顶管施工计算书

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1、*工程顶管施工计算书一、编制依据1、*工程施工图2、路桥施工计算手册 3、建筑结构荷载规范（GB500092001）4、给水排水工程结构设计手册5、室外排水设计规范（GB 500142006） （2011年版）6、混凝土结构设计规范GB 500102002二、工程概况 工程名称：*工程 工程地点:*本工程为*,位于*，西起物流基地 *K 1+875，沿拟建*两 侧辅助车道设置（路面设计高程90。926103。627m）,接*沿平乐大道东侧终止于玉洞 大道。管道总长7938m,管径0. 4m1.0m。其中顶管部分管道长2887m，管径1。0m，管底标高为86。00080.335；共有工作井26

2、座，接收井34座,工作井几接收井内径06000mm、壁厚5060cm，钢筋砼结构，砼等级C30. 分布区域为：*北侧K1 + 385K3+521段、平乐大道K3 + 521K4+730段。三、地质 根据勘察资料,道路沿线勘探深度范围内管线沿线分布的地层主要有：新近堆积人工堆填（Q4ml）素填土、植物沉积层（Q4pd）耕土，第四系晚更新统河流冲积（Q3al+pl）粉质黏土、 含砾粉质黏土，第四系晚更新统残坡积（Q3el+dl）黏土和含砾黏土，下伏基岩为石炭系大塘阶 （C1d ）硅质岩等，现自上而下描述为：1、素填土（Q4ml）:暗红色、灰黄色、黄褐色，松散，稍湿湿，主要由黏性土组成，局 部含少量

3、砾石、植物根系等，土质不均，为新近堆积填土,未经压实，未完成自重固结.该层分 布于场地大部分地段，层厚0.505。60m，平均厚度1。79m。具高压缩性.2、素填土（Q4ml）：灰黄色、黄褐色，中密，稍湿湿，主要由碎石土组成，经碾压处 理，为路基填土。该层分布于场地道路或在建道路上，层厚0。505。80m，平均厚度1.79m。 具中压缩性。3、耕土（Q4pd）：灰色、灰褐色、黄褐色，松散，稍湿湿，主要由黏性土组成，含 少量有机质和植物根系，其中分布于水田部分受水浸泡呈松软状。该层分布于管道沿线大部分 地段，层厚0. 201。80m，平均厚度0。61m.具高压缩性。4、粉质黏土（Q3al+pl）

4、:灰黄、红黄、浅黄等色，湿饱和，可塑状为主局部软塑状， 黏性中等，韧性一般，干强度中等,湿水具砂感，含少量铁锰质结核及其氧化物，局部夹薄层 粉细砂及含少量粉土，土质不均。该层分布于管道沿线大部分地段，层顶埋深0.00410m, 层顶高程87。19106。79m,层底埋深0.9016。80m，层底高程83。54104。31m，层厚0。 103。50m，平均层厚度2.31m.液性指数平均值IL=0。38,压缩系数平均值a 12=0.20MPa-1. 该层现场做标准贯入试验24段次，实测锤击数510击，平均锤击数N=7。4击；经杆长校正后 锤击数4。09。7击，修正后锤击数标准值Nk=6.7击具中压

5、缩性。5、含砾粉质黏土（Q3al+pl）：棕黄、灰黄、黄褐等色，硬塑状为主，局部少量可塑， 黏性中等，韧性中等，干强度中等。砾石成分主要为强风化硅质岩、砂岩、石英等，砾石含量 1545%不等,粒径以235mm为主，大者达100mm，亚圆形次棱角状，局部呈含黏性土碎石 状，土质不均。该层分布于管道沿线局部地段，层顶埋深0.00330m,层顶高程86.0694.64m, 层底埋深1。008。20m，层底高程83。4691。94m，层厚1。007。50m，平均层厚2.95m。 液性指数平均值IL=0.11,压缩系数平均值a 1-2=0.16MPa-1.该层现场做标准贯入试验12段次， 实测锤击数11

6、13击，平均锤击数N=12.5击；经杆长校正后锤击数10.513。0击，修正后 锤击数标准值Nk=11。击.现场做重型圆锥动力触探试验4.0m，经杆长校正后锤击数6。615。3击，修正后平均锤击数N63.5=9.3击，修正后锤击数标准值N63.5k=8。9击。具中压缩性.6、黏土（Q3el+dl）：暗红色、黄褐色，黑褐色，稍湿湿，硬塑状为主，局部少量可塑 状。黏性好，韧性强，干强度高，湿水手感滑腻，无摇振反应，含少量铁锰质结核及其氧化物, 局部地段夹薄层粉质黏土该层在管道沿线均有分布，层顶埋深0。0018。70m，层顶高程70。 29104.31m,层底埋深0.7027。50m，层底高程67.

