输配水管道工程顶管穿越设计技术规程

1下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包GB/T17219生活饮用水输配水设备及防护材料的GB50086岩土锚杆与喷射混凝土支CECS137给水排水工程钢筋混凝土用顶管施工时，从地面竖直开挖至管道底部的辅助通道，也称工作坑、24.1.2能够用于顶管的管材包括钢管、钢筋混凝土管、玻璃纤维增强塑料夹砂管、预应力钢4.1.4顶管管道及其接口应有抵抗管道内、外化学腐蚀和机械损伤的能力，管道防护措施应4.1.7顶管管材与饮用水直接接触的材料均应符合GB5749和GB/T1a)永久作用包括管道结构自重、竖向土压力、侧向土压力、管内水重和顶管轴线偏3b)可变作用包括管内水压力、管道真空压力、地面堆积荷载、地面车辆荷载、地下水作用、温G1k=y∙π∙D0∙t.γ——管材重度，单位为千牛每立方米（kN/m3）；其中：钢管取γ=78.5kN/m3，混凝土管取Dt——管壁设计厚度，单位为米（m）。Fsv∙k1=∑=1ysiℎi....................................................................(2.)Fsv∙k2=0.215ysiR2..............................................................γsi——管道上部i层土层重度，单位为千牛每立方米（kN/m3地下水位以上取有效重度；hi——管道上部i层土层厚度，单位为米（mR）～Fsv∙k3=cj(ysiBt‒2c)................................................................(4.).................................Bt——管顶上部土层压力传递至管顶处的影响宽度，单位为米（mC——土的粘聚力，单位为千牛每平方米（kN/m2），取地质报告中的最小值；4DΦ——管顶土的内摩擦角，单位为度(°);Kaμ——原状土的主动土压力系数和内摩擦系数的乘积，一般粘性土取0.13，饱和粘土取0.11，砂Hs——管顶至原状地面埋置深度，单位为米（m）。Fsv,ki+ysiD12)ka‒2c、ka......................................................(7.)），FwkFwk(1.4~1.5)FwkFwk(1.4~1.5)Fwk注1：工业企业中低压运行的管道，其内水压力可取工作压力的1.255.2.9地面堆积荷载传递到管顶处5.2.11温度作用标准值，按温差±20℃计算，其准永久值系数可取ψq＝15.2.14钢管、玻璃纤维增强塑料夹砂管及球墨铸铁管按柔性管计算；钢筋混凝土管、预y0S≤R...................................................................5S=YG1CG1G1K+YG,SVCSVFS+φCYQ(CQ,wdFwd,k+CQVQVk+CQmQmk+CQtFtk)……(9.)γG1——管道结构自重作用分项系数，可取γGCγG,sv——管道结构自重作用分项系数，可取γG,sv＝1.27；γGh——管道结构自重作用分项系数，可取γGh＝1.27；γGw——管道结构自重作用分项系数，可取γGw＝1.2；γQ——管道结构自重作用分项系数，可取γQ＝1.4；Qvk——车行荷载产生的竖向压力标准值；Qmk——地面堆积荷载作用标准值；管自重G1管内水重Gw管内水压Fwd温度作用Ft√√——√√√√√—√√√√√√√√6√√ √ √√√—√—√√√a√—√√√√5.2.21验算构件截面的最大裂缝开展宽度时，按准永久组合作用计S=Σ1CGiGik+ΣΨajCqjQjk........................................................(10.)ψqj——第j个可变作用的准永久值系数，可按5.2.7~5.2.11进行选用；Qjk——可变荷载标准值。Fp=kp.σp.Ap................................................kp——管道综合系数，其中：混凝土管取为0.391；钢管取0.277，当顶进长度小于300m且穿越土σp——管道允许顶进力，单位为千牛（kNησθ≤f...........................................................................(12.)7ησx≤f...........................................................................(13.)Y0σ≤f...........................................................................