頂管頂力技術(shù)計(jì)算

頂管頂力技術(shù)計(jì)算頂管頂力技術(shù)計(jì)算頂管頂力技術(shù)計(jì)算xxx公司頂管頂力技術(shù)計(jì)算文件編號(hào)：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計(jì)，管理制度南水北調(diào)濟(jì)南市市區(qū)續(xù)建配套工程?hào)|湖水庫輸水工程（三標(biāo)段）濟(jì)廣高速頂管技術(shù)指標(biāo)計(jì)算批準(zhǔn)：王海濱審核：左兆杰編制：姚中瑞青島瑞源工程集團(tuán)有限公司東湖水庫輸水工程輸水管線施工Ⅲ標(biāo)項(xiàng)目部2016年目錄一、工程簡介 -1-二、施工方案 -3-三、頂力計(jì)算 -4-四、結(jié)論 -7-一、工程簡介1、位置現(xiàn)狀濟(jì)廣高速為雙向4車道高速路，現(xiàn)在正在實(shí)施拓寬工程，加寬至雙向8車道，路面高程約為。工程位置處道路兩側(cè)現(xiàn)狀為農(nóng)田，路基高度約為。濟(jì)廣高速頂管段管道樁號(hào)范圍為16+558-16+708，頂管長度為150m。管線與濟(jì)廣高速中心線交角為°。頂管段管道中心線高程為。2、水文根據(jù)地勘資料，工程位置處勘查期間地下水位為—，設(shè)計(jì)管頂高程為，位于地下水位以下。工程位置處現(xiàn)狀有現(xiàn)狀雨水管道等市政管線，但因該處為頂管施工，埋深較大，其他管線不影響頂管施工。3、地質(zhì)情況濟(jì)廣高速頂管穿越地層主要為⑤層壤土和⑥1層粘土，局部涉及到①1層壤土、②層輕壤土、②1層(裂隙)粘土、④層壤土和④1層粘土，地質(zhì)情況良好。①1層壤土(Q4al)：黃褐色，稍濕，可塑，局部硬塑，局部粉粒含量較高，干強(qiáng)度、韌性中等，切面稍有光澤，搖震反應(yīng)無；該土層僅在ZK17、ZK35、ZK36、ZK37以及青銀高速、濟(jì)廣高速頂管鉆孔中揭露，層厚~，平均層厚，層頂標(biāo)高~。②層輕壤土(Q4al)：黃褐色，稍濕~濕，干強(qiáng)度、韌性低，切面無光澤，搖震反應(yīng)輕微；該土層分布較連續(xù)，層厚~，平均層厚。②1層(裂隙)粘土(Q4al)：黃褐色，局部淺灰色，稍濕~濕，可塑，可見發(fā)育有裂隙，裂隙寬約2~5mm左右，充填輕壤土及砂壤土；干強(qiáng)度、韌性高，切面有光澤，搖震反應(yīng)無；該土層分布不連續(xù)，層厚~，平均層厚。④層壤土(Q4al)：淺灰色~灰色，局部灰褐色、黑灰色，飽和，可塑~軟塑，局部硬塑，干強(qiáng)度、韌性中等，切面稍有光澤，搖震反應(yīng)無；該土層分布較連續(xù)，層厚~，平均層厚。④1層粘土(Q4al)：淺灰色~灰色，局部灰褐色、黑灰色，飽和，可塑~軟塑，局部硬塑，干強(qiáng)度、韌性高，切面有光澤，搖震反應(yīng)無；該土層分布不連續(xù)，層厚~，平均層厚。⑤層壤土(Q4al)：黃褐色，局部淺灰褐色，飽和，可塑，局部偶見姜石，含量約5%，粒徑一般~，最大超過10cm，干強(qiáng)度、韌性中等，切面稍有光澤，搖震反應(yīng)無；該土層分布較連續(xù)，層厚~，平均層厚，層頂標(biāo)高~。⑥1層粘土(Q4al)：黃褐色~褐黃色，飽和，可塑，局部硬塑，見姜石，含量約5~10%，粒徑一般~，最大超過10cm，干強(qiáng)度、韌性高，切面有光澤，搖震反應(yīng)無；該土層僅在DH2-1和濟(jì)廣高速頂管鉆孔中揭露，層厚~，平均層厚，層頂標(biāo)高~。4、輸水管線與濟(jì)廣高速交叉采用頂管穿越方式通過公路，設(shè)計(jì)頂管采用DN1600三級(jí)鋼筋混凝土管內(nèi)套DN1400螺旋鋼管頂管，具體位置見下表：表1濟(jì)廣高速頂管與公路交叉情況表序號(hào)樁號(hào)穿越公路名稱頂管長度（m）頂管深度（m）套管管徑（mm）路基寬度（m）備注116+480-16+680濟(jì)廣高速公路200Φ160045原設(shè)計(jì)216+558-16+708濟(jì)廣高速公路150Φ160045調(diào)整后5、頂管高程設(shè)計(jì)：調(diào)整后進(jìn)洞地面高程米，管底高程米；出洞口地面高程米，管底高程米；穿越濟(jì)廣高速段路面高程米，管底高程米。6、頂工作井的深度主要由設(shè)計(jì)管底高程決定，管外底高程加上基坑軌道及底板厚度，就是需開挖的坑底標(biāo)高。工作井頂部高程米，底板厚度為80cm，高程米。綜合頂管機(jī)具的尺寸及作業(yè)要求，頂進(jìn)坑7、接收坑的凈空尺寸為米（長）×米（寬）×（深）。