頂管施工計(jì)算書(shū)

1、*工程頂管施工計(jì)算書(shū)一、編制依據(jù)1、*工程施工圖2、路橋施工計(jì)算手冊(cè) 3、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）4、給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)5、室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50014-2006)(2011年版)6、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50010-2002二、工程概況工程名稱(chēng)：*工程工程地點(diǎn)：*本工程為*，位于*，西起物流基地*K1+875，沿?cái)M建*兩側(cè)輔助車(chē)道設(shè)置（路面設(shè)計(jì)高程90.926103.627m）,接*沿平樂(lè)大道東側(cè)終止于玉洞大道。管道總長(zhǎng)7938m，管徑0.4m1.0m。其中頂管部分管道長(zhǎng)2887m，管徑1.0m，管底標(biāo)高為86.00080.335；共有工作井26座，接收井3

2、4座，工作井幾接收井內(nèi)徑6000mm、壁厚5060cm，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，砼等級(jí)C30。分布區(qū)域?yàn)椋?北側(cè)K1385K3+521段、平樂(lè)大道K3521K4+730段。三、地質(zhì)根據(jù)勘察資料，道路沿線(xiàn)勘探深度范圍內(nèi)管線(xiàn)沿線(xiàn)分布的地層主要有：新近堆積人工堆填（Q4ml）素填土、植物沉積層（Q4pd）耕土，第四系晚更新統(tǒng)河流沖積（Q3al+pl）粉質(zhì)黏土、含礫粉質(zhì)黏土，第四系晚更新統(tǒng)殘坡積（Q3el+dl）黏土和含礫黏土，下伏基巖為石炭系大塘階（C1d）硅質(zhì)巖等，現(xiàn)自上而下描述為：1、素填土（Q4ml）：暗紅色、灰黃色、黃褐色，松散，稍濕濕，主要由黏性土組成，局部含少量礫石、植物根系等，土質(zhì)不均，為新近堆積

3、填土，未經(jīng)壓實(shí)，未完成自重固結(jié)。該層分布于場(chǎng)地大部分地段，層厚0.505.60m，平均厚度1.79m。具高壓縮性。2、素填土（Q4ml）：灰黃色、黃褐色，中密，稍濕濕，主要由碎石土組成，經(jīng)碾壓處理，為路基填土。該層分布于場(chǎng)地道路或在建道路上，層厚0.505.80m,平均厚度1.79m。具中壓縮性。3、耕土（Q4pd）：灰色、灰褐色、黃褐色，松散，稍濕濕，主要由黏性土組成，含少量有機(jī)質(zhì)和植物根系，其中分布于水田部分受水浸泡呈松軟狀。該層分布于管道沿線(xiàn)大部分地段，層厚0.201.80m，平均厚度0.61m。具高壓縮性。4、粉質(zhì)黏土（Q3al+pl）：灰黃、紅黃、淺黃等色，濕飽和，可塑狀為主，局部軟

4、塑狀，黏性中等，韌性一般，干強(qiáng)度中等，濕水具砂感，含少量鐵錳質(zhì)結(jié)核及其氧化物，局部夾薄層粉細(xì)砂及含少量粉土，土質(zhì)不均。該層分布于管道沿線(xiàn)大部分地段，層頂埋深0.004.10m，層頂高程87.19106.79m，層底埋深0.9016.80m，層底高程83.54104.31m，層厚0.103.50m，平均層厚度2.31m。液性指數(shù)平均值L=0.38，壓縮系數(shù)平均值1-2=0.20MPa-1。該層現(xiàn)場(chǎng)做標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)24段次，實(shí)測(cè)錘擊數(shù)510擊，平均錘擊數(shù)=7.4擊；經(jīng)桿長(zhǎng)校正后錘擊數(shù)4.09.7擊，修正后錘擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值 k=6.7擊。具中壓縮性。5、含礫粉質(zhì)黏土（Q3al+pl）：棕黃、灰黃、黃褐等色

5、，硬塑狀為主，局部少量可塑，黏性中等，韌性中等，干強(qiáng)度中等。礫石成分主要為強(qiáng)風(fēng)化硅質(zhì)巖、砂巖、石英等，礫石含量1545%不等，粒徑以235mm為主，大者達(dá)100mm，亞圓形次棱角狀，局部呈含黏性土碎石狀，土質(zhì)不均。該層分布于管道沿線(xiàn)局部地段，層頂埋深0.003.30m，層頂高程86.0694.64m，層底埋深1.008.20m，層底高程83.4691.94m，層厚1.007.50m，平均層厚2.95m。液性指數(shù)平均值L=0.11，壓縮系數(shù)平均值1-2=0.16MPa-1。該層現(xiàn)場(chǎng)做標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)12段次，實(shí)測(cè)錘擊數(shù)1113擊，平均錘擊數(shù)=12.5擊；經(jīng)桿長(zhǎng)校正后錘擊數(shù)10.513.0擊，修正后錘

