頂管施工頂力計(jì)算

頂管施工頂力計(jì)算手掘式機(jī)械頂管施工方案（節(jié)選）本工程由于頂管種類較多，本方案以單項(xiàng)數(shù)量較大具有代表性的D2000mmF型III級(jí)鋼筋混凝土管為例進(jìn)行施工方案的編制，我方擬定為手掘式機(jī)械項(xiàng)管施工。3.1手掘式項(xiàng)管施工工藝流程3.1.1頂力計(jì)算與后背設(shè)計(jì)本工程是將壁板加厚作為千斤頂?shù)暮蟊硥Α?后背結(jié)構(gòu)與抗力計(jì)算后背作為干斤頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)，要有足夠的強(qiáng)度和風(fēng)度，且壓縮變形要均勻。所以，應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算。本工程采用組合鋼結(jié)構(gòu)后背，這種后背安裝方便，安裝時(shí)應(yīng)滿足下列要求：使用千斤頂?shù)闹χ行母叨炔恍∮诤蟊掣叨鹊膌/3o頂力計(jì)算推力的理論計(jì)算：F=F1十f2其中F—總推力F1一迎面阻力 F2-頂進(jìn)阻力Fl=n/4XD2XP（D—管外徑1.8m P—控制土壓力）P=KoX丫XHo式中Ko—靜止土壓力系數(shù)，一般取0.55Ho一地面至掘進(jìn)機(jī)中心的厚度，取最大值6m丫一土的濕重量，取1.9t/m3頂管施工頂力計(jì)算P=0.55X1.9X7=7.31t/m2Fl=3.14/4X1.8X2X8=22.608tF2=nDXfXL式中f一管外表面平均（根據(jù)頂進(jìn)距離平均淤泥土）綜合摩阻力，取0.8t/m2D—管外徑1.8mL—頂距，取最大值98mF2=3.14X1.8X0.8X98=443.1168t。因此，總推力F二22.608+443.1168=465.7248t。根據(jù)總推力、工作井所能承受的最大頂力與管材軸向允許推力比較后，取最小值作為油缸的總推力。工作井設(shè)計(jì)允許承受的最大頂力為800t,管材軸向允許推力7001,主頂油缸選用2臺(tái)300t（3000KN）級(jí)油缸。每只油缸頂力控制在250t以下，這可以通過(guò)油泵壓力來(lái)控制，千斤頂總推力500to因此我們無(wú)需增加額外的頂進(jìn)系統(tǒng)即可滿足要求。1后背的計(jì)算后背在頂力作用下，產(chǎn)生壓縮，壓縮方向與頂力作用方向一致。當(dāng)停止頂進(jìn)，頂力消失，壓縮變形隨之消失。這種彈性變形即象是正常的，頂管中，后背不應(yīng)當(dāng)破壞，產(chǎn)生不允許的壓縮變形。后背不允許出現(xiàn)上下或左右的不均勻壓縮。否則，千斤頂在余面后背上，造成頂進(jìn)偏差。為了保證頂進(jìn)質(zhì)量和施工安全，施工時(shí)應(yīng)后背的強(qiáng)度和剛度計(jì)算后靠背受力計(jì)算公式式中：R-總推力之反力（一般大于推力的1.2-1.6）頂管施工頂力計(jì)算a—系數(shù)（取1.5—2.5之間），此處取2B一后座墻的寬度（M） 此處取4米Y一土的容重（KN/M3）H一后座墻的高度（m），此處取4.5米Kp-被動(dòng)土壓系數(shù)c-土的內(nèi)聚力（kPa）—般情況下取10h-地面到后座墻頂部土體的高度（M），此處取5米按上式計(jì)算，圓形工作井加護(hù)套后能承受1591.5T頂力〉實(shí)際頂力500To完全能滿足要求。3.2.主要設(shè)備的選擇頂進(jìn)設(shè)備主要包括千斤頂、高壓油泵、頂鐵、工具管與運(yùn)出土設(shè)備等。⑴千斤頂千斤頂是掘進(jìn)頂管的主要設(shè)備，本工程每個(gè)工作井?dāng)M配置4臺(tái)3001液壓千斤頂。千斤頂?shù)墓ぷ骺觾?nèi)的布置采用四臺(tái)組合式，頂力全力作用點(diǎn)與管壁反作用力作用點(diǎn)應(yīng)在同一軸線，防止產(chǎn)生頂時(shí)力偶，造成頂進(jìn)偏差。