某頂管工程土壓力值設(shè)定、總推力估算及中繼間設(shè)置計(jì)算實(shí)例

某頂管工程土壓力值設(shè)定、總推力估算及中繼間設(shè)置計(jì)算實(shí)例一、工程簡述本工程共有3個(gè)個(gè)頂程共計(jì)1803..9m的頂管管施工，管徑徑均為DN35000，三根頂管均均穿越圍墾新新大堤頂入長長江入海口。管管材均為DNN3500鋼鋼承口式鋼筋筋混凝土管，采采用“F“型鋼承口式式鋼筋砼管，鋼鋼套環(huán)接口，楔楔型＋半圓型型兩道橡膠圈圈密封。二、頂管主要工工程內(nèi)容（1）1#排海海管全長L==853.88m，設(shè)置6根DN13000上升管（管內(nèi)內(nèi)壁7.8cm鋼筋混凝土土、外壁2.2cm鋼管），每每根上升管設(shè)設(shè)置噴頭，噴噴頭處分二層層設(shè)置12個(gè)DN340噴頭。在擴(kuò)擴(kuò)散段處設(shè)置置拋石護(hù)底，尺尺寸120.00m×20..0m，厚1m。（2）2#排海海管全長L==746.33m，設(shè)置6根DN13000上升管（管內(nèi)內(nèi)壁7.8cm鋼筋混凝土土、外壁2.2cm鋼管），每每根上升管設(shè)設(shè)置噴頭，噴噴頭處分二層層設(shè)置12個(gè)DN340噴頭。在擴(kuò)擴(kuò)散段處設(shè)置置拋石護(hù)底，尺尺寸120.00m×20..0m，厚1m。（3）應(yīng)急排放放管L=203..8m，設(shè)置4根DN16000上升管，每根根上升管設(shè)置置橡膠鴨嘴閥閥。在擴(kuò)散段段處設(shè)置拋石石護(hù)底，尺寸寸50.0mm×20.00m，厚1m。三、地質(zhì)情況根據(jù)地質(zhì)資料，頂頂管施工的主主要土層為②②3粉性土、③灰色淤泥質(zhì)質(zhì)粉質(zhì)粘土、④灰色淤泥質(zhì)粘土。詳見附圖01《1#排海管地質(zhì)剖面圖》、附圖02《2#排海管、應(yīng)急排海管地質(zhì)剖面圖》。第②3層為粉性性土，在動水水壓力的作用用下易產(chǎn)生流流砂現(xiàn)象；頂頂管過程中在在軟硬界面易易使管道產(chǎn)生生偏離，對頂頂管是不利的的因素。第③層灰色淤泥泥質(zhì)粉質(zhì)粘土土：該層分布布、層位及厚厚度變化較小小，整體均勻勻性較差。其其土的物理力力學(xué)性質(zhì)較差差，以流塑狀狀為主，土質(zhì)質(zhì)軟，高壓縮縮性。第④層灰色淤泥泥質(zhì)粘土：該該層分布、層層位及厚度變變化較小，整整體均勻性較較好。其土的的物理力學(xué)性性質(zhì)較差，以以流塑狀為主主，土質(zhì)軟，高高壓縮性。1#排海管管頂頂覆土深度為為6.3m～10.333m，覆土最淺淺處位于頂管管完成后的工工具管位置；；2#排海管管頂頂覆土深度為為6.0m～10.333m，覆土最淺淺處位于頂管管出海后260m的位置；應(yīng)急排放管管頂頂覆土深度為為4.84m～10.333m，覆土最淺淺處位于頂管管完成后的工工具管位置；；計(jì)算：1#排海管全長長L=8533.6m，2#排海管全長L=7466.3m，應(yīng)急排管管全長L=2033.8m，1#、2#排海管埋設(shè)設(shè)深度為管中中心標(biāo)高為-8.000～-18.000m，應(yīng)急排管管埋設(shè)深度為為管中心標(biāo)高高-8.000～-10.000m。4.1、泥水壓壓力設(shè)定泥水水壓力設(shè)定、總總推力估算、1#排海管泥水壓力設(shè)定：：本工程地下下水位為淺部部土層潛水水水位，隨著季季節(jié)、氣候等等影響而變化化，根據(jù)地質(zhì)質(zhì)資料反映，設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)地下水水水位埋深可可按0m考慮。