6、擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值 k=11.8擊?，F(xiàn)場(chǎng)做重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)4.0m，經(jīng)桿長(zhǎng)校正后錘擊數(shù)6.615.3擊，修正后平均錘擊數(shù)63.5=9.3擊，修正后錘擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值63.5k=8.9擊。具中壓縮性。6、黏土（Q3el+dl）：暗紅色、黃褐色，黑褐色，稍濕濕，硬塑狀為主，局部少量可塑狀。黏性好，韌性強(qiáng)，干強(qiáng)度高，濕水手感滑膩，無(wú)搖振反應(yīng)，含少量鐵錳質(zhì)結(jié)核及其氧化物，局部地段夾薄層粉質(zhì)黏土。該層在管道沿線(xiàn)均有分布，層頂埋深0.0018.70m，層頂高程70.29104.31m，層底埋深0.7027.50m，層底高程67.3196.79m，層厚0.4025.40m，平均層厚12.04m。液性指數(shù)平均值L=0.

7、14，壓縮系數(shù)平均1-2=0.17MPa-1。該層現(xiàn)場(chǎng)做標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)159段次，實(shí)測(cè)錘擊數(shù)917擊，平均錘擊數(shù)=12.3擊；經(jīng)桿長(zhǎng)校正后錘擊數(shù)714.50擊，修正后錘擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值 k=10.2擊。具中壓縮性。7、含礫黏土（Q3el+dl）：灰黃色，黃褐色，黑褐色，褐紅色，硬塑狀，黏性較好，韌性較強(qiáng)，干強(qiáng)度較高。礫石含量不均，疏密不等，大多為散狀，局部相對(duì)較集中呈窩狀，孔壁不易坍塌。礫石含量545%不等，粒徑以225mm為主，大者達(dá)40mm，棱角狀。該層分布于管道沿線(xiàn)大部分地段，層頂埋深0.5022.10m，層頂高程68.4796.79m，層底埋深2.3026.90m，層底高程63.6792.97

8、m，層厚0.4016.20m，平均層厚5.96m。液性指數(shù)平均值L=0.10，壓縮系數(shù)平均1-2=0.14MPa-1。該層現(xiàn)場(chǎng)做標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)15段次，實(shí)測(cè)錘擊數(shù)1218擊，平均錘擊數(shù)=14.3擊；經(jīng)桿長(zhǎng)校正后錘擊數(shù)10.213.9擊，修正后錘擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值 k=11.9擊?，F(xiàn)場(chǎng)做重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)4.20m，經(jīng)桿長(zhǎng)校正后錘擊數(shù)5.613.5擊，修正后平均錘擊數(shù)63.5=12.8擊，修正后錘擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值63.5k=9.4擊。具中壓縮性。8、強(qiáng)風(fēng)化硅質(zhì)巖（C1d）：灰色、灰黃色，堅(jiān)硬狀，巖體風(fēng)化程度較深，原巖結(jié)構(gòu)模糊，多已風(fēng)化呈含黏土角礫或碎石夾土狀，沖擊可緩慢鉆進(jìn)。巖芯易散，難取原狀土芯。該層僅在Z

9、K37、ZK42、ZK47、ZK48、ZK50附近地段有分布，本次勘察深度范圍內(nèi)未揭穿，揭露層頂埋深15.4018.40m，層頂高程78.6482.85m，揭露層底埋深17.5019.80m，層底高程77.5481.15m，揭露層厚1.102.80m，揭露平均厚度1.90m。巖石按堅(jiān)硬程度劃分屬“極軟巖”，巖體主要結(jié)構(gòu)面結(jié)合很差，散體狀結(jié)構(gòu)，完整程度為“極破碎”，巖體基本質(zhì)量等級(jí)級(jí)。主要巖土參數(shù)建議值一覽表巖土名稱(chēng)天然天 然天 然液 性天然快剪壓縮基底承載力基及層號(hào)含水量密 度孔 隙比指 數(shù)內(nèi)聚力內(nèi)摩擦角模量摩擦系數(shù)本容許值w0eILCkkEs1-2fak%g/cm3kPa度（MPa）(kPa

