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第3期非开挖技术No．3

2015年6月ChinaTrenchlessTechnologyJun．，2015

软土地层中顶管施工顶进力计算分析

郑聪

(中国地质大学(武汉)工程学院)

摘要：在顶管施工过程中，管材受到各种外力的作用，千斤顶的顶推力尤为重要。顶进力一般由顶进过

程中受到的阻力来进行估算，顶进阻力主要包括切削刀盘受到的迎面阻力和管壁与土体之间的摩擦阻力。根

据实际施工记录，采用数值拟合的方法，提出了适用于在软土地层中采用泥水平衡顶管技术施工，顶进钢管

道时的管壁与土体之间单位面积平均摩阻力的计算公式，进而推导出在此情况下的顶进力计算公式，并与目

前较为广泛应用的顶进力计算公式的计算结果做了对比，评估合理的参数设置，探讨更加准确的顶进力计算

公式。为以后的施工提出一定的指导建议。

关键词：顶管、顶进力计算、摩阻力、数值拟合

与土体之间的摩擦系数相乘得到。

1引言在施工过程中，管节的受力情况时刻发生改

顶管技术能在减少地面开挖的情况下敷设管变，变化的情况往往难以预测，所以在设计阶段选

道1【】。顶进力是顶管施工过程中最重要的参数之一，择施工设备时，应留有一定的安全储备，以便克服

影响因素繁多[21。顶进力的大小控制着管材壁厚，中施工过程中遇到的各种意外阻力，使顶进过程能够

继间的设置及注浆润滑。顶管在施工过程中的受力顺利进行。

情况是十分复杂的，管道的受力情况不断变化。要

2工程概况

使得顶管施工能够顺利进行，顶进力必须能够克服

顶进阻力。顶进阻力主要包括切削刀盘的迎面阻力珠海连接线是目前国内技术含量高、极具挑战

和管壁与土体之间的摩擦阻力，并且，摩擦阻力占性的公路工程建设项目之一。其中拱北隧道是珠海

主要部分I3】。具体的受力情况见图1，顶管前进的方连接线的关键性控制工程，隧道采用左、右双线布

向是由右向左，切削刀盘上受到的迎面阻力为PA，置，并按照“先分离并行，再上下重叠，最后又分离

受到液压油缸顶进力为F，管道自身重力为G，受到并行”的形式设置，涉及到海域人工岛明挖段、口岸

土体的支承反力为N，摩擦力为厂0。由轴向上力的平暗挖段及陆域明挖段等不同结构形式和施工工法，

衡可得：其中口岸段采用“255m曲线管幕+冻结法”施工，

F=P砺(1)技术难度大，施工风险高。

土质均匀时，摩擦力．的值由G、N值以及管壁工程场地地层由上至下依次为填筑土、淤泥及

淤泥质土、粘性土、砂砾、淤泥质土、粗(砾)砂、砂

N(砾)质粘性土、残积土、全风化黑云母斑状花岗岩

和强风化黑云母斑状花岗岩。其中，表层海相、海陆

交互沉积层厚度约为28—35m，中层砂(砾)质粘土

层0．5—8．2m，下伏全～强风化黑云母斑状花岗岩，

层厚超过20m。