顶管施工工艺顶力及后背计算

稳定和方便后背的安装与拆除。

&’()*!+式中：&：工作坑底宽度，()：管外径，+：工作坑内稳好管节后两侧的工作空间,米-。

当(*./""00时，取+’.#"0；(1./""00时，取+’.#!0 ,!-理论分析在合肥地区顶管，一般采用双镐顶进，其着力点高度位于管外直径高度下的.2%至.2/间，一般取.2%处。

这样两顶镐之间的间距即后背墙两受力点之间的间距为：可据此决定后背墙的宽度和工作坑宽度。

现在我们将合肥地区常用的顶管按管径从实践和理论的角度以列表形式进行比较，从中选择合理的工作坑底宽度或者后背墙宽度&。

!#!设计后背高度3知道后背宽度&后，就可按公式四求出后背所需的最小高度，即设计所要求的后背高度3。

",作者单位：合肥市市政总公司-编辑2晓梅管内径管外径()*!+.456()后背宽度(,00-(),00-),0-,0-&,0-.""".!""%4!"!4!7%4".!"".//"%4//!47!%4".%8".$!"%4$!%4"$%48./"".$5"%4$5%4.5%48.8"".5""/4!"%4/"/4".$"".6!"/4%!%4$%/4".5""!.$"/48$/4"5/48!"""!/""/45"/48//48大直径钢筋“电渣压力焊”技术在池州邮电大楼工程上的应用!丁宪平技术与工艺钢筋电渣压力焊属熔化———压力焊范畴。

顶管施工方案顶管施工方案工程，共有工作坑1座，接收井1座，顶管长度L：28米单管顶进。

顶管管材采用￠1500混凝土管。

方案根据管道所处土层性质、管径、地下水位、附近地上与地下建筑物、构筑物和各种设施等因素，经技术经济比较后确定。

在片岩和岩石混合土层，且在道路东面有地下水影响时，宜采用手掘式顶管法。

开挖作业坑所产生的土方外运至甲方指定地点。

手掘式施工方案一、工艺流程：顶管施工准备→顶力计算→测量放样→基槽开挖→降水→底板浇筑→顶管后靠背设置→导轨铺设→顶管动力设置、调试→顶进开始试阶段以及纠偏方法→出土→安放中继管。

(一)、顶管前的准备工作顶管施工前所有设备三天前全部到场，包括：钩机、空压机、油压泵、水泵等，动力和照明电缆线要全部按要求铺设到位，所有顶管施工人员要全部到场。

1 / 18（二）、顶力计算1、推力的理论计算：（Φ1500计算）F=F1十F2其中F—总推力Fl一迎面阻力 F2—顶进阻力F1＝S*P (S—管道顶进受力面积 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5.5mγ—片岩量，取2.1t/m3P＝0.55*2.1*5.5＝6.35/m2F1=3.14*1.8*0.15*6.35＝5.38tF2＝πD*f*L式中f一管外表面平均（根据顶进以片岩和岩石混合为计算基准）综合摩阻力，取2.3t/m2D—管外径1.8m2 / 18L—顶距F2＝3.14*1.8*26*2.3＝337.99t。

因此，单管总推力F=5.38+337.99＝343.37t；。

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（Φ1500mm顶管）设计允许承受的最大顶力为800t，管材轴向允许推力600t，主顶油缸选用2台320t级。

满足26米顶管所需推力。

（三）、测量放样顶管管线放线是保证顶管轴线正确的关键。

顶管施工方案1.施工程序：围挡→人工挖顶管坑上半部土方和支撑→搭平台、支立四角架及起重设备→挖下半部土方和支撑→安装顶管设备→顶管→砌井→拆撑还土→管道清理与打口→水泥浆填充。