(14.)σ=ησ+σ‒σθσx..................................η——应力折减系数，可取η=0.9；σθ——钢管管壁横截面最大环向应力，单位为牛每平方毫米（N/mm2σx——钢管管壁的纵向应力，单位为牛每平方毫米（N/mm2σ——钢管管壁的最大组合折算应力，单位为牛每平方毫米（N/mm2f——管材的强度设计值。5.2.25钢管管壁横截面的最大环向应力σθ按式（ (16.) (17.)G1kgmG1k+YG,svkvmFsv,kD1+YGwkwmGwk+YQφCkvmQikD1)r0b0dEdEpN——在荷载组合作用下钢管管壁截面上的最大环向轴力设计值，单位为牛（Nb0——管壁计算宽度，单位为毫米（mm取1000mm；t0——管壁计算厚度，单位为毫米（mmM——在荷载组合作用下钢管管壁截面上的最大环向弯矩设计值，单位为牛毫米（N∙mmφc——可变作用组合系数，取0.9；r0——管的计算半径，单位为毫米（mmφ——弯矩折减系数，有内水压时取0.7，无内水压时取1.0；kvm——钢管竖向土压力作用下管壁截面的最大弯矩系数，按表4确定；DEd——钢管管侧原状土的变形模量，单位为牛每平方毫米（N/mm2Ep——钢管管材弹性模量，单位为牛每平方毫米（N/mm2）。管道自重kgm竖向土压力kvm管内水重kwm竖向压力kb8σx=vpσθ±φcyQαEpΔT±........................................................................................DRf1——管道顶进允许偏差，单位为毫米（mmL1——出现偏差的最小间距，单位为毫米（mm可取50mm。≤ftd...............................................................b0——计算宽度，单位为毫米（mm）～M=r0∑=0kmipi.............................................................knipi.....................................................................M——管道横截面的最大弯矩设计值，单位为牛毫米每米（N∙mm/mkmi——弯矩系数，应根据荷载类别取土的支承角为120°,按附录B确定；Pi——作用在管道上的i项荷载设计值，单位为牛每米（N/mN——管道横截面的轴力设计值，单位为牛每米（N/mkni——轴力系数，应根据荷载类别取土的支承角为120°,按附录B确定。(φcσtℎ+αfrcσtm)≤ftℎ..........................................................(24.)y0φcσtℎ≤ftℎ......................................................................(25.)9y0σtm≤ftm.......................................................................(26.)η1——应力调整系数，可取0.8；σth——管道内设计水压力产生的管壁环向等效折算拉伸应力设计值，单位为兆帕（MPaαf——管材的环向等效折算抗拉强度设计值与等效折算抗弯强度设计值的比值；rc——管道的压力影响系数；重力流排水管道取1.0，有压力管道按表5取值；σtm——在外压力作用下，管壁最大的环向等效折算弯曲应力设计值，单位为兆帕（MPafth——管材的环向等效折算抗拉强度设计值，单位为兆帕（MPa）；ftm——管材的环向等效折算抗弯强度设计值，单位为兆帕（MPa）。rc5.2.30玻璃纤维增强塑料夹砂管管道设计内水压力产生的管壁环向σtℎ=.........................γQ——管道的内水压力分项系数，可取1.4；5.2.31玻璃纤维增强塑料夹砂管管道在外压力作用下，管壁最大的环向等效折算弯曲σtm=DfEp............................................................Df——管道的形状系数，刚度等级（SN）为Ep——管材的环向弯曲弹性模量，单位为兆帕（MPaSN——管材的刚度，单位为牛每平方米（N/m2）。Fcr,k≥kst(Fsv,k+Qik+Fvk).........................................................(30.)Kst——钢管管壁截面设计稳定性系数，可取2.0；Qik——地面堆载或车辆轮压传至管顶的压力标准值，单位为牛每平方毫米（N/mm2Fvk——管内真空压力标准值，单位为牛每平方毫米（N/mmFcr,k=.............................vp——钢材的泊桑比，可取0.3；vs——管两侧胸腔土的泊桑比，砂性土可取0.30，粘性土可取0.40。