顶管施工计算书教学提纲.doc

顶管施工计算书

精品文档
顶管施工计算书
计算依据：
1、《顶管施工技术及验收规范》
2、《给水排水工程顶管技术规程》CECS246-2008
3、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
5、《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008
一、基本参数
管道顶力计算依据
《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008
顶管机选型
挤压式（敞开式）
管道截面形式
圆形
圆形顶管机外径Ds(mm)
1600
管道的计算顶进长度L(m)
170
地面至管道底部外缘的深度h1(mm)
10000
管道外缘底部至导轨底面的高度h2(mm)
140
基础及其垫层的厚度h3(mm)
300
顶管机进入接收坑后支撑垫板厚度h4(mm)
100
顶进坑地面至坑底的深度H1(mm)
10440
接收坑地面至坑底的深度H2(mm)
10550
后座墙支撑作用
考虑
后座墙的尺寸(mm)：【宽BX高H】
3000X3000
土抗力安全系数η
1.5
后座墙顶至地面高度h5(mm)
5000
顶管机喇叭口开口率β
0.3
基坑支护基础底至后座墙底高度h6(mm)
1000

计算简图：

工作坑

后座墙示意图
二、土层参数
土的重度γ(kN/m3)
19
土的内聚力c(kPa)
40
土的内摩擦角φ(°)
30
被动土压力系数Kp
3
后座墙土体允许施加的顶进力：
F=KpγH1B(h5+2H+h6)/(2η)=3×19×10.44×3×(5+2×3+1)/(2×1.5)=7140.96 kN
三、管道参数
管材类型
混凝土管道
管道尺寸(mm)：【外径DX壁厚t】
1000X250
管道最小有效传力面积A(m2)
1.8
顶力分项系数γd
1.3
管材受压强度折减系数φ1
0.9
偏心受压强度提高系数φ2
1.05
管材脆性系数φ3
0.85
混凝土强度标准调整系数φ5
0.79
管材受压强度设计值fc(N/mm2)
14.3

管道
管道许用顶力：[Fr]=0.5φ1φ2φ3fcA/(φ5γd)=0.5×0.9×1.05×0.85×14.3×1800/(0.79×1.3)=10066.044KN
四、主顶工作井
顶进井布置
设置中继间
主顶工作井千斤顶吨位Pz(kN)
2000
主顶工作井千斤顶个数nz
4
主顶工作井千斤顶液压作用效率系数ηh
0.7
管道外壁与土的平均摩擦力fk(kN/m2)
5
挤压阻力R(kN/m2)
400
顶管机的迎面阻力Nf=πDs2(1-β)R/4=3.14×1.6×1.6×(1-0.3)×400/4=562.688KN
总顶力：P=πDLfk+Nf=3.14×1×170×5+562.688=3231.688KN
主顶工作井的千斤顶顶推能力：Tz=ηhnzPz=0.7×4×2000=5600KN
五、中继间
中继间平均周长C(mm)
4200
中继间千斤顶液压作用效率系数ηh
0.8

第N个中继间
到顶管机端部距离Si(m)
中继间净距Li(m)
千斤顶吨位Pi(kN)
单个油缸的作用面积Ai(mm2)
千斤顶台数n
1
20
20
800
50000
10
2
50
30
850
50000
10
3
90
40
900
50000
10
4
140
50
950
50000
10
第1个中继间顶推力：PJ1=πDLifk+Nf
=3.14×1×20×5+562.688=876.688 kN
千斤顶顶推能力：T=ηhnPi=0.8×10×800=6400 kN
PJ1=876.688 kN ≤T=6400 kN
PJ1=876.688 kN ≤[Fr]=10066.044 kN
满足要求！
中继间安全阀的最大压力：maxP1= PJ1/(nηhAi)=876.688/(10×0.8×0.05)=2191.72 kPa
千斤顶布设间距：l=C/n=4200/10=420 mm

第2个中继间顶推力：PJ2=πDLifk
=3.14×1×30×5=471 kN
千斤顶顶推能力：T=ηhnPi=0.8×10×850=6800 kN
PJ2=471 kN ≤T=6800 kN
PJ2=471 kN ≤[Fr]=10066.044 kN
满足要求！
中继间安全阀的最大压力：maxP1= PJ2/(nηhAi)=471/(10×0.8×0.05)=1177.5 kPa
千斤顶布设间距：l=C/n=4200/10=420 mm

第3个中继间顶推力：PJ3=πDLifk
=3.14×1×40×5=628 kN
千斤顶顶推能力：T=ηhnPi=0.8×10×900=7200 kN
PJ3=628 kN ≤T=7200 kN
PJ3=628 kN ≤[Fr]=10066.044 kN
满足要求！
中继间安全阀的最大压力：maxP1= PJ3/(nηhAi)=628/(10×0.8×0.05)=1570 kPa
千斤顶布设间距：l=C/n=4200/10=420 mm

第4个中继间顶推力：PJ4=πDLifk
=3.14×1×50×5=785 kN
千斤顶顶推能力：T=ηhnPi=0.8×10×950=7600 kN
PJ4=785 kN ≤T=7600 kN
PJ4=785 kN ≤[Fr]=10066.044 kN
满足要求！
中继间安全阀的最大压力：maxP1= PJ4/(nηhAi)=785/(10×0.8×0.05)=1962.5 kPa
千斤顶布设间距：l=C/n=4200/10=420 mm

主顶工作井顶推力：P=max{ PJ1，PJ2，PJ3，PJ4，πD*(L-SN)fk }=max{ 876.688，471，628，785，3.14×1×30×5 }=876.688 kN
P =876.688 kN≤Tz =5600 kN
P =876.688 kN≤[Fr] =10066.044 kN
满足要求！
六、注浆压力计算
注浆压力设计
考虑卸力拱
水的重力密度γw(kN/m3)
10
土面或卸力拱以上的水柱高度Hz1(mm)
5

卸力拱高度：h0=D(1+tan(45°-φ/2))/(2tanφ)=1×(1+tan(45°-30°/2))/(2×tan30°)=1.366 m
PA=γwHz1+γh0=10×0.005+19×1.366=26.004 kPa
七、导轨间距
导轨高d1(mm)
200
导轨上顶面宽d2(mm)
150
管外底距导轨底距离e(mm)
50

导轨间距：A=2((D- d1+e)( d1-e))0.5+d2=2×((1000- 200+50)×( 200-50))0.5+150=864 mm

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