 2.2 m4、管顶的扰动宽度 B e = B t [ )245cos(245sin(1Φ-︒Φ-︒+）] =2.2×(79.061.1) = 4.48 m 5、土的摩擦系数 μ = tg Φ=tg15º= 0.2686、土的太沙基载荷系数Ce = )21BeK μ（[ 1-e )2H Be k μ（-]= ⨯120.01[1-0.487] = 4.275 m7、管顶上方土的垂直载荷W e = ( γ- Be C 2 ) Ce = (18- 48.4102⨯)×4.725 = 57.87 (Kpa ) 8、冲击系数 i = 0.65 – 0.1H = 0.65 – 0.6 = 0.059、地面的动载荷 p = )2()1('2θHtg a B i p ++ = 55.33210)45622.0(75.2)05.01(10020=⨯⨯+⨯+⨯⨯tg = 6.25 Kpa 10、管周边的均布载荷 q = We + p = 57.87 + 6.25 = 64.12 Kpa11、管与土之间的摩擦系数 μ¹= tg 2Φ =tg 2150= 0.132 12、总顶力F = F 0 + [(πB C q + W ) μ′+ πB C C ′] L= 348.34 + [ （3.1415926×2.1×64.12+18.63）×0.132 +3.1415926×2.1×10] ×30 = 4076.44 KN= 407.65 吨（力）使用2个400 T 千斤顶按70%效率计算T = 400 T ×2×70% = 560 吨（力）因此 T > F =407.65 吨（力）所以千斤顶配置满足要求。

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。

顶力计算公式

全顶管推进最大顶力计算（有关数据为参照数据），采用排土挤压式掘进机顶进。

(以DN1800推进距离为118.7m，以顶进段为例加以计算)F总=F1+F2F1=π/4×D2×r×HF2=π×D×f×L式中：F——总推力KN总F1——工具正面阻力KNF2——管道摩擦力KND——工具管外径mr——土的重度KN/m3 （一般取19KN/m3）H——顶管覆土高度m （本次取5m）f o——经验摩擦阻力KN/m2 （一般F管取6KN/m2）L——管道长度m计算正面阻力：F1=π/4×D2×r×H=3.14/4×2.162×19×5=348 KN计算管道摩擦力：F2=πD×f×L=3.14×2.16×6×L=40.7·L KN即每顶进每米顶力上升为40.7KN×118.7m=4830 KNF总=F1+F2=348+4830=5178 KN而DN1800F管设计承受顶力7813KN，大于5178KN总推力，因此无需设置中继间和减摩注浆措施。

例如20XX年污水厂区DN1800顶管，增W3—增W4井距101m，顶力达到30Mpd，我们采用两台320吨千斤顶，计算顶力为：F总=π×R2×A×2式中，R——为油缸柱塞半径（320吨标准厂生产为28cm2）A——控制压力表读数（即30Mpd=300公斤力）F总=π×142×300×2=369451公斤力=369吨由此：F总=F1+F2=369吨F1=π/4×D2×r×HF2=π×D×f o×L式中：F总——总推力KNF1——工具正面阻力KNF2——管道摩擦力KND——工具管外径mr——土的重度KN/m3 （一般取19KN/m3）H——顶管覆土高度m （本次取5m）f o——经验摩擦阻力KN/m2 （一般F管取6KN/m2）L——管道长度m计算正面阻力：F1=π/4×D2×r×H=3.14/4×2.162×19×5=348 KN计算管道摩擦力：F2=369-34.8=334.2吨=3342KNf o=F2/（π×D×L）=3342/（π×2.16×101）=4.8KN/m2因此本次W119—W120长度157.9m，计算总顶力，一般f o取6KN/m2。

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。

顶力计算

附件：力学计算1、力学计算公式 1.1、顶管顶力F N F F p +=式中 N F —顶管机头正面挤压力F —管壁摩阻力顶管机头正面挤压力：s s g F H D N ⨯⨯⨯=γ24π 式中 Dg —顶管机外径(m)γs —土的重度(kN/m 3) H s —盖层厚度(m)管壁摩擦阻力：k f L D F ⨯⨯⨯=0π式中 D 0—顶管外径(m)L —设计顶进长度(m)f k —管道外壁与土的单位面积平均摩擦阻力(kN/ m 2)，通过试验确定；对于采用触变泥浆减阻技术的按表1确定，取11.0kN/㎡。