2.施工测量：工程开工前先进行现况管线调查，复核管线的位置与高程。

顶管测量人员均持证上岗。

现场使用的水准点闭合后方能使。

3.顶管工作坑、检查井坑开挖与支撑：顶管工作坑尺寸的确定。

顶管工作坑、检查井坑的长度尺寸为L，宽度尺寸为B。

L的计算公式为：L=L1+L2+L3+L4+L5式中：L1—管节长度（m）L2—顶镐长度（m）L3—出土工作间（m），一般取1.0-1.8mL4—后背墙厚度（m）一般取0.85mL5—已顶进管留在导轨上的最小长度（m），一般取0.3-0.5mB的计算公式为：B=D+S，式中：D—砼管外径（m）S操作宽度（m），取2.4-3.2mL=3+1.3+1+0.85+0.5=6.65=7 mB=1.25+3.2=4.45m =5 m考虑到顶管坑单向顶进,因此工作坑为L×B=7m×5m；转弯处顶管坑为L×B=7m×7m。

检查井坑的尺寸满足检查井的砌筑，净空尺寸长×宽=4.5m×4.5m。

土方调配：顶管坑采取人工开挖，顶管坑的土方部分用于排管马道，其余土方的存放集中在总包方现场指定地点，以便运弃。

顶管工作坑净空尺寸长×宽=7m×5m,检查井坑的净空尺寸长×宽=4.5m×4.5m。

深度在5m以内的坑为一步开挖，深度大于5m的坑分两步开挖，第二步较第一步缩小0.5m。

支撑采用钢木组合支撑，立梁采用20#工字钢，圈梁采用25#工字钢，立梁间距1.5～2m，地面以下0.5m 设第一道圈梁，以下每1.5m左右设一道，圈梁八字撑采用25#工字钢，长度大于3.5m。

工作坑两端管道入口处，立梁间距1.4m，圈梁距管外顶0.2m，并按管道流水面高程控制其位置。

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6.43mγ—土的湿重量，取1.9t/m 3P ＝0.55×1.9×6.56＝6.8552t/m 2F1=3.14/4×2.642×6.8552＝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 。

管道顶管施工方法1、排水管道顶管施工工艺流程图管道顶管施工工艺流程图见附图五.2、工作坑的设计与布置本工程顶进采用人工掘进顶进方法。

2—1、顶管段长度确定及顶管工作坑位置选定本管道工程确定最大顶管段长度为91.894米，顶管工作坑位置为检查井位置，两个工作坑之间设一个交汇坑。

2-2、顶力计算：顶力计算是顶管施工设计中的关键内容,顶管的顶力要大于工具管的迎面阻力、管道周围土压力对管道产生的阻力以及管道自重与周围土层产生阻力之和。

即: P≥f r D1〔2H+（2H+ D1）tg2（450-ψ/2）+ω/r D1〕L+PF式中P——计算的总顶力(KN）f—-顶进时，管道表面与其周围土层之间的摩擦系数，其值选用为：粘土、亚粘土0.2-0。

3；r——管道所处土层的重力密度(KN/M3）；D1—-管道外径（米）；H-—管道顶部以上覆盖土层的厚度（米）；Ψ--管道所处土层的内摩擦角（度）；ω——管道单位长度的自重（KN/M)；L——管道的计算顶进长度(米）；PF——顶进时，工具管的迎面阻力。

（KN）允许超挖其阻力为零。

2—3、顶管工作坑设计A、工作坑尺寸工作坑应具有足够的空间和工作面。

工作坑底部宽度：W=D+2B+2bD—管道外径2B+2b-管道两侧操作空间及支撑厚度2。

4—3.2m工作坑底长度：L=L1+L2+L3+L4+L5L1=工具管长度、 L2=管节长度L3=出土工作间长度、 L4=千斤顶长度L5=顶管后背的总厚度工作坑深度:H=h1+h2+h3h1—道路至管道底部外缘的深度；h2—管道外缘底部至导轨底面的高度；h3—基础及垫层的厚度.B、开挖工作坑并进行支撑顶管工作坑坑壁处理根据现有地质资料和工作坑开挖深度，结合我单位成熟的施工经验，确定工作坑采用木质密撑。

交汇坑和工作坑周围修筑50厘米宽，厚30厘米3：7灰土防水墙，以防雨水流入工作坑。

开挖工作坑见前工作坑设计，工作坑开挖成型后及时安装密撑并定位设立箱式组合梯架，以方便人员上下工作坑。

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。