二、施工方案根據(jù)工程地質(zhì)情況，采用泥水平衡頂管施工方法，泥水平衡機(jī)械頂管施工的基本原理：頂管機(jī)在頂進(jìn)過程中與它所處土層的地下水壓力和土壓力處于一種平衡狀態(tài)；頂管機(jī)的排土量與推進(jìn)所占去的土的體積也處于一種平衡狀態(tài)。頂管機(jī)土倉的壓力P如果小于頂管機(jī)所處土層的主動(dòng)土壓力Pa時(shí)，地面就會(huì)產(chǎn)生沉降。反之，如果頂管機(jī)在掘進(jìn)過程中其土倉的壓力大于所處土層的被動(dòng)土壓力Pp時(shí)，地面就會(huì)隆起。如果把頂管機(jī)土倉壓力值控制在Pa＜P＜Pp這樣一個(gè)范圍內(nèi)，就能達(dá)到土壓平衡。一般常把控制土壓里P設(shè)置在靜止吐壓力P0±20KPa范圍之內(nèi)。頂管機(jī)與周圍土體的平衡是動(dòng)態(tài)的，頂管機(jī)具有動(dòng)態(tài)控制這種平衡的能力。如果土倉壓力過大，頂管機(jī)可以增加排土量，將多于的碎土排出，減小土倉壓力，使土倉壓力與土體壓力仍然平衡；如果土倉壓力過低，頂管機(jī)后部的頂進(jìn)油缸向前推進(jìn)，給土倉增加一個(gè)持續(xù)的壓力，仍能保持這種平衡。頂管機(jī)在這種動(dòng)態(tài)的平衡中前進(jìn)，達(dá)到敷設(shè)管道的目的。正是這種平衡的存在，使得開挖面能夠保持穩(wěn)定，防止地層的沉降與隆起。三、頂力計(jì)算（一）管道允許頂力計(jì)算原設(shè)計(jì)頂進(jìn)管道采用DN1600III級(jí)鋼筋混凝土管，壁厚160mm，內(nèi)套DN1400螺旋鋼管，壁厚12mm特加強(qiáng)級(jí)別，頂進(jìn)DN1600鋼筋混凝土管，壁厚160mm，外徑DN1650鋼筋混凝土管允許頂力計(jì)算公式：其中：Fde，為混凝土管道允許頂力，單位N；Φ1，混凝土材料受壓強(qiáng)度折減系數(shù)，??；Φ2，偏心受壓強(qiáng)度提高系數(shù)，??；Φ3，材料脆性系數(shù)，?。沪?，混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整系數(shù)，?。籪c，混凝土受壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，單位pa；Ap，管道的最小有效傳力面積，單位mm2；884224=**8002γQd，頂力分享系數(shù)；取。經(jīng)過計(jì)算管道允許頂力計(jì)算Fde=N=11204KN。表管道允許頂力計(jì)算表鋼筋混凝土管(d=160計(jì)算公式式中：Fde混凝土管道允許頂力NΦ1混凝土材料受壓強(qiáng)度折減系數(shù)Φ2偏心受壓強(qiáng)度提高系數(shù)Φ3材料脆性系數(shù)Φ5混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整系數(shù)fc混凝土受壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值paAp管道的最小有效傳力面積mm2γQd頂力分享系數(shù)基本數(shù)值Φ1Φ2Φ3Φ5fcAp884224γQdFde=11204KN=1120t（二）管道頂力計(jì)算管道頂力包括頂管機(jī)迎面阻力和頂進(jìn)阻力，F(xiàn)=F1+F21、頂進(jìn)阻力F1=其中：D1為管道外徑，??；L為管道設(shè)計(jì)頂進(jìn)長度，設(shè)計(jì)150m；fk為管外壁與土的單位面積平均摩阻力kN/m2；其數(shù)值一般通過試驗(yàn)確定，如果采用觸變泥漿減阻技術(shù)按下表選用土類管材粘性土粉土粉、細(xì)砂土中、粗砂土鋼筋砼管鋼管當(dāng)觸變泥漿技術(shù)成熟可靠、管外壁能形成和保持穩(wěn)定、連續(xù)的泥漿套時(shí)，fk可直接取值kN/m2，本工程取kN/m2。經(jīng)過計(jì)算，頂進(jìn)阻力F1=KN。2、迎面阻力F2=其中：頂管機(jī)外徑，??；土的重度，取m3；覆土層厚度，本次取。經(jīng)過計(jì)算，迎面阻力F2=KN。3、管道總頂力F=F1+F2=+==。表管道頂力計(jì)算表頂力計(jì)算鋼筋混凝土管(d=160計(jì)算公式式中：F總頂力標(biāo)準(zhǔn)值KND1管道外徑mL管道設(shè)計(jì)頂進(jìn)長度mfk管道外壁和土的平均摩阻力kN/m2F2頂管機(jī)的迎面阻力kN基本數(shù)值D1LfkF21505F5041KN=t頂管機(jī)迎面阻力計(jì)算鋼筋混凝土管(d=160計(jì)算公式式中：F2頂管機(jī)的迎面阻力kNDg頂管機(jī)外徑m