顶管顶力计算书
顶管顶力计算书
深圳市城市轨道交通14号线土建四工区坳背站DN800污水管顶管计算书编制：审核：审批：中铁五局集团有限公司深圳市城市轨道交通14号线工程施工总承包土建四工区项目经理部2019年6月1、顶进阻力估算污水管采用内径Φ800mm 、壁厚δ80mm 的C40钢筋砼管。
管道直线段最长为31m ，在两端设置一个接收井，则最大顶进距离不超过31m ，在此，顶进距离按31m 考虑。
管道顶力主要由两部分构成，一是前端刃角处的正面阻力，二是管壁外侧与土壤间的摩阻力。
由于前端刃角处已超前掏空，前端正面阻力实际上较小，甚至忽略不计，为保证顶进过程中顶力足够，在此，不考虑超前开挖导致的正面阻力减小。
由于超前开挖导致管顶与管壁间出现一定空隙（扩孔），因此，管壁阻力不采用与土层厚度有关的计算公式（采用与土层厚度有关的计算公式将导致估算阻力过度偏大）。
根据《给排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）6.3.4条及《给水排水工程顶管技术规程》（CECS246：2008）12.4.1条，顶管顶进阻力估算公式如下：01K F =F D Lf N π+F =g N D t tR π-()其中，1K D Lf π为管壁外侧摩阻力，F N 为前端刃角正面阻力。
式中，0F ——顶管总阻力标准值，t ；1D ——顶管外径，取0.96m ；L ——管道设计顶进长度，取31m ；g D ——工具管外径，取0.96m ；t ——工具管切土刃口壁厚，取0.1m ；K f ——管道外壁与土的单位面积摩阻力，t/㎡。
与管道的埋设深度、土质、地下水位等因素有关，估算本工程的综合摩擦力系数2/8M KN f k = R ——顶管刃角正面最大压强，t/㎡。
与土层密实度、土层含水量、地下水位状况有关。
本工程管道处地质主要为粘土层，估算顶管前端正面压强约为30～50t/㎡（即0.3～0.5MPa ），这里按2=50t /m R 取值。
因此，求得顶管总阻力为：01K F =F D Lf N π+=3.14*0.96*31*8+3.14*(0.96-0.1)*0.1*500=747.5712+135.02=882.59KN=88.3t 。
顶管所需顶力计算
顶进方法：Fk=21000.47kN
γ=18kN/m*3土的重度，地下水位以下取浮容重D1= 3.6m
管道的外径H=9m
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=150m
管道的计算顶进长度NF=4035.874kN 计算NF
R1=396.4995kN/m*2R2=0kN/m*2局部气压的标准值
α=
1网格截面参数，可取0.6～1.0f'=10kPa 触变泥浆中管壁与土的平均摩阻力
混凝土管钢管4035.874kN
计算Fk 21000.47kN 5.0～8.0粉性土粉细砂6.0～10.0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
软粘土
触变泥浆中管壁与土的平均摩阻力f'
土的类别10.0～16.0平均摩阻力 4.0～6.03.0～5.08.0～12.0
顶管所需顶力计算
计算顶力标准值采用管外壁注浆网格挤压法=+=
221121414R D R D N F ππα=+=F k N Lf D F '1π。
顶管顶力计算
总顶力标准值
管道外径
管道设计顶进长度 管道外壁和土的平均摩阻
力 顶管机的迎面阻力
3414
KN m m kN/m2 kN
计算公式 F0 D1Lf k NF
式中： F0 D1 L fk NF
总顶力标准值 管道外径
管道设计顶进长度 管道外壁和土的平均摩阻力
顶管机的迎面阻力
11623
KN m m kN/m2 kN
Φ3 0.85 γQd
Φ5 0.79 1.3
39387657
N 0.9 1.05 0.85 0.79 pa mm2 1.3
fc 32.4
Fde= 39387.66 KN
= 3938.77 t
顶力计算 钢筋混凝土管(d=3000mm)
计算公式 F0 D1Lf k NF
式中： F0 D1 L fk NF
11
183
F0
11622.77 KN = 1162.28 t
顶管机迎面阻力计算
钢筋混凝土管(d=3000mm)
计算公式
NF
4
Dg2 g H g
式中： NF Dg γg Hg
顶管机的迎面阻力 顶管机外径 土的重度 覆土层厚度
183.12
kN m kN/m3 m
基本数值
Dg 1.98
γg
Hg
1.8
11.37
材料脆性系数
混凝土强度标准调整系数
混凝土受压强度设计值
管道的最小有效传力面积
顶力分享系数
Φ3 0.85 γQd KN =
Φ5 0.79 1.3
1191 t
N 0.9 1.05 0.85 0.79 pa mm2 1.3
fc 32.4
顶管顶力计算
顶管顶力计算
土压平衡式顶管理论计算公式
F=F1+F2
式中F 为总推力
式中F 1为迎面阻力
F 1=p e 4
πB c 2
p e 为控制土压力
B c 为管外径
p e = p A + p w +∆p
p A 为掘进所处土层的主动土压力（kPa ）
p A 一般为150-300 kPa
p 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 L