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，采用機(jī)械挖運(yùn)土方，管上半部管壁與土壁有間隙時(shí)，千斤頂?shù)闹c(diǎn)作用在管子垂直直徑的1/4~1/5處為宜。高壓油泵由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵工作，選用額定核動(dòng)力為31.5Mpa液壓油泵，經(jīng)分配器，控制閥進(jìn)入干斤頂，各千斤頂?shù)倪M(jìn)油管并聯(lián)在一起，保證各千斤頂活塞的出力和行程一致。頂鐵頂管施匚頂力計(jì)算頂鐵是傳遞和分散頂力的設(shè)備。要求它能承受頂進(jìn)壓力而不變形，并且便于搬動(dòng)。根據(jù)頂鐵位置的不同，可分為橫頂鐵、順頂鐵和U形頂鐵三種。其它設(shè)備工作坑上設(shè)活動(dòng)式工作平臺(tái)，平臺(tái)用30號(hào)工字鋼梁，上鋪15X15cm方木。工作坑井口處安裝一滑動(dòng)平臺(tái)，作為下管與出土使用。在工作平臺(tái)上設(shè)起重架，上裝電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，其起重量應(yīng)大于管子重量。3.3垂直運(yùn)輸工具的選擇工作坑的垂直運(yùn)輸?shù)孛媾c工作坑的土方，管道與頂管設(shè)備的垂直運(yùn)輸采用簡(jiǎn)易龍門(mén)和卷?yè)P(yáng)機(jī)（電動(dòng)葫蘆），并搭設(shè)工字鋼梁作為地面工作平臺(tái)。下管采用汽車式起重機(jī)吊裝。3.4、 頂進(jìn)設(shè)備的選擇本工程根據(jù)頂力計(jì)算，并結(jié)合實(shí)際情況，采用工作頂力為300t活塞式雙作用液壓千斤頂。千斤頂布置采用單列式。頂進(jìn)時(shí)著力點(diǎn)位置在管子全高的1/2?1/3之間比較合適。干斤頂與管子之間采用頂鐵傳送頂力。頂鐵用型鋼焊拼成各種結(jié)構(gòu)的傳力形式，根據(jù)安放位置和傳力作用不同，用橫鐵和立鐵組合。3.5、 管前挖土與頂進(jìn)3.5.1、管前挖土管前挖土是控制管節(jié)頂方向和高程、減少偏差和重要作業(yè)，是保證頂質(zhì)量與管上構(gòu)筑物安裝的關(guān)鍵。3?5?2、下管挖土之前應(yīng)先下管，并做好以下兒項(xiàng)工作：a、 檢查管子下管前應(yīng)先對(duì)管子進(jìn)行外觀檢查，主要檢查管子有無(wú)破損與縱向裂縫；端面要平直；管壁無(wú)坑陷或鼓泡，管壁應(yīng)光潔。檢查合格后的管子方可用起重設(shè)備吊到工作坑的導(dǎo)軌上就位。b、 檢查起重設(shè)備起重設(shè)備以檢查、試吊，確認(rèn)安全可靠方可下管。下管時(shí)工作坑內(nèi)嚴(yán)禁站人。當(dāng)距導(dǎo)軌小于50cm時(shí)，操作人員方可進(jìn)前工作。c、 管子就位第一節(jié)管放到導(dǎo)軌上，測(cè)量管子中心與前端和后端的管底高程，確認(rèn)安裝合格后方可頂進(jìn)。第一節(jié)管作為工具管，頂進(jìn)方向與高程的準(zhǔn)確，是保證整段頂管質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，必須認(rèn)真對(duì)待此項(xiàng)工作。3.6、 管前挖土的長(zhǎng)度控制一般是安排一個(gè)人挖土。為加快工程進(jìn)度，每班兩個(gè)人，輪流開(kāi)挖。土方在管內(nèi)可采用電瓶車進(jìn)行，也可采用人力斗車進(jìn)行運(yùn)輸。土方在工作坑采用電動(dòng)葫蘆進(jìn)行垂直運(yùn)輸。在一般地段，土質(zhì)良好，挖土?xí)r可超挖30?50cmo在鐵路道軌下不得超越管端經(jīng)外10cm,在道軌以外最大不得超過(guò)30cm,同時(shí)應(yīng)遵守管理單位的規(guī)定。3.6.1、管子周圍超挖的控制在不允許土下沉的頂?shù)囟危ㄈ缟厦嬗兄匾ㄖ锘蚱渌艿溃茏又車宦刹坏贸?。