泥水水艙內(nèi)壓力大大于地下水壓壓力，泥水艙艙泥水向地層層空隙滲透，在在泥水艙、泥泥水于土層之之間形成泥膜膜，且泥水艙艙壓力托住土土層，使切削削面穩(wěn)定不塌塌陷。P≥PW+ΔPP式中：P------表示泥水艙艙管道基準(zhǔn)面面泥漿壓力；；PW-----表示相對于于管道基準(zhǔn)面面地下水壓力力；ΔP---表示示泥水艙建立立高于地下水水壓力，一般般設(shè)為20Kpa；管中心最大埋深深標(biāo)高：-18m；地下水位設(shè)計(jì)考考慮標(biāo)高水位位：0m；地下水位相對管管底基準(zhǔn)面水水頭:HW=18m;;地下水位相對管管底壓力：PW＝HW*γ水=180KKpa；泥水艙壓力：PP≥PW+ΔP＝180Kppa＋20Kpa＝200Kppa泥水艙壓設(shè)定暫暫按P≥200Kppa，施工時(shí)要要隨時(shí)測地下下水位，當(dāng)?shù)氐叵滤惶岣吒邥r(shí)，要按上上式公式及時(shí)時(shí)調(diào)整泥水艙艙泥水壓力。對對泥水艙壓力力控制在頂管管機(jī)泥艙設(shè)有有壓力傳感器器。頂管總推力值估估算如下：掘進(jìn)機(jī)迎面阻力力F0F1==D2Pmax=×4.142×200=2652..3KN管道的綜合阻力力F1F2==μπDL=33×π×4.14×853.88=332977.18KNN總推力FF==F1+F2=359500KN本標(biāo)段高位井所所能承受的最最大頂力為120000KN，根據(jù)計(jì)算算該頂程須要要設(shè)置中繼間間。、2#排海管泥水壓力設(shè)定：：管中心最大埋深深標(biāo)高：-18m；地下水位設(shè)計(jì)考考慮標(biāo)高水位位：0m；地下水位相對管管底基準(zhǔn)面水水頭:HW=118m;地下水位相對管管底壓力：PW＝HW*γ水=180KKpa；泥水艙壓力：PP≥PW+ΔP＝180Kppa＋20Kpa＝200Kppa泥水艙壓設(shè)定暫暫按P≥200Kppa，施工時(shí)要要隨時(shí)測地下下水位，當(dāng)?shù)氐叵滤惶岣吒邥r(shí)，要按上上式公式及時(shí)時(shí)調(diào)整泥水艙艙泥水壓力。對對泥水艙壓力力控制在頂管管機(jī)泥艙設(shè)有有壓力傳感器器。頂管總推力值估估算如下：掘進(jìn)機(jī)迎面阻力力F1F1==D2Pmax=×4.142×200=2652..3KN管道的綜合阻力力F1F2==μπDL=33×π×4.14×746.33=291044.8KN總推力FF==F1+F2=317577.1KN本標(biāo)段高位井所所能承受的最最大頂力為120000KN，根據(jù)計(jì)算算該頂程須要要設(shè)置中繼間間。、應(yīng)急排管頂管管泥水壓力設(shè)定：：管中心最大埋深深標(biāo)高：-10m；地下水位設(shè)計(jì)考考慮標(biāo)高水位位：0m；地下水位相對管管底基準(zhǔn)面水水頭:HW=110m;地下水位相對管管底壓力：PW＝HW*γ水=100KKpa；泥水艙壓力：PP≥PW+ΔP＝100Kppa＋20Kpa＝120Kppa泥水艙壓設(shè)定暫暫按P≥120Kppa，施工時(shí)要要隨時(shí)測地下下水位，當(dāng)?shù)氐叵滤惶岣吒邥r(shí)，要按上上式公式及時(shí)時(shí)調(diào)整泥水艙艙泥水壓力。對對泥水艙壓力力控制在頂管管機(jī)泥艙設(shè)有有壓力傳感器器。頂管總推力值估估算如下：掘進(jìn)機(jī)迎面阻力力F0F1==D2Pmax=×4.142×120=1615..4KN管道的綜合阻力力F1F2==μπDL=33×π×4.14×203.88=7948KNN總推力FF==F1+F2=9563KNN本標(biāo)段高位井所所能承受的最最大頂力為120000KN，根據(jù)計(jì)算算該頂程無須須設(shè)置中繼間間。