顶管顶力技术计算

1、南水北调济南市东湖水库输水管道工程重启(第3段)鸡光高速顶管技术指标计算批准：王海滨街回顾：左佐杰准备：姚中瑞青岛瑞源工程集团有限公司东湖水库输水管道建设标准项目部2016年10月10日列表一、项目简介-1-二、建设方案-3-三、磁力计算-4-四、结论-7-一、项目简介1，位置现状广告速为2中4车道高速公路，目前正在进行扩建工程，扩大到2中8车道，路面高程约为28.40米。工程位置上，道路两侧是农田，路基高度约3.3米。Jiguang高速顶管管段管桩号范围为16 558-16 708，管顶管长度为150m。管线和智光高速中心线交点为81.4。顶管管段管中心线高程为18.20m。2、水文地质勘探

2、资料显示，工程位置调查中，地下水水平为19.86-20.07米，设计管道顶部高程为18.71米，位于地下水位以下。工程位置目前有雨水管等市政管线，但这里建有顶管，深度更大，其他管道不影响顶管工程。3、地质条件地下广告中的顶管主要由层壤土和1层黏土组成，1层壤土， 1层壤土，1层(裂缝)粘土，层壤土，1层黏土，地质情况良好。壤土第一层(Q4al):黄褐色，稍湿，塑料，局部硬塑料，粉末含量高，干燥强度，韧性中等，轻微光泽，没有摇晃反应；据调查，该土层仅在高速、地矿高速顶管钻孔中，层厚度为1.2 3.8米，平均层厚度为2.75米，层顶部层19.39 25.72米。硬质壤土(Q4al):黄褐色，稍湿湿

3、，干燥强度，韧性，低光泽，摇晃反应；此土层更连续地分布，层厚度为0.6 4.8米，平均层厚度为1.96米。第一层(裂缝)粘土(Q4al):棕褐色，区域浅灰色，有点湿湿，塑料，可见开发裂缝，裂缝宽度约25mm，充填轻壤土和规格土；干燥强度、韧性、光泽、无摇晃反应；该土层分布不连续，层厚度为0.3 3.5米，平均层厚度为1.72米。壤土(Q4al):浅灰色灰色，部分灰褐色，黑色，饱和，塑料柔软塑料，部分硬塑料，干燥强度，韧性中间，轻微光泽，没有摇晃反应；此土层是连续分布，厚度介于0.7到4.1米之间，平均厚度为2.03米。一层粘土(Q4al):浅灰色灰色，部分灰褐色，黑色，饱和，塑料柔软塑料，部分

4、硬塑料，干燥强度，韧性，高光泽，没有摇晃反应；此地面横截面分布不连续，层厚度为0.7至5.9米，平均层厚度为2.44米。壤土(Q4al):黄褐色，部分浅灰褐色，饱和，塑料，部分双生石，含量约5%，粒度一般0.55.0cm，最大10cm以上，干燥强度，韧性中间，轻微光泽，无摇晃反应此土层的连续分布为0.9到4.9米，平均分布为2.38米，顶部标高为7.64到20.19米。第一层粘土(Q4al):黄褐色到棕色黄色，饱和，塑料，局部硬塑料，见钢石，含量约510%，粒度一般1.5 4.0厘米，最大10厘米以上，干燥强度，韧性，该土层仅在DH2-1和济光高速顶管钻孔中被发现为层厚度1.25.0m，平均层

5、厚度3.92m，层顶部标高6.4917.54m。4、顶管穿越水管道和鸡光高速公路，设计顶管DN1600 3级钢筋混凝土管道内部罩DN1400螺旋管道顶管如下表所示：表1鸡光高速公路顶管及高速公路交叉情况表序号桩号横断面道路名称顶管长度(m)顶管深度(m)套管直径(毫米)路基宽度(m)注释116 480-16 680智光高速公路20010.94 160045原始设计216 558-16 708智光高速公路1509.72 160045调整后5，管道顶管高程设计：调整后的入口井底高程为25.51米，管道井底高程为17.49米；出口洞口的地面高程为25.11米，管道井底高程为17.49米。通过智光高速