10、)粉質(zhì)黏土222.010.6540.3836.816.69.080.3180含礫粉質(zhì)黏土212.030.6290.1151.818.110.390.3220黏土26.61.970.7550.1451.117.211.070.3220含礫黏土25.11.970.750.15618.213.070.3225硅質(zhì)巖0.4380備注四、水文1、地表水本次勘察范圍內(nèi)管道沿線(xiàn)地表水主要為水田、水塘、水溝中的水體，勘察期間水深約0.201.50m，主要接受大氣降水補(bǔ)給，水量大小受季節(jié)性影響較明顯，水量較小，易于疏干。2、地下水根據(jù)鉆探揭露，勘察期間管道沿線(xiàn)勘探深度范圍內(nèi)揭露兩層地下水，分別為上層滯水、孔隙水

11、。上層滯水賦存于素填土、耕土中，孔隙水賦存于粉質(zhì)黏土及含礫粉質(zhì)黏土中，因兩者間無(wú)相對(duì)隔水層，形成混合水?；旌纤饕邮艽髿饨邓⒌乇硭难a(bǔ)給，其水位、水量、水質(zhì)隨補(bǔ)給來(lái)源、季節(jié)變化而變化，水位變化較大，水量中等。因沿線(xiàn)跨度較大，含水層分布不均，水位埋深變化較大，局部地段因含水層缺失而未形成統(tǒng)一水位。根據(jù)勘察期間實(shí)測(cè)水位資料，其穩(wěn)定水位埋深0.204.20m不等，相應(yīng)高程為86.5696.19。根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，年水位變化幅度1.003.00m。五、與頂管施工相關(guān)聯(lián)的水文地質(zhì)情況:本次頂管工作井、接收井垂直穿越素填土、耕土、粉質(zhì)黏土、含礫粉質(zhì)黏土、黏土（Q3el+dl）及含礫黏土等土層；頂管

12、主要穿越含礫粉質(zhì)黏土、黏土（Q3el+dl）及含礫黏土等土層。六、頂管作業(yè)驗(yàn)算：1、頂管前工作井側(cè)壁受力驗(yàn)算：（因工作井與接收井結(jié)構(gòu)及尺寸一致，只對(duì)工作井驗(yàn)算）1.1驗(yàn)算說(shuō)明：1.1.1 工作井尺寸：凈尺寸長(zhǎng)*寬=6.0m*4.5m，壁厚d=0.5-0.6m，取值0.5m1.1.2 工作井配筋情況：水平向?yàn)殡p層20II級(jí)鋼筋，間距10cm，垂直向?yàn)殡p層20II級(jí)鋼筋，間距20cm 1.1.3為便于計(jì)算且偏于安全，工作井四周荷載按1.5m堆土計(jì)算，自由水水位按1.0m高計(jì)算，井深按最大深度H=11m。取最底部1m井壁作為結(jié)構(gòu)計(jì)算單元，計(jì)算模型簡(jiǎn)化為跨度L=6m、厚度h=0.5m、寬1m兩端剛接的

13、梁結(jié)構(gòu)。1.1.4工作井壁受力示意圖 1.2計(jì)算單元荷載計(jì)算1.2.1自由水壓力荷載q1=1/2*水* (h1-1)+ h1) =0.5*10*(1-1)+1)=5.0KN/m1.2.2主動(dòng)土壓力荷載q2=1/2*土* (H+1.5-1)+(H+1.5) *Ka - 2*CK*Ka =0.5*20*(11+1.5-1)+(11+1.5) tg2(45°-16.6°/2)- 2*36.8* tg (45°-16.6°/2) = 78.5KN/m1.2.2計(jì)算單元總荷載q=q1+q2=5.0+78.5=83.5 KN/m其中：q1- 計(jì)算單元側(cè)自由水壓力荷載

14、q2- 計(jì)算單元側(cè)主動(dòng)土壓力荷載q- 計(jì)算單元側(cè)壓力荷載土=20KN/m3- 土的天然密度，參照地勘資料主要巖土參數(shù)建議值一覽表H=11m- 工作井深度，取最大值h1=1m- 自由水水位h2=1.5m- 井周地表荷載按堆土1.5m計(jì)算Ka=tg2(45°-k/2)-主動(dòng)土壓力系數(shù)k=16.6°-土的內(nèi)摩擦角，參照地勘資料主要巖土參數(shù)建議值一覽表，取較小值16.6°Ck=36.8KPa-土的內(nèi)聚力，取較小值，參照地勘資料主要巖土參數(shù)建議值一覽表1.3計(jì)算模型： 1.4彎矩驗(yàn)算1.4.1最大彎矩：Mmax=1/12*q*L2=0.125*40.9*62=294.0KN