4.2、頂力控控制與中繼環(huán)環(huán)設(shè)置、1#排海管中中繼間的設(shè)置置估算在綜合分析了主主頂液壓裝置置，中繼間的的最大推力，管管子允許的軸軸向力以及沉沉井后座最大大土抗力以后后，我們先確確定控制頂力力F控＝1200t頂進(jìn)阻力由二部部分組成F==F1+F22；工具管迎面阻力力為：F1=265..23t管道周邊摩阻力力F2=π×D×L×fD----管外徑LL---頂進(jìn)進(jìn)長度ff---單位位面積周邊阻阻力。在1號中繼環(huán)以以前，取f==1.2t//m2，在1號中繼環(huán)以以后，取f==0.6t/m2，2號中繼環(huán)以后后，取f=00.4t/m2這樣樣可得：L1=[(F控控-F1))]/πDf＝(1200-265.223)/（π×4.144×1.2）=60m對1號中繼環(huán)以以后的長度LL2L2=F控//πDf=12200/（π×4.144×0.8）=155m對2號中繼環(huán)以以后的長度LL3L3=F控//πDf=12200/(π×4.144×0.4)=230m對3號中繼環(huán)以以后的長度LL4L4=F控//πDf=12200/(π×4.144×0.4)=230m頂力控制的關(guān)鍵鍵是最大限度度地降低頂進(jìn)進(jìn)阻力，而降降低頂進(jìn)阻力力最有效方法法是注漿。我我們設(shè)想在管管外壁與土層層之間形成一一條完整的環(huán)環(huán)狀的泥漿潤潤滑套，變原原來的干摩擦擦狀態(tài)為液體體摩擦狀態(tài)。這這樣就可以大大大地減少頂頂進(jìn)阻力。要要達(dá)到這一目目的，就必須須嚴(yán)格執(zhí)行頂頂管注漿操作作規(guī)程，由專專人操作，質(zhì)質(zhì)量員檢查嚴(yán)嚴(yán)格把好質(zhì)量量關(guān)。結(jié)合我公司多年年施工經(jīng)驗(yàn)，采采取必要減摩摩措施，對中中繼間進(jìn)行合合理調(diào)整后，中中繼環(huán)的設(shè)置置計(jì)劃如下：：1#排海管：LL1＝30m，L2＝150m，L3＝200m，L4＝230m，共需4套中繼環(huán)。（L1指1號中繼環(huán)以前的長度，L2指1號中繼環(huán)以后的長度，L3指3號中繼環(huán)以后的長度，L4指最后一段長度）。、2#排海管中中繼間的設(shè)置置估算L1=[(F控控-F1))]/πDf＝(1200-265.223)/π×4.144×1.2==60m對1號中繼環(huán)以以后的長度LL2L2=F控//πDf=12200/π×4.144×0.6=155m對2號中繼環(huán)以以后的長度LL3L3=F控//πDf=12200/π×4.144×0.4=230m考慮到曲線頂管管的影響，經(jīng)經(jīng)調(diào)整后，中中繼環(huán)的設(shè)置置計(jì)劃如下：：2#排海管：LL1＝30m，L2＝150m，L3＝230m，共需3套中繼環(huán)。（L1指1號中繼環(huán)以前的長度，L2指1號中繼環(huán)以后的長度，L3指指最后一段長度）。、中繼環(huán)設(shè)計(jì)為提高工程的可可靠性，每套套中繼環(huán)安裝裝25只800KNN單作用油缸，總總推力200000KN，油缸行程程為300mm，由于中繼繼環(huán)的實(shí)際總總推力是頂進(jìn)進(jìn)阻力引起的的，所以在正正常頂進(jìn)條件件下，中繼環(huán)環(huán)液壓系統(tǒng)工工作壓力較低低，設(shè)備故障障率小，可靠靠性高。中繼繼環(huán)的結(jié)構(gòu)形形式是經(jīng)過立立車切削加工工的，尺寸精精度高。由于于中繼間啟動動伸縮次數(shù)很很多。密封圈圈極易磨損失失效而發(fā)生漏漏水、漏泥砂砂、漏漿等現(xiàn)現(xiàn)象，給工程程帶來嚴(yán)重后后果，甚至發(fā)發(fā)生工程事故故。為此本