6、公路横断面的铺装层高程为28.43米，管道内底高程为17.49米。6、顶部工作井的深度主要由需要挖掘的集水池标高-基坑轨道和楼板厚度结合的外部楼板高程确定。工作井顶部高程为24.40米，檐底板厚度为80厘米，高程为16.70米。集成顶部管道设备的尺寸和操作要求，顶部净空尺寸设置为16.0米(长度)8.5米(宽度)7.1米(深度)。7、接收坑的净空大小为8.5米(长)6.0米(宽)7.7(深)。二、建设方案根据工程地质情况，泥水平衡顶管施工方法，泥水平衡机械顶管施工的基本原理：顶部管道在顶部过程中与它所在土壤的地下水压力和土压力平衡。上部管道机器的倾倒量和推进的土壤体积也是平衡的。顶部管道机械土

7、方的压力p小于顶部管道机械所在土壤的活动土压力Pa时，地面发生沉降。相反，如果掘进过程中挖土机的托业场压力大于其所在土层的被动土压力Pp，则地面将隆起。将正压送风系统正压值控制在pa p PP等范围内，可以实现土压力平衡。通常，控制土压力p设置在静止土压力P020KPa范围内。顶管和周围土壤的平衡是动态的，顶管具有动态控制这种平衡的能力。如果土葬压力太大，管道机器可以增加土化量，排出更多破碎的土壤，减少土葬压力，使土葬压力与土葬压力保持平衡。如果土方压力太低，顶管后面的顶缸会向前推进，即使对土方施加持续压力，也能保持这种平衡。上部管道在这种动态平衡下前进，达到了敷设管道的目的。开挖面稳定，可以

8、防止地层沉降和隆起的平衡存在。三、磁力计算(a)管道允许峰值力计算最初设计的顶部管道使用DN1600III钢筋混凝土管道、壁厚160mm、内套DN1400螺旋钢管、壁厚12mm钢筋标高、顶部DN1600钢筋混凝土管道、壁厚160mm、外径1920mm。DN1650钢筋混凝土管允许顶部力计算公式。其中：Fde，允许混凝土管道的天花板力，单位n； 1，混凝土材料抗压强度折减系数，0.9； 2，偏心抗压强度增加系数，1.05； 3，材料脆性系数，0.85； 5，混凝土强度标准调整系数，0.79；Fc、混凝土抗压强度设计值、单位pa；32.4Ap、管道的最小有效力区域，单位为mm2；884224=3.

9、14*9602-3.14*8002Qd，磁头力共享系数；取1.3。计算管道中允许的最大力FDE=1124600n=1124kn。表3.1管道允许顶力计算表钢筋混凝土管(d=1600mm)计算公式11203600正在样式中：Fde混凝土管道允许天花板受力n 1混凝土材料的抗压强度折减系数0.9 2偏心抗压强度增长系数1.05 3材料脆性系数0.85 5混凝土强度标准调整系数0.79Fc混凝土抗压强度设计值PaAp管道的最小有效力区域Mm2gamma qd电力共享系数1.3默认值 1 2 3 5Fc0.91.050.850.7932.4Ap884224gamma qd1.3Fde=11204KN=

10、1120t(b)管顶力计算管顶力包括顶阻力和顶阻力。F=F1 F21，顶部阻力F1=其中D1是管道的外径，1.92m采取。l管道设计顶长，设计150m；F k表示管道外壁和土壤单位面积的平均摩擦阻力kn/m2；此值通常通过测试确定，如果使用触变泥浆减阻技术按表格进行选择土种管道粘性土盆土粉，细沙中等和粗糙的沙子钢筋混凝土管道3.0-5.05.0-8.08.0-11.011.0-16.0是钢管3.0-4.04.0-7.07.0-10.010.0-13.0F k可以直接获得3.0-5.0 kN/m2的值，此项目采用5.0 kN/m2的值。计算后，顶部阻力F1=4521.6 KN。2，正面电阻F2=

11、其中：顶管机器的外径，1.92米；土壤严重，18.45 kn/m3；土壤保护层厚度，这次是9.72米。计算后，正面阻力F2=518.96 KN。3，管道总天花板力f=f1 F2=4521.6 kn 518.96 kn=5040.56 kn=504.06t表3.2管道天花板力计算表用电量计算钢筋混凝土管(d=1600mm)计算公式5040.56正在样式中：f总天花板力标准值KND1管道的外径ml管道设计顶部长度mFk管道外壁和土壤的平均摩擦阻力KN/m2F2顶管机的正面阻力KN默认值D1lFkF21.921505518.96f5041KN=504.06t上管机械正面阻力计算钢筋混凝土管(d=1600mm)计算公式518.96正在样式中：F2顶管机的正面阻力KNDg顶部管道机械外径mg