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
（
tan
Kp2ϕ
+
=；
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
127m2
7.918
4
3.918
W3、Y3 9mx9m 7.99 3.99
W6、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’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。

（5）工作基坑W11、Y9的后背墙反力计算
管道所在的土层为淤泥质粘土层，C=7.68kPa，γ=17.9kN/m3，φ=3.74°，
h=4.366m。

将数据代入公式：
R=5840.9KN。

（6）工作基坑Y’2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=19.1kN/m3，φ=15.07°，
h=1.492m。

将数据代入公式：
R=5488.1KN。

（7）工作基坑Y旧2的后背墙反力计算
管道所在的土层为淤泥质粘土层，C=7.68kPa，γ=17.9kN/m3，φ=3.74°，
h=2.681m。

将数据代入公式：
R=4468.3KN。

（8）工作基坑W旧2的后背墙反力计算
管道所在的土层为淤泥质粘土层，C=7.68kPa，γ=17.9kN/m3，φ=3.74°，
h=2.234m。

将数据代入公式：
R=4104.2KN。

（9）工作基坑W’3、Y’5的后背墙反力计算
管道所在的土层为淤泥质粘土层，C=7.68kPa，γ=17.9kN/m3，φ=3.74°，
h=2.748m。

将数据代入公式：
R=4522.9KN。

2、顶管顶进时最大顶力计算
1、顶进阻力计算
根据GB50268-2008《给水排水管道工程施工施工及验收规范》中6.3.4式计算。

（1）对于Y’2～Y’1与Y’2～Y旧1段，因为管径、管长均相同，故只需计算一个即可。

F
p =ΠD
Lf
k
+N
f
=3.14*1.44*76*5+3.14*（1.44-0.15）*0.15*400
=1961.2KN
=196.1t
（2）对于W旧2～W’2、Y’4与Y旧2～W’2、Y’4段，取管径、管长均大的后者计算。

F
p =ΠD
Lf
k
+N
f
=3.14*2.4*55*5+3.14*（2.4-0.15）*0.15*400 =2496.3KN=249.6t
（3）对于W’3、Y’5～W’2、Y’4与W’3、Y’5～W’4、Y’6段，因为管径、管长均相同，故只需计算一个即可。

通过计算可得：对于任意顶管区间，后背墙允许承载力、墙后土抗力允许值、管道允许承载力中的最小值均大于顶管时的最大阻力，所以本工程顶管施工不需要增设中继间。