15、*mMmax-計(jì)算單元彎矩最大值q-計(jì)算單元側(cè)壓力荷載L=6m-計(jì)算單元跨度1.3.2井壁計(jì)算單元容許彎矩值：(頂管前C30砼強(qiáng)度按70%計(jì)算，取C20標(biāo)準(zhǔn)) 1.3.2.1計(jì)算說(shuō)明 假設(shè)計(jì)算單元受拉區(qū)由鋼筋承受拉力，受壓區(qū)由砼的承受壓力，根據(jù)計(jì)算單元受力平衡條件計(jì)算中軸位置x值。 1.3.2.2中軸x值及彎矩計(jì)算Ry*As1= fcm *S壓 340*103*3.14*0.012*10=11*103*1.0*x x=0.097m在不考慮受拉區(qū)砼作用的情況下，計(jì)算單元彎矩值容許值為：M= Ry*As1 *（）=340*103*3.14*0.012*10*（0.5-0.05-0.097）=376

16、.9KN*mMmax=294.0KN*m，安全。M-計(jì)算單元容許彎矩值Ry=340MPa -II級(jí)鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，參照路橋施工計(jì)算手冊(cè)782頁(yè)As1 -結(jié)構(gòu)計(jì)算單元受剪鋼筋截面積fcm=11MPa-C20砼（C30砼70%強(qiáng)度）的彎曲抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，參照路橋施工計(jì)算手冊(cè)330頁(yè)S壓 -計(jì)算單元受壓砼截面積1.4剪力驗(yàn)算：(頂管施工前井壁C30砼強(qiáng)度按70%計(jì)算，取C20標(biāo)準(zhǔn))1.4.1最大剪力:Qmax=1/2*q*L=0.5*83.5*6.5=271.4KNQmax-計(jì)算單元剪力最大值q-計(jì)算單元側(cè)壓力荷載L=6.5m-計(jì)算單元跨度1.4.2井壁計(jì)算單元承受的容許剪力值：（因鋼筋及砼無(wú)具

17、體抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，按常規(guī)：鋼筋抗剪取抗拉強(qiáng)度的75%，砼抗剪取抗拉強(qiáng)度的50%）Q= Ry*0.75 * As2 + ft1*0.5*S剪=340*103*0.75*3.14*0.012*10+1.1*103*0.5*1.0*0.5=1075.7KNQmax=271.4KN，安全。Q- 計(jì)算單元容許剪力值Ry=340MPa -II級(jí)鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，參照路橋施工計(jì)算手冊(cè)782頁(yè)As2 -結(jié)構(gòu)計(jì)算單元受剪鋼筋截面積ft1=1.1MPa- C20砼（C30砼70%強(qiáng)度）的彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，參照路橋施工計(jì)算手冊(cè)330頁(yè)S剪 -結(jié)構(gòu)計(jì)算單元受剪砼截面積1.5撓度驗(yàn)算fmax=qL4/(384EI)

18、=83.5*103*6.54/(384*3.0*104*106*0.01042)=1.24mm<L/400=16.3mm,安全。fmax-計(jì)算單元撓度最大值q-計(jì)算單元側(cè)壓力荷載L=6.5m-計(jì)算單元跨度E=3.0*104MPa-C30砼彈性模量I-計(jì)算單元截面慣性矩I=1/12*B*h3=1/12*1.0*0.53=0.01042m4B=1m-計(jì)算單元寬度h=0.5m-計(jì)算單元高度1.6抗裂縫驗(yàn)算 因工作井為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，在滿(mǎn)足彎矩及剪力的要求下，不作抗裂縫驗(yàn)算。2、頂管時(shí)受力驗(yàn)算2.1驗(yàn)算說(shuō)明：2.1.1 工作井尺寸：凈尺寸長(zhǎng)*寬=6.0m*4.5m，壁厚d=0.5-0.6m，取值0.5

19、m2.1.2 工作井配筋情況：水平向?yàn)殡p層20II級(jí)鋼筋，間距10cm，垂直向?yàn)殡p層20II級(jí)鋼筋，間距20cm 2.1.3頂背尺寸：寬*高*厚=2.993m*3.5m*1.0m，C30砼。2.2頂背受力驗(yàn)算2.2.1頂管施工頂力計(jì)算 F=K1*D*L*fk=1.3*3.14*1.2*60*5=1470.0KNF-頂管施工所需最大頂力K1=1.3-頂力儲(chǔ)備系數(shù)D=1.2m-管道外徑L=60m-頂管頂進(jìn)最大長(zhǎng)度f(wàn)k=5KN/m2-頂管頂進(jìn)時(shí)側(cè)壁與周邊土的摩阻力，取值5KN/m22.2.2頂管施工時(shí)頂背處被動(dòng)土壓力荷載計(jì)算（安全起見(jiàn)，不計(jì)工作井周邊地面荷載、水側(cè)壓力及工作井與井底間摩阻力）q=1/2*土*（H-3.5/2）*3.5*Kp+2*CK*3.5