Fcr,k≥kst(Fsv,k+Qik×10‒3+Fvk)...................................................(32.)Fcr,k——管壁截面环向失稳的临界压力kst——玻璃纤维增强塑料夹砂管管壁截面环向稳定性抗力系数，不低于2.5。Fcr,k=............................wc,max=.............Ip——钢管管壁单位纵向长度的截面惯性矩，单位为毫米的四次方每米（mm4/m）。5.2.37玻璃纤维增强塑料夹砂管管道在土压力和地面荷载作用下产生的最大长期竖向变形ωd,max可wd,max=.............5.3.3根据地质条件、周边环境条件、管道埋深及直径、井的平面尺寸及埋深、经济指标要求等因素，工作井可采用沉井、明挖顺作竖井、明挖逆作竖井或喷a)侧壁高度范围及坑底分布有软弱土层的沉井进行坑底隆起稳定性验算，验算不通b)地下水较丰富或强透水层的场地布设降水井点进行场地降水，并进行渗流稳定及抗管涌稳定d)地下水比较丰富或存在强透水层的场地，设置封闭式止水帷幕，或设置悬在软土地区应用，当地下水位较高时，柱列式钢板或直接采用拉森钢板桩进行围护；一般情况下，适用在全土质范围内均可使用，当地下水位较高时应设帷幕可选择水泥土搅拌墙法或桩间旋喷法；根据实际在全土质范围内均可使用，尤其是在软土层及砂高，且不需另设止水帷幕；采用两墙合一设在软土地区应用，且施工场地要求较大，有需要时墙在全土质范围内均可使用，尤其适用于基坑周边环5.3.6地下水位较低、周边环境较为简单且竖开挖侧向的土体具有一定自稳能力时，可采混凝土逆作法竖井结构，锚杆喷射混凝土设计可参照GB500865.3.8工作井进出洞口影响范围内存在软土层且影响顶管机械设备的水平控制时，应在进L=L1+L2+L3+m.....L——始发井的最小长度，单位为米（mLLLm——考虑顶进管道后退、顶铁的厚度及安装富余量，可取1.5m。B=D1+2S............................................B——始发井的最小宽度，单位为米（mDS——施工操作空间，可取1.0m～1.5m，浅始发井取小值，深始发井取大值。H=Hs+D1+hd..............................H——始发井底板面最小深度，单位为米（mhd——管底操作空间，单位为米（m钢管取0.70m～0.80m；玻璃纤Dg=D+0.2.............................................).....................................................CF=πD1Lfk+F0...................................................................(41.)F——总顶进力，单位为千牛（kNDL——管道设计顶进长度，单位为米（mfk——管道外壁与土之间的平均摩阻力，单位为千牛每平方米（kN/m2），采用触变泥浆减阻技F表7采用触变泥浆时管壁单位面积平均摩阻力fk 注1：管外壁能够形成和保持稳定、连续的泥浆套时，f的值可直接取3.0kN/m2～5.0kN/m2；5.4.2曲线顶管顶进力应在直线顶管顶进ρ300D0250D0200D0150D0100D0KRc=S0.Bh.......Sγs——土的重度，单位为千牛每立方米（kN/m3h2——后背墙的高度，单位为米（mC——土的粘聚力，单位为千牛每平方米（kN/m2.Bhh2.......................................................................γs——土的重度，单位为千牛每立方米（kN/m3H——始发井的深度，单位为米（mh2——后背墙高度，单位为米（mh1——后背墙顶端离地面的高度，单位为米（mh3——后背墙深入基坑底部深度，单位为米（mη——安全系数，通常取η≥1.5。d)第一个中继间设计顶进力能克服前方管道外壁摩擦阻力及顶管机的迎面阻e)第一个中继间安装时考虑顶管机在迎面阻力作用下发生反弹、引起地面），5.6.3中继间的允许转角应大于1.2°,合力中心可调节。5.6.4中继间的结构形状应符合相应管道接头的要求，中继间带有木质的传压环和钢制的A.1地面车辆荷载对管道上的作用，包括地面行驶的各种车辆，其载重等级、规格型式应根）～qvk——轮压传递到管顶处的竖向压力标准值，单位为千牛每平方米（kN/m2Qvi,k——车辆的i个车轮承担的单个轮压标准值，单ai——i个车轮的着地分布长度，单位为米（m）；H——自车行地面至管顶的深度，单位为米（mbi——i个