人工顶管顶力计算

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 。

顶力及后背验算

3、顶力及后背验算顶管管径为2400mm，井管道长38.6m ，6d2400，基坑尺寸25.5m×8.5m×4.4m，后背高H=4.4m（1）顶力计算：P=P1+P2P1=3.14×2.92×38.6×15=5309KNP2=3.14×(2.92/2)2×700=4685KNP=5309+2008=9994KNP控=220KN/m×38.6m=5997KN结论：采用触变泥浆减阻的方式来减低顶力。

减阻系数为0.6，减阻后总顶力为p减=P×0.6=5996KN<P控,符合Φ2400的管强度要求。

以上算式中：P——总推力（KN）P1——管道四周和土摩擦阻力（KN）P2——管道前端迎面阻力（KN）P1=3.14×D×L×f式中：D——管外径（m）L——顶距（m）f——单位面积摩阻力（KN/m2）f值——用触变泥浆减阻时为8～12，无触变泥浆减阻时为15～27。

P2=A*f1式中：A——管前端顶土面积（m2）f1——单位面积计算阻力（KN/ m2）f1值采用平衡法顶管时按设计平衡力，挤压顶管时取300～700；采用人工掘进时取200。

（2）后背承载力计算：后背采用灰土换填，分层压实，取r=20.5 KN/m3Φ=16.6°c=13.6KPa Kp=tg²（45°+Φ/2）= tg²（45°+16.6°/2）=1.342²=1.8R=aB(rH² rhHKp)=2×6×(20.5×4.4²×1.8/2+2×13.6×4.4×1.342+20.5×3.4×4.4×1.8)=12840KN经计算p减×1.5=4390×1.5=6585KN‹R结论：说明后背承载力适合最大顶力，且安全有效。

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 , 土的容重丫 =18 KN / m 1 2 3 ,内摩擦角 ①=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 二6 m ,顶程L = 30 m 。

F = F o + [( n B c q + W ) a '+ n B e C ] L F —总顶力（KN ） F 0 —初始顶力B e —管外径q —管周边均布载荷（Kpa ） a ‘一管与土之间的摩擦系= 13.2X 3.1415926X 2.1 X 4 =348.34( KN )1 sin(45 -B e = B t [J]cos(45 -)21 61 =2.2 X (旦)=4.48 m0.793、挖掘直径 B t = B e + 0.1 =2.1 +0.1 = 2.2 m4、管顶的扰动宽度5、土的摩擦系数 a = tg ①=tg15o= 0.268 6、土的太沙基载荷系数 1、总顶力为初始顶力与各种阻力之和2、初始顶力F o = 13.2 n B e N1 2kU 1Ce = 1 [ 1-e-C2^H)]=丄[1-0.487](2K气「Be 0.120 L」~Be=4.275 m7、管顶上方土的垂直载荷2C 2 J10W e = ( Y -丝)Ce = (18- x4.725 = 57.87 (Kpa )Be 4.48&冲击系数i 二0.65 -0.1H = 0.65 -0.6 = 0.059、地面的动载荷p = 2p'(1 i)= 2 100 (1°.05)0 二竺=6.25 KpaB(a +2HtgT) 2.75 x (0.2 + 2 x 6x tg 45 ) 33.5510、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卩仁tg =tg15= 0.1322 212、总顶力F = F0 + [( n B c q + W )卩'+ n B e C]L=348.34 + [ (3.1415926X 2.1X 64.12+18.63) x 0.132 +3.1415926X 2.1X 10] x 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 X 2X 70% = 560 吨（力）因此T > F =407.65吨（力）所以千斤顶配置满足要求。

人工顶管施工方案

顶管施工方案本方案以D800mmF型Ⅱ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。

1．1项管施工工艺流程1.1.1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。

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：（以Φ800mm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3.5mγ—土的湿重量，取1.9t/m3P＝0.55×1.9×3.5＝3.66t/m2F1=3.14/4×1.0×2×3.66＝5.75tF2＝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130mF2＝3.14×1.0×0.8×130＝326.56t。

因此，总推力F=5.75+326.56＝332.31t。

根据总推力、工作坑后背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。

工作坑后背（Φ800mm顶管）设计允许承受的最大顶力为400t，管材轴向允许推力300t，主顶油缸选用2台200t(2000KN)级油缸。

每只油缸顶力控制在180t以下，这可以通过油泵压力来控制，千斤顶总推力360t。

因此我们无需增加额外的顶进系统即可满足要求。

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。

顶管顶力计算及后背土体稳定(word)

顶管顶力计算及后背土体稳定（1）顶管总顶力和传力面允许最大顶力计算D600钢筋混凝土排水管，混凝土强度C50，内径=600mm ，外径D=720mm ，壁厚60mm 顶入管总长度L=58+45=103m ，土的重度3s =19kN/m γ，管道覆土层厚度Hs=5.5m综合摩擦阻力 4kPa k f =（触变泥浆减阻，参《给水排水工程顶管技术规程》表12.6.14）管道的总顶力估算：0k F F DLf N π=+（公式参《给水排水工程顶管技术规程》12.4.1条）顶管机迎面阻力223s s 3.14=D H =0.7219 5.5=42.5kN/m 44F N πγ⨯⨯⨯（选用泥水平衡式）管线总顶力计算：30 3.140.72103442.5973.9kN/m k F F DLf N π=+=⨯⨯⨯+=钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力计算：（公式参《给水排水工程顶管技术规程》8.1.3条） ()22123de c p d 500.9 1.050.85 3.140.50.523.17206001.30.7941123087N 1123kN Q F f A F φφφλφ⨯⨯==⨯⨯⨯⨯-⨯==≥满足要求。