表1、采用触变泥浆的管外壁单位面积平均摩擦阻力f k (kN/㎡）1.2、管道允许顶力p c Qd de A f F ⨯⨯⨯⨯⨯⨯=53215.0φγφφφ式中 F de —混凝土管道允许顶力设计值（N ）；Φ1—混凝土材料受压强度折减系数，取0.9； Φ2—偏心受压强度提高系数，取1.05； Φ3—材料脆性系数，取0.85；Φ5—混凝土强度标准调整系数，取0.79；fc —混凝土受压强度设计值（N/mm 2），Ⅲ级C50管抗压强度取32.4N/mm 2；Ap —管道的最小有效传力面积（mm2），保守计算按截面的1/4计算，D3000mm 管为3108600mm 2，D1650mm 管为940351.5mm 2；γQd —顶力分享系数，取1.3。

1.3、后背允许受力本工程采用钢筋混凝土块作为后靠背。

管节能否顺利顶进与后靠背的承载力能否满足顶力要求有很大关系，因此后靠背的承受力必须满足传递最大顶的需要。

表2、土的主动和被动土压系数值本工程后靠背承受力的设计计算如下：后靠背采用高5m ，宽5m 素混凝土，厚50cm ，配筋按照工作井第三节设计配筋执行。

⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=p p p K H h K h C K H b A R γγ222 式中： R —总推力的反力（一般大于顶管总推力的1.2-1.6）；A —系数（1.5-2.5），此处取2； b —后座墙的宽度，5m ；γ-土的重度kN/m ³； H-后座墙的高度，5m ； Kp-被动土压力系数，3； C-土的内聚力，10kPa ；h-地面到后座墙顶部土体的高度，7m 。

顶管顶力计算公式

顶管顶力计算公式一、土压平衡式顶管理论计算公式F=F1+F2---------------------------------------------------------------------(1)式中F为总推力式中F为迎面阻力 1,2 F=p B1ec4p 为控制土压力 eB为管外径 c,p = p p p eA+w+p为掘进所处土层的主动土压力(kPa) Ap一般为150-300 kPa Ap为掘进所处土层的地下水压力(kPa) wp=γH水埋深w,p为给土仓的预加压力(kPa),p一般为20 kPa 式中F为顶进阻力 2F=πBfL 2ck2 f 为管外壁与土的单位面积平均摩阻力kN/mk其数值一般通过试验确定如果采用触变泥浆减阻技术按下表选用2f 为管外壁与土的单位面积平均摩阻力kN/m k土类粘性土粉土粉、细砂土中、粗砂土管材钢筋砼管 3.0-5.0 5.0-8.0 8.0-11.0 11.0-16.0钢管 3.0-4.0 4.0-7.0 7.0-10.0 10.0-13.0当触变泥浆技术成熟可靠、管外壁能形成和保持稳定、连续的泥2浆套时，f 可直接取值3.0-5.0 kN/m 。

kL为顶进长度m,2F= p B+πBfL ecck43.142 =(150+10*14+20)**(2.6)+3.14*2.6*4.0*200 4=1645+6531=8176 kPa=817.6T二、顶管经验计算公式F=knGL-------------------------------------------------------------------------(2)式中F为总推力式中k为综合减阻系数如果注浆技术成熟可靠，最小可取0.3-0.4钢筋砼管土质系数式中n为密度的砂土及含水量较类别粘土、亚粘土及天然含大的亚砂土水量较小的亚砂土管前挖土不易形成土拱n 管前挖土能形成土拱者者，但塌方尚不严重时n 1.5-2 3-4式中m为金属及非金属管土质系数密度的砂土及含水量较类别粘土、亚粘土及天然含大的亚砂土水量较小的亚砂土管前挖土不易形成土拱m 管前挖土能形成土拱者者，但塌方尚不严重时m 0.8-1.0 1.5-2.0式中G为管重力KN/m式中L为顶进长度m*2*450*200 F=0.45 =8100 kPa=810T。

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=1000mm泥水平衡机械顶管顶力计算（1）顶力计算πF+=DLfkNfF--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=（3.14/4）×1.222×5×18=105.2KN则：F=3.14×1.22×150×6+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。

1.1.1.12、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≥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=3552.9×1.5/2×19×6=30.93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5877.21KN[σ]—混凝土允许承载力1000 KN/m2F=P/[σ]= 5877.2÷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 >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。

顶力计算

附件：力学计算1、力学计算公式 1.1、顶管顶力F N F F p +=式中 N F —顶管机头正面挤压力F —管壁摩阻力顶管机头正面挤压力：s s g F H D N ⨯⨯⨯=γ24π 式中 Dg —顶管机外径(m)γs —土的重度(kN/m 3) H s —盖层厚度(m)管壁摩擦阻力：k f L D F ⨯⨯⨯=0π式中 D 0—顶管外径(m)L —设计顶进长度(m)f k —管道外壁与土的单位面积平均摩擦阻力(kN/ m 2)，通过试验确定；对于采用触变泥浆减阻技术的按表1确定，取11.0kN/㎡。

