頂管頂推力計算方法

『壹』 頂管施工如何計量

頂管的工程量是按頂入端至頂出端的直線距離計算。頂管施工是繼盾構施工之後而發展起來的一種地下管道施工方法，它不需要開挖面層，並且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建築物、地下構築物以及各種地下管線等。

頂管施工就是非開挖施工方法，是一種不開挖或者少開挖的管道埋設施工技術。頂管法施工就是在工作坑內藉助於頂進設備產生的頂力，克服管道與周圍土壤的摩擦力，將管道按設計的坡度頂入土中，並將土方運走。

(1)頂管頂推力計算方法擴展閱讀：

頂管技術在我國的存在的主要問題是，機械設備技術比較落後 ，地區差異明顯，水平參差不齊，缺乏規范化，人才不足，尚待進一步宣傳推廣。對頂管機械設備我國主要依賴於進口，雖然國內也有生產企業，但技術仍落後於國際先 進水平。

掘進機型號種類不足以適應工程需要，我國尚無適於 中強度岩層以上的岩盤掘進機，適應土質范圍不寬，且耐用性、機械化 、自動化水平不夠。從地域上說，頂管技術的發展與我國地域經濟水平相適應。

我國東部的頂管技術發展水平遠遠高於中西部地區，僅廣東、上海、浙江、江蘇和山東五省市就佔到了非開挖鋪管工作量的 75%。

『貳』 頂管施工應用方法技巧

頂管施工應用方法技巧

頂管施工是非開挖施工中的一種重要工法。各種頂管施工方法各有其優缺點，在實際施工中，應結合工程實際，選取合適的頂管施工方法。在同一工程中，也可以根據施工地層的變化特點選取不同的頂管施工方法。下面我為大家分享頂管施工應用方法技巧，歡迎大家閱讀瀏覽。

1、頂管法

1、1頂管法簡介

頂管施工主要應用於Ⅲ級以下土層。在頂管施工中，通常採用大噸位的頂管機直接頂入管道或邊排土邊頂入，為了減小阻力，第一節管的前端一般製成楔形，對於大直徑的管道施工時，人可直接進入前部進行排土作業，楔形面處於上部，有利於防止地層坍塌，保護作業人員安全。如圖1所示。排土作業時，根據土層的穩定程度，可以進行一定程度的超挖，以減小頂入阻力和加快頂管速度。對於小直徑頂管，可以採用螺旋鑽、水力等方法輔助排土。該方法鋪管精度較難控制，特別是管道較重時問題尤為突出。

1、2頂管法分類及比較

根據頂進時的工藝方法，傳統的頂管法可以分為以下幾種：

(1)靜壓式頂管，即單純利用給進油缸頂推及後拉套管;

(2)水力沖刺靜壓式頂管，即採用高壓水力沖刺破土，油缸頂推套管，管外少量排渣;

(3)回轉式頂管，即鑽頭切削土層，套管同步跟進，管內排渣，它可分給水鑽進和無水鑽進兩種，又可分套管回轉和不回轉兩種。

靜壓式頂管工法最為簡單，設備要求具有一定的頂推力和拔力即可。靜壓式頂管一般頂進深度為50m～70m，還可以進行多級頂管。其頂管力計算公式為：

式中：F——頂管阻力(kN);T0——頂管端部起始阻力(kN);D——頂管外徑(m);q——管周邊均布荷載(KPa);μ——管與土層之間摩擦系數;c——管與土層之間的粘著力(kPa);L——頂管長度(m);從上式可以看出：頂管直徑和頂管長度越大，頂管阻力越大;水平管埋設越深，頂管阻力越大。此外，在工程實踐中發現頂管速度與頂管阻力之間也存在有正比關系。若取靜壓式頂管管徑127mm，深20m，頂管長度20m，頂管阻力達720KN。可見由於靜壓式頂管不排渣，對土層產生擠密壓實作用，頂管的.阻力較大。

水力沖刺靜壓式頂管施工，即鑽頭部位給高壓水沖削土層，油缸給進推力頂進套管，水力沖削的土屑一部份從管外流入井內，套管內保持干凈。水力沖刺靜壓式頂管施工設備相對靜壓式頂管較為復雜。關鍵是鑽頭的加工及水力給與問題。鑽頭應大於套管，起擴孔和封堵沖削下來的土層進入套管。鑽頭的前端裝有給水噴頭,噴頭四周均布有3mm～ 4mm、8～10個向心角為30°～45°的噴嘴，高壓水泵將水通過鑽桿，由噴嘴射入土中，高壓水壓力一般為0.5Mpa～3.0Mpa。高壓水具有兩個作用：(1)沖削土層，對土層起著暫時的擾動和液化，以減少阻力;(2)高壓水能帶動管周的尾砂流動，起排渣降阻作用。水量、水壓應根據頂進的深度而進行調節。一般0m～5m以內水壓為0.5Mpa;5m～15m以內水壓為1.0Mpa～2.0Mpa;15m以上水壓為2.0Mpa～3.0Mpa。水量大約為25l/min～100l/min。

