泥水平衡机械顶管顶力计算

泥水平衡式顶管推力计算（经验公式）
泥水平衡式顶管推力计算（日本下水道协会修正式）
F=F0+π·Bc·Гa·L (1.1)
Гa=Ca+Г·μ' (1.2)
Г=α·q+2·w/π2(Bc-t)(1.3)
μ'=tangδ(1.4)
F --推进力（t）
F0 —初期抵抗力（t）{（Pe+Pw）·(Bc/2)2·π}
Pe --切削面单位推力（t/m2）(一般取15 t/m2)
Pw --泥水压力（t/m2）（根据施工工作压力变化取值）
Bc --管道外径（m）
Гa—切削面土的剪切力（t/m2）
L --推进长度（m）
Ca --管壁与土附着力（t/m2）
Г --管道法线方向压力（t/m2）
μ' --管壁与土摩擦系数
经验公式（泥水平衡式顶管经验推算简便式）
F=Fo+fo·L
式中：F --总顶力（t）
Fo—起始顶力（正面抗力）（t）
Fo=（Pe+ Pw）（D/2）2·π
Pe—切削面正面土层平均推力（t/m2）（一般取15 t/m2；砂砾层取30 t/m2）
Pw—泥水压力（t/m2）
D --掘进机外径（m）
fo—管壁与土层摩阻力（t/m）
fo=R·S+W·f
R—与土层间摩擦系数（t/m2） S—管子外周长（m）W—管自重（t/m）
f—管子由自重产生的摩擦抵抗系数（=0.2）
L—推进总长度(m)
R值的取值应根据土层中粘土含量及注浆质量而确定。

在正常的注浆条件下，可参考下表取值
R值参考表。

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 。

泥水平衡机械顶管顶力计算(总11页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除泥水平衡机械顶管施工方案泥水平衡机械顶管施工工艺流程1、机头选型本工程由于本工程工期紧，为确保工程质量万无一失，确保绝对工程安全，我公司根据以住施工经验，决定采用具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机。

其基本原理是主轴偏心回转运动而破碎的泥水平衡顶管机，其刀盘的正面，开口比较大，便于大块的卵石等能进入顶管机内，刀盘正面上下两个泥土和石块的进口，其开口的面积约占顶管机全断面的15%～20%。

刀盘由设在主轴左右两侧的电动机驱动。

电动机是通过行星减速器带动小齿轮，然后再带动设在中心的大齿轮。

大齿轮与主轴及轧辊联接成一体。

主轴的左端安装有刀盘。

这样，只要刀盘驱动电机转动，刀盘也就转动，同时轧辊也转动。

在掘进机工作时，刀盘在一边旋转切削土砂的同时还一边作偏心运动把石块轧碎。

被轧碎的石块只有比泥土仓内与泥水仓联接的间隙小才能进入掘进机的泥水仓，然后从排泥管中被排出。

另外，由于刀盘运动过程中，泥土仓和泥水仓中的间隙也不断地由最小变到最大这样循环变化着，因此，它除了有轧碎小块石头的功能以外还始终能保证进水泵的泥水能通过此间隙到达泥土仓中，从而保证了掘进机不仅在砂土中，即使在粘土中也能正常工作。

一般情况下，刀盘每分钟旋转4～5转，每当刀盘旋转一圈时，偏心的轧碎动作达20～23次。

由于本机有以上这些特殊的构造，因此它的破碎能力是所有具有破碎功能的掘进机中最大的，破碎的最大粒径可达掘进机口径的40%～45%之间，破碎的卵石强度可达200Mpa。

本掘进机的优点是：特点：A、顶管机、主千斤顶、泥水循环系统和泥水分离装置（DESANDMAN）成套化。

B、带锥形破碎机的条幅刀盘，能破碎小于外径30%，一轴强度196Mpa（2000kg/cm2）的砾石。

C、该机能适用各种土壤条件，如粘质土、砂土、砂砾混合卵石土和软岩上。

泥水平衡顶管施工方法1、水泥顶管施工工艺1.1顶进工艺流程1）顶管施工工艺过程分为顶进设备安装和顶进施工两大部分。

2）设备安装：整套顶管机械由顶管机头（含纠偏系统）、主千斤顶系统、进排泥系统、触变泥浆系统、承力钢构件等组成。

安装分井内、井外两部分。

1.2顶管的顶力校核1）顶进力计算：污水DN800管道顶进距离最大为100m工作井后背顶力校核及最大顶力控制根据管径为DN1000mm，最大顶距按100米考虑。

工具管切土顶管最大顶力计算F=3.1416×D1×L×fk+NfF—总顶力标准值（kN） D1—工程管外径0.96 m L —管道设计顶进长度,100（m） fk —管外壁与土的平均摩阻力，取4KN/m2Nf－迎面阻力（kN）；Nf＝0.25×3.14×DK2×ｒ*H 式中：DK―工具管外径1.0m; ｒ=土的重度取19.7KN/m3；H-管顶覆土厚度，取8m;各数据带入公式：Nf＝0.25×3.14×DK2×ｒ*H＝123.72（kN）顶进总阻力：F=3.1416×D1×L×fk+Nf＝1330.1（kN）相关参数依据经验值及《给水排水管道工程施工及验收规范GB50268-08》。