f 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 。
B c 为Φ2.16m, L 为顶进长度(本次顶管按150m 为一分段）， f k 取值4
则：
F= p e 4
πB c 2+πB c f k L =（225+7.5×4+20）×4
14.3×（2.16)2+3.14×2.16×4.0×150 =1007.1846+4069.44= 5076.6764（kPa ）=507.7（T ） 单向顶进： 75m 则： 507.7÷2=253.85（T ）
顶力系数：1.25 顶进千斤顶配置： 253.85×1.25≥317.31（T ）。
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。
顶管顶力计算书2017.10.16(余所提供)
顶管顶力、工作井及接收井计算书顶管顶力计算书一、结构计算依据1、国家现行的建筑结构设计规范、规程行业标准以及广东省及肇庆市建筑行业强制性标准规范、规程。
2、工程性质为管线构筑物，兴建地点肇庆市端州区城西，管道埋深3.0～6.0米。
3、本工程设计合理使用年限为五十年，抗震设防烈度为七度。
4、管顶地面荷载取值为：城市A级。
5、钢筋及砼强度等级取值：（1）钢筋HPB300级钢筋强度设计值fy=fy′=270N/ mm2HRB400级钢筋强度设计值fy=fy′=360N/ mm2（2）砼：采用C20、C25。
（3）三级混凝土管fc=23.1N/ mm26、本工程地下水埋深为0.3～4.5m。
1、推力计算管径D 1=1.0m综合摩擦阻力 f k =5 kPa管外周长 S=3.14d=3.14×1.2= 3.768m 顶入管总长度L=70m 管壁厚t=0.1m 土的重度3s m /kN 18=γ管道覆土层厚度Hs=3.2m 顶管机迎面阻力65.1kN 2.3182.1414.342s s 2g =⨯⨯⨯==H D N F γπ管线总顶力计算:F k 10f N L D F +=π=3.14×1.2×70×5+65.1= 1383.9kN 钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力计算: NA f F p c Qd dk k 2.31203120215.6N )10001200(414.31.2379.03.185.005.19.05.05.0225321==-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==φλφφφ kN 2.3120F 1799.07kN 3.19.13833.1dk 0==⨯=⨯＜F 满足要求1、推力计算管径D 1=1.2m综合摩擦阻力 f k =5 kPa管外周长 S=3.14D=3.14×1.44= 4.5216m 顶入管总长度L=75m 管壁厚t=0.1m 土的重度3s m /kN 18=γ管道覆土层厚度Hs=5.627m 顶管机迎面阻力164.9kN 627.51844.1414.342s s 2g =⨯⨯⨯==H D N F γπ管线总顶力计算:F k 10f N L D F +=π=3.14×1.44×75×5+164.9= 1860.5kN 钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力计算: NA f F p c Qd dk k 3.76137613326.2N )10001440(414.31.2379.03.185.005.19.05.05.0225321==-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==φλφφφ kN 3.7613F 2418.65kN 3.15.18603.1dk 0==⨯=⨯＜F 满足要求。
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。
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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 ′] L
F — 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 m
4、管顶的扰动宽度 B e = B t [ )2
45cos(245sin(1Φ-︒Φ-︒+）] =2.2×(79
.061.1) = 4.48 m 5、土的摩擦系数 μ = tg Φ=tg15º= 0.268
6、土的太沙基载荷系数
Ce = )21Be
K μ（[ 1-e )2H Be k μ（-]= ⨯120.01[1-0.487] = 4.275 m
7、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 = 0.05
9、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 Kpa
11、管与土之间的摩擦系数 μ¹= tg 2
Φ =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。