顶管施工关键--顶管施工顶力

1顶管施工中顶力计算模型
1．1管道上层土压力
一、模型假设
1、当工具管前面刃脚切入土中，会引起前方土体松动而坍塌，周围土体也会松动。
2、每一次土体的取出，都是同过挖除工作面范围内的土体。
3、换出土体，置入工具管。
4、最后由管道替换工具管支撑上面土体。
5、周围土体与管道一起形成一个超静定系统。在研究管道顶进阻力时候，按静力组合模式来分析管道周围土层对管道的影响力。
影响周围土层荷载的因素有：a)管道外径；b)土、管道的刚性；c)土壤的性质；d)管道埋深；e)地下水位及流动状况；f)顶管项进土层时间等。顶进管道与周围土层之间的作用关系复杂，简单通用的公式无法叙述其中的关系。但为说明他们之问的关系，我们可以构造一些近似的解决问题的模型。太沙基(Terzagtfi)等曾经将顶管工程的模型与隧道工程的模型等同，得出了一系列理论。如下：



土压力示意



B为顶管管道上部对管道有荷载作用的宽度，同时会有一定的变形。





二、不同情况土压力值
根据土力学相关理论，顶管管道置入土中，继续顶进，管道前方土体对管道继续前进会产生阻力，阻力的大小应根据阻压力与受力面积大小确定，在此应分为三种情况讨论：
第一种：当顶管顶进速度较慢而处于超挖状态时，管道进入土体的体积小于排出土体的体积，这时管道前方会有坍塌现象而出现沉降。
第二种：当顶管项进速度不快不慢，则不存在超挖，置入土体管道的体积与排出土体的体积相同，这时管道前方土体则不会出现大的变化，而保持相对稳定。
第三种：当项管顶进速度较快，则会出现欠挖，置入土体的管道体积相对排除土体的体积要大，这时相当于土体受到挤压，管道前方土体会因此而隆起。
顶管顶进前方土体的情况会影响其阻力，相对于三种情况土力学也给出了三种算法。第一种情况下，土体主动压顶管，按照主动土压力来计算；第二种情况，按照静止土压力来计算；第三种情况应按照被动土压力来计算；计算方法具体如下：

(管道上方边缘处的土压力值用p表示，土的重度为y，管道外径为D，主动土压力系数为λ1，静止土压力系数为λ0，被动土压力系数为λ2)。





1.2顶管管道周围阻力的计算













2顶力影响因素研究分析
制约长距离顶管的一个重要因素是推力阳9’3引，顶管工程的设计施工中，工作坑、管道材料、中继站、其他设备，都要以顶管顶进阻力的计算结果为依据去选择，如果顶力超出原有计算结果，很可能会因此而破坏工作坑、后背、管材，甚至可能引起油泵的损坏；如顶力远小于计算结果，这将会造成极大的浪费，因而顶力计算是项管工程能否成功的重要一步。

顶管施工过程是一个错综复杂的力学过程，推动管道在土中前进，各种阻力需要千斤顶来克服，主要分为两大类：一是工具头承受前面土体或障碍物带来的阻力；二是由管道周围土体压住管道，当管道运动时给管道周围的摩擦阻力。在不同土层中顶进管道会有不同的影响因素，这些因素会有一定规律，同时存在特殊。