1.3后背墙土抗力计算公式及数据取值见：顶管施工技术及验收规范公式7.0.8 中国非开挖技术协会行业标准R=a*В*{r*H2*KP/2+2c*H*√KP+r*h*H*KP}式中：R——总推力之反力 a——系数，取1.5B——后背墙的宽度，（B为 2.5m） r——土的重度18KN/m3H——后背墙的高度 2.5mKP——被动土压系数（2.46）c——土的内聚力（10Kpa）h——地面到后座墙顶部土体的高度，（取平均值8m）R=1.5*2.5*{18*2.52*2.46/2+20*2.5*√2.46+18*8*2.5*2.46} =3.75*（138.375+1490)=6106KN安全系数取0.8，后背墙总承载力为4885KN。

泥水平衡机械顶管顶力计算————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：ﻩ泥水平衡机械顶管施工方案泥水平衡机械顶管施工工艺流程1、机头选型本工程由于本工程工期紧，为确保工程质量万无一失,确保绝对工程安全，我公司根据以住施工经验，决定采用具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机。

其基本原理是主轴偏心回转运动而破碎的泥水平衡顶管机,其刀盘的正面，开口比较大，便于大块的卵石等能进入顶管机内,刀盘正面上下两个泥土和石块的进口,其开口的面积约占顶管机全断面的15%~20%。

刀盘由设在主轴左右两侧的电动机驱动。

电动机是通过行星减速器带动小齿轮,然后再带动设在中心的大齿轮。

大齿轮与主轴及轧辊联接成一体。

主轴的左端安装有刀盘。

这样,只要刀盘驱动电机转动，刀盘也就转动,同时轧辊也转动。

在掘进机工作时，刀盘在一边旋转切削土砂的同时还一边作偏心运动把石块轧碎。

被轧碎的石块只有比泥土仓内与泥水仓联接的间隙小才能进入掘进机的泥水仓,然后从排泥管中被排出。

另外,由于刀盘运动过程中，泥土仓和泥水仓中的间隙也不断地由最小变到最大这样循环变化着,因此,它除了有轧碎小块石头的功能以外还始终能保证进水泵的泥水能通过此间隙到达泥土仓中,从而保证了掘进机不仅在砂土中,即使在粘土中也能正常工作。

一般情况下，刀盘每分钟旋转４~５转，每当刀盘旋转一圈时,偏心的轧碎动作达20～23次。

由于本机有以上这些特殊的构造,因此它的破碎能力是所有具有破碎功能的掘进机中最大的,破碎的最大粒径可达掘进机口径的４0%~4５％之间，破碎的卵石强度可达200Mpa。

本掘进机的优点是：特点:A、顶管机、主千斤顶、泥水循环系统和泥水分离装置（ＤESＡNDMＡN）成套化。

B、带锥形破碎机的条幅刀盘,能破碎小于外径3０%,一轴强度１9６Mpａ(20０0 kg/cm2)的砾石。

C、该机能适用各种土壤条件,如粘质土、砂土、砂砾混合卵石土和软岩上。

泥水平衡机械顶管施工方案泥水平衡机械顶管施工工艺流程1、机头选型本工程由于本工程工期紧，为确保工程质量万无一失，确保绝对工程安全，我公司根据以住施工经验，决定采用具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机。

其基本原理是主轴偏心回转运动而破碎的泥水平衡顶管机，其刀盘的正面，开口比较大，便于大块的卵石等能进入顶管机内，刀盘正面上下两个泥土和石块的进口，其开口的面积约占顶管机全断面的15%～20%。

刀盘由设在主轴左右两侧的电动机驱动。

电动机是通过行星减速器带动小齿轮，然后再带动设在中心的大齿轮。

大齿轮与主轴及轧辊联接成一体。

主轴的左端安装有刀盘。

这样，只要刀盘驱动电机转动，刀盘也就转动，同时轧辊也转动。

在掘进机工作时，刀盘在一边旋转切削土砂的同时还一边作偏心运动把石块轧碎。

被轧碎的石块只有比泥土仓内与泥水仓联接的间隙小才能进入掘进机的泥水仓，然后从排泥管中被排出。

另外，由于刀盘运动过程中，泥土仓和泥水仓中的间隙也不断地由最小变到最大这样循环变化着，因此，它除了有轧碎小块石头的功能以外还始终能保证进水泵的泥水能通过此间隙到达泥土仓中，从而保证了掘进机不仅在砂土中，即使在粘土中也能正常工作。