在一般頂管地段，上面允許超挖1.5cm,但在下面135°范圍內(nèi)不得超挖，一定要要保持管壁與土基表面吻合。3.7、 頂進(jìn)頂管施匚頂力計(jì)算采用2臺(tái)300t/臺(tái)的液壓千斤頂作為主頂。頂進(jìn)開(kāi)始時(shí)，就緩慢進(jìn)行，待各接觸部位密合后，再按正常速度頂進(jìn)。頂進(jìn)若發(fā)現(xiàn)有油路壓力突然增高，應(yīng)停止頂進(jìn)，檢查原因經(jīng)過(guò)處理后方可繼續(xù)頂進(jìn)，回鎬時(shí)，油路壓力不得過(guò)大，速度不得過(guò)快。挖出的土方要與時(shí)外運(yùn)，與時(shí)頂進(jìn)，使頂力限制在較小范圍內(nèi)。3.8安裝工具脹圈為了有利于導(dǎo)向，頂進(jìn)的前數(shù)節(jié)管中，在接口處應(yīng)安裝內(nèi)脹圈，通過(guò)背楔或調(diào)整螺栓，使用脹圈與管壁緊成為一個(gè)剛體。脹圈一定要對(duì)正接口縫隙。安裝牢固，并在頂進(jìn)中隨時(shí)檢查調(diào)整。3.9測(cè)量與校正a、測(cè)量在頂?shù)谝还?jié)管（工具管）時(shí)，以與在校正偏差過(guò)程中，測(cè)量間隔不應(yīng)超過(guò)300mm,保證管道入土的位置正確；管道進(jìn)入土?xí)嫱ㄖ蟮恼ｍ斶M(jìn)，測(cè)量間隔不宜超過(guò)1000rnmo中心測(cè)量：頂進(jìn)長(zhǎng)度在600mm范圍內(nèi)，可采用垂球拉線的方法進(jìn)行測(cè)量。要求兩垂球的間距盡可能的拉大，用水平尺測(cè)量頭一節(jié)管前端的中心偏差。一次頂進(jìn)超過(guò)600nrni采用經(jīng)緯儀測(cè)量。高程測(cè)量：用水準(zhǔn)儀與特制高程尺，根據(jù)工作坑內(nèi)設(shè)置的水準(zhǔn)點(diǎn)，標(biāo)高（設(shè)兩個(gè)），測(cè)頭一節(jié)管前端管內(nèi)底高程，以掌握頭一節(jié)管子的走向趁勢(shì)。測(cè)量后應(yīng)與工作坑內(nèi)另一水準(zhǔn)點(diǎn)閉合。激光測(cè)量：用激光經(jīng)緯儀安裝在工作坑內(nèi)，并按照管線設(shè)計(jì)的坡度和方向調(diào)整好，同時(shí)在管內(nèi)裝上標(biāo)示牌，當(dāng)頂進(jìn)的管道與設(shè)計(jì)位置一致時(shí)，激光點(diǎn)即射到標(biāo)示牌中心，說(shuō)明頂進(jìn)質(zhì)量無(wú)偏差，否則應(yīng)根據(jù)偏差量進(jìn)行校正。全段頂進(jìn)完后，應(yīng)在每個(gè)管節(jié)接口處測(cè)量其中心位置和高程，有錯(cuò)口時(shí)，應(yīng)測(cè)出錯(cuò)口的高差。b、校正（糾偏）頂管誤差校正是逐步進(jìn)行的，形成誤差后不可立即將已頂好的管子校正到位，應(yīng)緩緩進(jìn)行，使管子逐漸得位，不能猛糾硬調(diào)，以防產(chǎn)生相反的結(jié)果。常用的方法有以下2種：超挖糾偏方法：偏差為10?20mm時(shí)，可采用此方法，即在管子偏向的反側(cè)適當(dāng)超挖，而在偏向側(cè)不超挖茯至留坎，形成阻力，使管子在頂進(jìn)中向阻力小的超挖側(cè)偏向，逐漸回到設(shè)計(jì)位置。千斤頂糾偏法：方法基本與頂木糾偏法相同，只是在頂木上用小千斤頂強(qiáng)行將管慢慢移位校正。3.10管道內(nèi)輔助管道的輔設(shè)管內(nèi)的輔助管道設(shè)置于管道內(nèi)壁，用鋼架將其有序地固定在管壁上。a、 通風(fēng)設(shè)施：由于管道頂進(jìn)距離長(zhǎng)，埋置深度深，管道內(nèi)的空氣不新鮮，加上土體中會(huì)產(chǎn)生有害氣體，因此，必須設(shè)置供氣系統(tǒng)。通風(fēng)設(shè)施用一臺(tái)柴油空壓機(jī)將壓