某顶管工程土压力值设定总推力估算及中继间设置计算实例

某顶管工程土压力值设定、总推力估算及中继间设置计算实例一、工程简述本工程共有3个顶程共计1803.9m的顶管施工，管径均为DN3500，三根顶管均穿越围垦新大堤顶入长江入海口。管材均为DN3500钢承口式钢筋混凝土管，采用“F“型钢承口式钢筋砼管，钢套环接口，楔型＋半圆型两道橡胶圈密封。二、顶管主要工程内容（1）1#排海管全长L=853.8m，设置6根DN1300上升管（管内壁7.8cm钢筋混凝土、外壁2.2cm钢管），每根上升管设置喷头，喷头处分二层设置12个DN340喷头。在扩散段处设置抛石护底，尺寸120.0m×20.0m，厚1m。（2）2#排海管全长L=746.3m，设置6根DN1300上升管（管内壁7.8cm钢筋混凝土、外壁2.2cm钢管），每根上升管设置喷头，喷头处分二层设置12个DN340喷头。在扩散段处设置抛石护底，尺寸120.0m×20.0m，厚1m。（3）应急排放管L=203.8m，设置4根DN1600上升管，每根上升管设置橡胶鸭嘴阀。在扩散段处设置抛石护底，尺寸50.0m×20.0m，厚1m。三、地质情况根据地质资料，顶管施工的主要土层为②3粉性土、③灰色淤泥质粉质粘土、④灰色淤泥质粘土。详见附图01《1#排海管地质剖面图》、附图02《2#排海管、应急排海管地质剖面图》。第②3层为粉性土，在动水压力的作用下易产生流砂现象；顶管过程中在软硬界面易使管道产生偏离，对顶管是不利的因素。第③层灰色淤泥质粉质粘土：该层分布、层位及厚度变化较小，整体均匀性较差。其土的物理力学性质较差，以流塑状为主，土质软，高压缩性。第④层灰色淤泥质粘土：该层分布、层位及厚度变化较小，整体均匀性较好。其土的物理力学性质较差，以流塑状为主，土质软，高压缩性。1#排海管管顶覆土深度为6.3m～10.33m，覆土最浅处位于顶管完成后的工具管位置；2#排海管管顶覆土深度为6.0m～10.33m，覆土最浅处位于顶管出海后260m的位置；应急排放管管顶覆土深度为4.84m～10.33m，覆土最浅处位于顶管完成后的工具管位置；计算：1#排海管全长L=853.6m，2#排海管全长L=746.3m，应急排管全长L=203.8m，1#、2#排海管埋设深度为管中心标高为-8.00～-18.00m，应急排管埋设深度为管中心标高-8.00～-10.00m。4.1、泥水压力设定泥水压力设定、总推力估算、1#排海管鸣泥水压力设定余：本工程地下漂水位为浅部土布层潜水水位，怎随着季节、气泽候等影响而变贪化，根据地质鸦资料反映，设沈计时地下水水硬位埋深可按同0染m检考虑。泥水舱颗内压力大于地妹下水压力，泥积水舱泥水向地株层空隙渗透，址在泥水舱、泥假水于土层之间次形成泥膜，且以泥水舱压力托泼住土层，使切阔削面稳定不塌棒陷。宿P渣≥脂P骆W林+坚Δ何P式中：聚P--忘--傲-超表示泥水舱管尤道基准面泥浆肝压力；势P患W文---其-胳表示相对于管标道基准面地下夺水压力；赠Δ希P--涉-弦表示泥水舱建谋立高于地下水角压力，一般设规为尾20Kp辨a亮；匀管中心最大埋络深标高：谦-18m津；影地下水位设计浩考虑标高水位朋：寨0m喉；佩地下水位相对须管底基准面水苗头超:H袍W涝=通18m辜;沿地下水位相对跳管底压力怀：女P察W这＝谦H骡W苍*王γ价水椅=180Kp膊a苹；测泥水舱压力纽：碎P烛≥疑P犯W绢+吴Δ哀P林＝槐180Kp假a颠＋苏20Kp忆a才＝主200Kpa供泥水舱压设定目暂按岭P和≥蠢200Kp帝a麦，施工时要随倘时测地下水位债，当地下水位亭提高时，要按筛上式公式及时峡调整泥水舱泥斜水压力。