平衡类顶管的顶力计算公式探讨.pdfVIP

·施工 、材料与设备 · 平 衡 类 顶 管 的 顶 力 计 算 公 式 探 讨 陈俊涛 　蔡志成 (广州市自来水工程公司 ,广州 　5 10 100) 　　摘要 　简要分析了顶管施工过程中总顶力的组成及其影响因素 ,结合实际工程推导出泥水平衡 顶管施工顶力计算公式 。在公式推导过程中提出了泥水平衡顶管施工管身压力大小为注浆压力的 假设 ,经过对比分析 ,理论推导公式计算顶力值与实测值比较相符 。 关键词 　顶管 　顶力 　摩阻力 　泥水平衡 0 　引言 系数决定 , 即: RG = f PG 。顶管过程中管道水平方向 顶管是通过把管道从工作井中顶入土壤开挖隧 和竖直方向的受力情况分别见图 1 和图2 。 道的方法 ,该方法时常用来穿越铁轨 、公路 、河流等 障碍物[ 1 ] 。近年来 ,随着我国市政建设的发展 ,各种 ( ) 城市地下管道 隧道 采用顶管法施工正 日趋上 升[2 ,3 ] 。微隧道顶管过程是一个十分复杂的过程 , 因此通过理论计算确定顶力十分困难[4 ] , 目前国内 图 1 　顶管过程中管道水平方向受力 外对该项技术已有大量的理论研究 ,但是许多理论 分析方法应用到具体施工中 ,产生的偏差较大 。在 顶管施工设计中 ,顶力的计算结果直接影响工作井 的设计 、管节强度的确定 、中继环的布置以及顶进设 备的选择等 ,从而直接影响工程造价 ,因此对顶管工 程的成败具有重要的影响 。加强对顶力的理论研究 具有现实意义 。 图2 　顶管过程中管道竖直方向受力 本文从理论上分析了顶力的组成及其影响因 顶管过程中影响顶力大小的因素众多 ,其中比 素 ,并针对泥水平衡顶管情况进行探讨 ,推导出了泥 较明显的因素主要有 : 土壤的性质 、管道直径及埋 水平衡顶管顶力的理论公式 。公式与实际工程中实 深 、管材性质 、注浆 、施工情况 。各个因素对总顶力 测情况较为相符 。 的影响大小不尽相同 ,影响方式也不一样 。 1 　顶力的组成及其影响因素 ( 1) 土壤的性质 。土的性质对顶力的影响比较 ( ) γ 目前 ,顶管推力 总顶力 P 的计算主要考虑克 明显 ,主要包括土壤的粘聚力 c 、土壤的容重 、土壤 服顶管工具管迎面阻力 PF 、上覆土荷载引起的管道 的内摩擦角 Φ以及地下水位等的影响 。土壤的容 ( 外侧摩阻力 RA 、管道与土之间的粘聚力 RB 以及管 重直接影响作用在管身上的压力大小 包括 PU 、 本身自重产生的摩阻力 R G [3 ,5～7 ] 。因此 ,作用于管 PL ) 和迎面阻力 PF 的大小 。土壤粘聚力 、内摩擦角 道的阻力可以分为摩阻力 R S 和迎面阻力 PF 。R S 直接影响迎面阻力大小和摩擦系数的大小 ,从而影 包括上覆土荷载引起的管道外侧摩阻力 RA 、管道与 响 RU 、RL 、R G 。地下水位对管道迎面阻力和摩擦阻 土之间的粘聚力 RB 以及管本身自重产生的摩阻力 力都有影响 。摩擦阻力随粘聚力和容重的增加而非 R G ,即 : R S = RA + RB + R G 。RA 的大小由管顶覆土 线性增加 ,随内摩擦角增加而非线性减小 ;迎面阻力 压力 P 和管两侧土的水平压力 P 和摩擦系数