一般情况下，刀盘每分钟旋转4～5转，每当刀盘旋转一圈时，偏心的轧碎动作达20～23次。

由于本机有以上这些特殊的构造，因此它的破碎能力是所有具有破碎功能的掘进机中最大的，破碎的最大粒径可达掘进机口径的40%～45%之间，破碎的卵石强度可达200Mpa。

本掘进机的优点是：特点：A、顶管机、主千斤顶、泥水循环系统和泥水分离装置（DESANDMAN）成套化。

B、带锥形破碎机的条幅刀盘，能破碎小于外径30%，一轴强度196Mpa（2000 kg/cm2）的砾石。

C、该机能适用各种土壤条件，如粘质土、砂土、砂砾混合卵石土和软岩上。

D、使用安装在轨道上的主顶油缸。

一次顶进长度超过100m。

E、该机由一人在地面遥控操纵即可。

F、可在控制台上进行电视监测及方向控制，精度高。

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。

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。

泥水平衡顶管压力计算公式引言。

在石油钻井工程中，泥水平衡顶管压力是一个非常重要的参数，它在钻井过程中起着至关重要的作用。

泥水平衡顶管压力是指在钻井过程中，通过钻井液对井口进行控制，以防止地层流体突然进入井筒，造成井喷事故。

因此，正确地计算泥水平衡顶管压力是非常重要的。

泥水平衡顶管压力计算公式。

泥水平衡顶管压力可以通过以下公式进行计算：P = 0.052 h ρ。

其中，P为泥水平衡顶管压力（psi），h为井深（ft），ρ为地层压力梯度（psi/ft）。

解析。

在这个公式中，地层压力梯度ρ是一个非常重要的参数。

地层压力梯度是指地层岩石的密度和孔隙度等因素所决定的地层对应单位深度的压力变化。

地层压力梯度的大小直接影响到泥水平衡顶管压力的计算结果。

一般来说，地层压力梯度可以通过地层岩石的密度和孔隙度等参数进行测算得出。

另外，井深h也是一个非常重要的参数。

井深的大小直接影响到泥水平衡顶管压力的计算结果。

在实际的钻井过程中，井深可以通过测深仪等设备来进行测量得出。

通过这个公式，我们可以得出泥水平衡顶管压力的数值。

在实际的钻井工程中，我们可以根据这个数值来调整钻井液的密度，以保持泥水平衡，防止地层流体突然进入井筒，从而保证钻井过程的安全进行。

实例分析。

为了更好地理解泥水平衡顶管压力的计算公式，我们可以通过一个实例来进行分析。

假设井深h为10000ft，地层压力梯度ρ为0.45psi/ft，那么根据上面的公式，我们可以计算得出泥水平衡顶管压力P为：P = 0.052 10000 0.45 = 234psi。

通过这个实例，我们可以看到，泥水平衡顶管压力的大小与井深和地层压力梯度有直接的关系。

在实际的钻井工程中，我们可以根据这个公式来计算泥水平衡顶管压力的大小，并根据计算结果来调整钻井液的密度，以保持泥水平衡，确保钻井过程的安全进行。

结论。

泥水平衡顶管压力是钻井工程中一个非常重要的参数，它在钻井过程中起着至关重要的作用。

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。

顶管顶力计算公式一、顶管计算公式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、摩擦计算公式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。

二、顶管顶力计算（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。

泥水平衡式顶管推力计算（日本下水道协会修正式）
F=F0+π·Bc·Гa·L (1.1)
Гa=Ca+Г·µ' (1.2)
Г=α·q+2·w/π2(Bc-t)(1.3)
µ'=tangδ(1.4)
F --推进力（t）
F0 —初期抵抗力（t）{（Pe+Pw）·(Bc/2)2·π}
Pe --切削面单位推力（t/m2）(一般取15 t/m2)
Pw --泥水压力（t/m2）（根据施工工作压力变化取值）
Bc --管道外径（m）
Гa—切削面土的剪切力（t/m2）
L --推进长度（m）
Ca --管壁与土附着力（t/m2）
Г --管道法线方向压力（t/m2）
µ' --管壁与土摩擦系数
经验公式（泥水平衡式顶管经验推算简便式）
F=Fo+fo·L
式中：F --总顶力（t）
Fo—起始顶力（正面抗力）（t）
Fo=（Pe+ Pw）（D/2）2·π
Pe—切削面正面土层平均推力（t/m2）（一般取15 t/m2；砂
砾层取30 t/m2）
Pw—泥水压力（t/m2）
D --掘进机外径（m）
fo—管壁与土层摩阻力（t/m）
fo=R·S+W·f
R—与土层间摩擦系数（t/m2） S—管子外周长（m）
W—管自重（t/m）
f—管子由自重产生的摩擦抵抗系数（=0.2）
L—推进总长度(m)
R值的取值应根据土层中粘土含量及注浆质量而确定。