对泥瓜水舱压力控制征在顶管机泥舱提设有压力传感霜器。烘顶管总推力值都估算如下：鸣掘进机迎面阻津力敌F0赚F峡1觉=怖D躁2饶P棉max责顺=帝×切4.14油2潜×200磨=启2652.3君KN呈管道的综合阻疯力征F1策F润2半=昆μπ移DL感=鞠3般×壤π堂×抢4.14轧×垒853.8飞=玩33297.盟18亮KN总推力F劳F垃=F拣1殊+F抬2撕=纵35950句KN和本标段高位井机所能承受的最异大顶力认为桐12000K裤N松，根据计算该原顶程须要设置姻中继间。、2#排海管丈泥水压力设定腔：煎管中心最大埋并深标高：墓-18m掩；均地下水位设计断考虑标高水位辟：肌0m课；留地下水位相对恒管底基准面水泊头泽:HW=役18m绩;春地下水位相对盼管底压力浑：箩P何W陕＝葱HW牛*吉γ聚水逝=180Kp扔a均；竖泥水舱压力穴：挨P基≥休PW状+学Δ摔P口＝陆180Kp俯a旬＋直20Kp仗a罩＝鬼200Kpa省泥水舱压设定盛暂协按薯P算≥驻200Kp慎a潜，施工时要随常时测地下水位栋，当地下水位姻提高时，要按朽上式公式及时愧调整泥水舱泥橡水压力。对泥阻水舱压力控制膀在顶管机泥舱次设有压力传感沉器。或顶管总推力值歼估算如下：雁掘进机迎面阻来力辣F剥1驻F敢1词=涂D忍2途P求max诸峡=会×铁4.14淡2燕×200踏=陷2652.3要KN路管道的综合阻洋力寇F1繁F哲2郑=海μπ省DL拦=古3此×蜜π国×喝4.14越×述746.3扮=柱29104.团8挑KN总推力F踢F界=F芦1胆+F岔2辆=私31757.星1洒KN揭本标段高位井心所能承受的最而大顶力逗为换12000K瞧N浊，根据计算该差顶程须要设置声中继间。渴、应急排管顶夸管押泥水压力设定乌：抄管中心最大埋词深标高：刚-10m违；锁地下水位设计透考虑标高水位乔：叠0m考；疗地下水位相对状管底基准面水有头优:HW=犯10m轻;袍地下水位相对刘管底压力琴：村P僚W徒＝坟HW互*匆γ杂水虫=100Kp妈a色；心泥水舱压力诞：事P顶≥拆PW肢+为Δ炕P它＝役100Kp扰a卵＋丽20Kp上a朵＝即120Kpa看泥水舱压设定猪暂典按缴P侍≥总120Kp燥a泛，施工时要随瞎时测地下水位容，当地下水位臂提高时，要按栽上式公式及时锦调整泥水舱泥搞水压力。对泥纸水舱压力控制挺在顶管机泥舱痛设有压力传感经器。桨顶管总推力值现估算如下：毁掘进机迎面阻楚力咸F0缘F绪1同=搁D负2夕P颗max稀雷=拍×泄4.14秒2顽×120喘=萄1615.4联KN已管道的综合阻唉力衬F1耻F冻2算=押μπ逝DL施=翠3捐×桌π惠×木4.14湖×顾203.8太=可7948互KN总推力F致F交=F等1克+F肃2记=排9563层KN车本标段高位井源所能承受的最理大顶力楚为午12000K挨N罪，根据计算该篇顶程无须设置兴中继间。致4盗.壤2蚕、沃顶力控制与中挑继环设置缩、秀1麻#东排海管中继间粗的设置估算借在综合分析了禾主顶液压装置取，中继间的最毕大推力，管子绸允许的轴向力厨以及沉闯井后座最大土驱抗力以后，我机们先确定控制栽顶力蛛F面控需＝燕12已00被t年顶进阻力由二毫部分组成翼F=F1+F科2先；逮工具管迎面阻芒力为：货F1=沙265.23肉t杂管道周边摩阻疑力豆F2=贺π修×欧D和×叨L泰×类f登D-夏--费管外径证L---否顶进长度召f---黎单位面积周边蹦阻力。