回轉式頂管工作原理與跟管鑽進方法有許多相似之處，設備一般包括掘進機工作頭、控制系統、泥水輸出系統、後方頂進系統等。被頂推的管道接在掘進機工作頭後，頂進系統一般為一套4～6隻成規律布置的液壓千斤頂，需設置反力牆。其適用管徑為 250～ 3000mm。

該工法具有以下特點：(1)頂管機前端部分採用條幅刀盤進行偏心回轉，從而能破碎岩石，因而能在粘土、淤泥、礫石等地層施工;(2)頂管機具有糾偏功能，操作員通過定位系統來預測頂管機偏離頂進計劃線的偏差值，從而進行方向修正。偏差在30mm以內;(3)一次頂進距離可達100m以上，頂進速度為70～200mm/min。

在頂管施工技術中頂力是選用施工工法，確定後背牆加固方案和確定施工進度的重要依據。根據施工實踐，靜壓式頂管阻力最大，需要的頂力最大，水力靜壓式次之，回轉式最小。但回轉式工法對機具要求最高，靜壓式頂管對機具的要求最簡單。因此，在選擇頂管施工時，應根據頂進需要的頂力和設備能力來選擇合適工法。

2、工程應用

為降低某灰壩灰場內的地下水對初期土壩的影響，在距初期壩93米處平行布置四口內徑3m、間距60m的輻射井，井間鋪設Φ127導流鋼管相連，進行輻射井對接。工程採用頂管施工方法。開始採取靜壓式頂管，但導流鋼管大量擠土，排渣困難，管徑摩阻力大，施工困難。因此改用水力沖刺靜壓式頂管施工，但水力沖蝕導致施工地層“涌灰”嚴重。最後採取鑽機和頂管機結合作業的施工方法，完成對接井施工。

2、1頂管工藝方法及工序

(1)進行初次頂管，按照設計圖紙及現場平面布置圖，在一號井內測定開孔位置後用空壓機開孔;測定頂管機的安裝位置和走向，安裝、固定頂管機;將頂管就位。尤其要注意第一節管作為工具管，其頂進方向與高程准確與否是保證整段頂管質量的關鍵;頂進時控制壓力在8-12MPa。頂進困難時，回抽一段頂管後再頂進，施工時需反復多次頂進25～35m。

(2)換用鑽機以低於40r/min的轉速均勻鑽進，鑽進25～35m。壓力控制在7～8 MPa 。鑽進過程中應保證均勻給進。一旦進尺緩慢，可能導致鑽孔偏斜。

(3)吊起鑽機，將頂管機下到工作井定位後，順著鑽桿進行頂進，以到達二號井。在二號井內通過變徑接頭將需鋪設的Φ127導流管連接在頂管後，緩慢回拖完成導流管鋪設。

2、2注意事項

在實際施工中應注意，頂進時，為防止“涌灰”，採用一塊鋼板固定在井壁上。鋼板中央開孔保證頂管穿過;遇到地下水時，可以選擇適當提高開孔位置，以避開地下水位。由於輻射井水平孔施工阻力大，套管頂進後需反拔出來，套管系採用絲扣方式連接,而絲扣部位的抗扭、抗壓、抗拉強度相對要小得多。因此，頂管施工的管材需根據施工的最大頂推力和反拔力來選擇，管材選擇包括:材質、管徑、壁厚、絲扣類型、規格和尺寸。實際施工中選擇了厚壁的優質地質鋼管。

『叄』 推力計算公式

推力計算公式F=M×G×1.2；Random測試、推力計算公式F=M×G×1.414×1.2；簡化公式a=0.002×F2×d等。
F：推力（出力）。
M：載重（包含音圈、測試平台、治具、待測物重量）。
G：測試時最大加速度值pk(g)。
1.414：rms值換算為pk值轉換常數。
備註：g=a，1.2：安全系數。
簡化公式a=0.002×F2×d。
a：加速度值（pk）。
0.002：常數。
F：測試頻率。
d：位移量（p-p）。