在正常的注浆条件下，可参考下表取值
R值参考表。

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。

泥水平衡机械顶管施工方案泥水平衡机械顶管施工工艺流程1、机头选型本工程由于本工程工期紧，为确保工程质量万无一失，确保绝对工程安全，我公司根据以住施工经验，决定采用具有破碎功能的泥水平衡顶管掘进机。

口，其开口的面积约占顶管机全断面的15%～20%的石块只有比泥土仓内与泥水仓联接的间隙小才能进入掘进机的泥水仓，然后从排?一般情况下，刀盘每分钟旋转4～5转，每当刀盘旋转一圈时，偏心的轧碎动作达20～23次。

由于本机有以上这些特殊的构造，因此它的破碎能力是所有具有破碎功能的掘进机中最大的，破碎的最大粒径可达掘进机口径的40%～45%之间，破碎的卵石强度可达200Mpa。

本掘进机的优点是：特点：?A、顶管机、主千斤顶、泥水循环系统和泥水分离装置（DESANDMAN）成套化。

??B、带锥形破碎机的条幅刀盘，能破碎小于外径30%，一轴强度196Mpa（2000 kg/cm2）的砾石。

C、该机能适用各种土壤条件，如粘质土、砂土、砂砾混合卵石土和软岩上。

D、使用安装在轨道上的主顶油缸。

一次顶进长度超过100m。

EF RSG双?G?H22.1职人员进行管理。

?2.2现场布置、设备进场时采用50t履带吊2.3管道顶进时，起吊设备采用跨距为14m的龙门行车（起重能力为30t），行车导轨与顶管中心线应平行铺设，并与管中心左右对称。

2.4井内布置??工作井井内布置主要是后靠背、导轨、主顶油缸、油泵动力站、钢制扶梯等。

3、出土方案??? 泥水平衡式顶管的出土采用全自动的泥水输送方式，被挖掘的土通过在机舱内的搅拌和泥水形成泥浆，然后由泥浆泵抽出，高速排土。

在沉井上部砌2只沉淀池。

沉淀的余土外运需按文明施工要求和渣土处理办法，运到永久堆土点，不得污染沿途道路环境。

4、顶管受力计算4.1其中F?F lF2?F1式中 K0H0γ?PF1＝PS＝P×π×D2/4=7.315×3.14×1.22/4＝8.27t? F2＝πD×f×L式中f——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/m2 ?D—管外径1.2mL—顶距，300mF2＝3.14×1.2×0.8×300＝904t。

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、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°。

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—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。

3、地质情况济广高速顶管穿越地层主要为⑤层壤土和⑥1层粘土，局部涉及到①1层壤土、②层轻壤土、②1层(裂隙)粘土、④层壤土和④1层粘土，地质情况良好。

①1层壤土(Q4al)：黄褐色，稍湿，可塑，局部硬塑，局部粉粒含量较高，干强度、韧性中等，切面稍有光泽，摇震反应无；该土层仅在ZK17、ZK35、ZK36、ZK37以及青银高速、济广高速顶管钻孔中揭露，层厚~3.8m，平均层厚2.75m，层顶标高~25.72m。

②层轻壤土(Q4al)：黄褐色，稍湿~湿，干强度、韧性低，切面无光泽，摇震反应轻微；该土层分布较连续，层厚~4.8m，平均层厚1.96m。

②1层(裂隙)粘土(Q4al)：黄褐色，局部浅灰色，稍湿~湿，可塑，可见发育有裂隙，裂隙宽约2~5mm左右，充填轻壤土及砂壤土；干强度、韧性高，切面有光泽，摇震反应无；该土层分布不连续，层厚~3.5m，平均层厚1.72m。

④层壤土(Q4al)：浅灰色~灰色，局部灰褐色、黑灰色，饱和，可塑~软塑，局部硬塑，干强度、韧性中等，切面稍有光泽，摇震反应无；该土层分布较连续，层厚~4.1m，平均层厚2.03m。