储在佣1恨号中继环以前悲，取美f=1.2t淋/m2框，在根1糖号中继环以后兼，取祥f=0.陕6美t/m2悔，惰2漏号中继环以后仍，取寸f=0.条4禾t/m2恋这样可得：屯L逮1斑=[(F棍控写-F1)]酿/蓄π樱Df维＝重(缠1200浓-唤265.23持)/寄（所π那×4.14×般1.歌2育）殿=弄60怀m木对幸1负号中继环以后截的长度狐L垫2旺L土2忙=F叫控骤/戏π饰Df=果12馅00/坐（亲π拔×4.14×秆0.久8消）胆=快155膛m熔对另2怪号中继环以后成的长度睬L势3挑L扬3煌=F简控乐/吗π确Df=味12零00/茧(万π川×4.14×要0.争4)洽=石230竹m绞对狗3寄号中继环以后忙的长度逐L艰4体L允4尘=F渡控漂/顺π捎Df=纤12陡00/躲(药π缘×4.14×柔0.服4)每=撑230款m怕顶力控制的关蚊键是最大限度某地降低顶进阻倦力，而降低顶买进阻力最有效芦方法是注浆。插我们设想在管狱外壁与土层之斑间形成一条完米整的环状的泥源浆润滑套，变禽原来的干摩擦蛇状态为液体摩姐擦状态。这样防就可以大大地栋减少顶进阻力幼。要达到这一仔目的，就必须漂严格执行顶管买注浆操作规程絮，由专人操作美，质量员检查谨严格把好质量欲关。张结合我公司多完年施工经验，稿采取必要减摩肥措施，对中继叛间进行合理调撒整后，中继环辰的设置计划如皆下：樱1顷#肯排海管：牛L1坟＝戒3喇0m慈，析L2春＝钩15丧0m场，静L3俩＝猛200匪m镰，颜L4径＝民230m忌，共言需病4鹊套中继环。（聚L1击指降1痕号中继环以前胀的长度，妨L猜2次指不1酒号中继环以后主的长度，肠L似3亿指骆3笛号中继环以后碌的长度，缓L砌4林指最后一段长秆度）。夹、效2脉#沟排海管中继间肿的设置估算鉴L坚1窗=[(F粱控淹-F1)]峰/宣π晒Df卫＝致(析1200弹-误265.23池)/救π狠×4.14×胁1.2却=洽60流m御对菠1蒜号中继环以后胶的长度慌L匀2雄L串2紫=F童控族/推π篇Df=轧12驾00/贤π查×4.14×仔0.欲6虎=膀155沃m程对垮2红号中继环以后秧的长度树L毕3屯L尽3估=F泳控菊/梯π刮Df=群12储00/生π博×4.14×妥0.按4罚=形230淋m牵考虑到曲线顶众管的影响，经诸调整后，中继夹环的设置计划呆如下：吃2务#奋排海管：肝L1举＝星3贡0m讯，较L2骤＝命15夸0m片，武L尺3兵＝刺230m桃，共守需瓶3步套中继环。（早L1江指贵1舍号中继环以前拜的长度，里L伞2救指低1射号中继环以后革的长度，门L血3办指指最后一段旅长度）。、中继环设计惯为提高工程的架可靠性，每套阵中继环安装卷25饺只死800KN赴单要作用油缸，总叛推力借20000拔K冠N愿，油缸行程为某3鲁00mm湾，由于中继环宅的实际总推力拘是顶进阻力引灰起的，所以在将正常顶进条件挂下，中继环液季压系统工作压技力较低，设备弊故障率小，可躁靠性高。中继叹环的结构形式压是经过立车切尼削加工的，尺槽寸精度高。由喜于中继间启动影伸缩次数很多速。密封圈极易谁磨损失效而发狼生漏水、漏泥扔砂、漏浆等现嗓象，给工程带圾来严重后果，淡甚至发生工