（2）工作井后背土体稳定验算土的内摩擦角：=12φ；土的重度3s =19kN/m γ；编号W A48工作井沉井入土深度：H=8.58m 地下水位埋深：w z =1.6m ；地下水位以下土的有效重度：3s =9kN/m γ'根据《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程CECS137：2015》6.2.8条：土压力合力至刃脚底的距离：H /3 2.86m p h == 顶管力到刃脚底的距离： 2.2 1.1 3.30m f h =+=考虑顶管力与土压力合力作用点可能不一致的折减系数： ()()p =/ 3.3 3.3 2.86/3.30.86f f f h h h h ξ--=--= 主动土压力系数：20tan 450.662K αφ⎛⎫=-= ⎪⎝⎭被动土压力系数：20p tan 45 1.522K φ⎛⎫=+= ⎪⎝⎭刃脚底部主动土压力标准值： ()()ep,k F 0.6619 1.698.58 1.661.52m s w s w K z z z αγγ⎡⎤'=⋅+⋅-=⨯⨯+⨯-=⎡⎤⎣⎦⎣⎦沉井前方主动土压力合力标准值：ep k ep k 11E r 3.14 4.48.5861.521823.1kN 44HF π==⨯⨯⨯⨯=,, 刃脚底部被动土压力标准值：()()p,k p F 1.5219 1.698.58 1.6141.70m s w s w K z z z γγ⎡⎤'=⋅+⋅-=⨯⨯+⨯-=⎡⎤⎣⎦⎣⎦沉井后方被动土压力合力标准值：pk pk 11E r 3.14 4.48.58141.704199.3kN 44HF π==⨯⨯⨯⨯= 顶管力标准值：()()tk pk ep,k 0.80.860.84199.31823.11321kN P E E ξ=-=⨯⨯-= 综上计算得出结论，顶管限制值取110吨。

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。

1⑴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。

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'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。

9kN/m3，φ=4。

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2010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。

(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 × D2×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 6.43mγ—土的湿重量，取 1.9t/m 3P ＝ 0.55 × 1.9 ×6.56 ＝6.8552t/m 2F1=3.14/4 ×2.64 2×6.8552 ＝37.5tF2 ＝π D×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：φ1φ3φ4f s A pF ds=γQd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1.32A p—管道的最小有效传力面积（mm）计算得181127=3.14*1322 2-3.14*1300 2f s—钢材受压强度设计值（ 2 2N/mm）235 N/mm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 。

顶管顶力计算公式

顶管顶力计算公式顶管顶力计算公式辨析摘要：在顶管工程实践中常常需要计算顶管顶进总推力，由于顶管推力计算公式很多，而且计算结果差别相当大，本文针对各计算公式进行了对比计算并分析其原因，进而提出在工程计算中应注意的有关问题。

关键词：顶管，摩阻力，顶力在顶管工程之前，为了顺利推动管道在土中前进，千斤顶的顶力需要克服顶进中的各种阻力（摩阻力、工具管前端端面阻力等），同时在顶进过程中还不断受到各种外界因素影响（纠偏、后背的位移等）。

目前在顶管推力计算中有两类算法，一是考虑土拱效应，此时土柱的高度一般按照普氏太沙基公式计算。

二是上覆土压力按照覆盖层的全部厚度计算。

计算公式的比较考虑土拱效应的理论公式顶管周边的均布荷载可以通过管顶上方土方的垂直荷载与地面的动荷载之和求出。

即：678.9: （,）式（,）中：8.为管顶上方的土的垂直荷载（;<=）；: 为地面的动荷载（;<=）,’,’, 手掘式顶管顶力计算公式>7>+9!?/6"@A9!?/B@A98"@A （!）式（!）中：> 为总推力（;)）；>+为初始推力（;)），在手掘式顶管中，其值为,2’/) （?/为管外径（C），) 为标准贯入值）；6 为管周边均布荷载（;<=）；"@为管与土之间的摩擦系数（"@7DE #!）；B@为管与土之间的粘着力（;<=）；8 为每米管子的重力（;)FC）；A 为推进长度（C）。

,’,’! 采用降水措施的手掘式顶管顶力计算公式在采用降水措施以后，挖掘面的土体稳定而且能自立，这时的手掘式顶管施工的推力可以用下述方法计算：>7>+9$!?%6"@A9$!?B@A98"@A （2）式（2）中：>+为初始推力G;)H，此时其值为,2’B)@ （)@为刃口贯入阻力系数；$ 为管与土的摩擦系数（$7+’IJ+’KI）；% 为管周边的荷载系数（%7,’+J,’I），其余同（!）式。