表1、采用触变泥浆的管外壁单位面积平均摩擦阻力f k (kN/㎡）管材粉、细砂土中、粗砂土钢筋混凝土管 8.0-11.011.0-16.01.2、管道允许顶力p c Qd de A f F ⨯⨯⨯⨯⨯⨯=53215.0φγφφφ式中 F de —混凝土管道允许顶力设计值（N ）；Φ1—混凝土材料受压强度折减系数，取0.9； Φ2—偏心受压强度提高系数，取1.05； Φ3—材料脆性系数，取0.85；Φ5—混凝土强度标准调整系数，取0.79；fc —混凝土受压强度设计值（N/mm 2），Ⅲ级C50管抗压强度取32.4N/mm 2；Ap —管道的最小有效传力面积（mm2），保守计算按截面的1/4计算，D3000mm 管为3108600mm 2，D1650mm 管为940351.5mm 2；γQd —顶力分享系数，取1.3。

1.3、后背允许受力本工程采用钢筋混凝土块作为后靠背。

管节能否顺利顶进与后靠背的承载力能否满足顶力要求有很大关系，因此后靠背的承受力必须满足传递最大顶的需要。

表2、土的主动和被动土压系数值本工程后靠背承受力的设计计算如下：后靠背采用高5m ，宽5m 素混凝土，厚50cm ，配筋按照工作井第三节设计配筋执行。

⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=p p p K H h K h C K H b A R γγ222 式中： R —总推力的反力（一般大于顶管总推力的1.2-1.6）；A —系数（1.5-2.5），此处取2； b —后座墙的宽度，5m ；γ-土的重度kN/m ³； H-后座墙的高度，5m ； Kp-被动土压力系数，3； C-土的内聚力，10kPa ；h-地面到后座墙顶部土体的高度，7m 。

顶管施工顶力计算及后背校核

顶管施工顶力计算及后背校核
7.顶力计算及后背校核
7.1 顶力计算
本工程采用开挖式顶管施工，使用直径为2200mm，壁厚为220mm的钢筋混凝土排水管（JC/T640-2010）Ⅲ级管。

共有1根顶进供水管和1根回水管，分别穿越G110国道与巴彦塔拉大街三岔口的2个位置，长度分别为65米和32米。

顶进机刃口宽度为30mm。

参考北京市地方标准《地下管线非开挖铺设工程施工及验收技术规程第2部分顶管施工》（DB11T 594.2-2014），计算总顶力Fp的公式如下：
Fp = πD(Lf + tR) / 4
根据《包头市集中供热环城北干线（包铝热源至市主城区热网）工程白银路及铝业大道、东北外大街至石头山改线段岩土工程勘察报告（详细勘察）》，顶管处2m以下土质为粉砂和粗砂。

取f=15.0kN/m2,R=500kN/m2.计算结果如下：
顶力汇总表
序号管道外径（mm）管材设计顶进总长度（m）估算顶力（kN）备注
1 D=2640 钢筋混凝土管 65 8205 注浆减阻
2 D=2640 钢筋混凝土管 32 4102 注浆减阻
7.2 后背受力
根据顶管需要的总顶力，计算后背墙的宽度，使后背墙外单位土体宽度上受力不大于后背墙外土体的总被动土压力。

参考北京市地方标准《地下管线非开挖铺设工程施工及验收技术规程第2部分顶管施工》（DB11T 594.2-2014），后背墙外土体每米宽度上土的总被动土压力P计算公式如下：
P = γh(tan⁡45° + 2Chtan⁡45°/2)
其中，γ为土体重度，h为后背墙宽度，n。

顶管所需顶力计算

顶进方法：
Fk=3117.388kN
γ=18kN/m*3
土的重度，地下水位以下取浮容重D1= 1.02m
管道的外径H= 4.6m
管道顶部以上覆盖层的厚度ψk=20°
管道所处土层的内摩擦角标准值L=185m
管道的计算顶进长度NF=153.2957kN 计算NF
R1=187.603kN/m*2R2=0kN/m*2局部气压的标准值
α=
1网格截面参数，可取0.6～1.0153.2957kN
计算Fk
3117.388kN 顶进时，工具管的迎面阻力标准值，宜按不同的顶进方法计
算确定
手工推进顶管法的工具管迎面阻力，或挤压、网格挤压顶管
法的挤压阻力；前者可采用500kN/m*2，后者可按工具管前端
中心处被动土压力的标准值计算
顶管所需顶力计算
本计算公式见上海市工程建设规范《地基基础设计规范》（DGJ08-11-1999）第141页
计算顶力标准值=+=22112141
4R D R D N F ππα
=+=F k N Lf D F '1π。