7、3196。79m，层厚0。4025.40m，平 均层厚12.04m。液性指数平均值IL=0.14，压缩系数平均a1-2=0.17MPa1。该层现场做标准 贯入试验159段次，实测锤击数917击，平均锤击数N=12。3击；经杆长校正后锤击数7 14。50击，修正后锤击数标准值Nk=10。2击。具中压缩性。7、含砾黏土（Q3el+dl）：灰黄色，黄褐色，黑褐色，褐红色，硬塑状，黏性较好，韧 性较强，干强度较高。砾石含量不均，疏密不等，大多为散状，局部相对较集中呈窝状，孔壁 不易坍塌。砾石含量545%不等,粒径以225mm为主，大者达40mm，棱角状。该层分布于管 道沿线大部分地段，层顶埋深0。50

8、22.10m,层顶高程68.4796。79m,层底埋深2.3026.90m, 层底高程63。6792.97m,层厚0。4016。20m,平均层厚5。96m。液性指数平均值IL=0.10, 压缩系数平均a1-2=014MPa-1 该层现场做标准贯入试验15段次，实测锤击数1218击， 平均锤击数N=14.3击;经杆长校正后锤击数10.213.9击,修正后锤击数标准值Nk=11.9击。现场做重型圆锥动力触探试验4.20m,经杆长校正后锤击数5.613。5击，修正后平均锤击数 N63.5=12。8击，修正后锤击数标准值N63。5k=9.4击.具中压缩性。8、强风化硅质岩（Cid :灰色、灰黄色,坚硬

9、状，岩体风化程度较深，原岩结构模糊， 多已风化呈含黏土角砾或碎石夹土状,冲击可缓慢钻进。岩芯易散,难取原状土芯。该层仅在 ZK37、ZK42、ZK47、ZK48、ZK50附近地段有分布，本次勘察深度范围内未揭穿，揭露层顶埋深 15。4018.40m,层顶高程78.6482。85m,揭露层底埋深17。5019.80m,层底高程77.54 8115m,揭露层厚1。102.80m，揭露平均厚度1。90m。岩石按坚硬程度划分属“极软岩” 岩体主要结构面结合很差，散体状结构，完整程度为“极破碎，岩体基本质量等级V级。主要岩土参数建议值一览表岩十名称天然天然天然液天然快性天然快压缩基底剪承载力 基摩擦系

10、数及层号含水量w%密度P0g/cm3孔隙 比e指数IL内聚 力CkkPa内摩擦 角k度模量Es1-2(MPa)本容许 值fak(kPa)粉质黏土222。010.6540.3836。816.69。080.3180含砾粉质黏 土212。030。6290。1151.818。110。390。3220黏土26.61.970。7550.1451。117。211。070。3220含砾黏土25.11。970.750.15618。213.070。3225硅质岩0。4380备注四、水文1、地表水本次勘察范围内管道沿线地表水主要为水田、水塘、水沟中的水体，勘察期间水深约0.201.50m，主要接受大气降水补给，水量

11、大小受季节性影响较明显，水量较小，易于疏干.2、地下水 根据钻探揭露，勘察期间管道沿线勘探深度范围内揭露两层地下水，分别为上层滞水、孔 隙水。上层滞水赋存于素填土、耕土中，孔隙水赋存于粉质黏土及含砾粉质黏土中，因 两者间无相对隔水层,形成混合水。混合水主要接受大气降水、地表水的补给，其水位、水量、 水质随补给来源、季节变化而变化，水位变化较大,水量中等。因沿线跨度较大，含水层分布不 均，水位埋深变化较大,局部地段因含水层缺失而未形成统一水位。根据勘察期间实测水位资料， 其稳定水位埋深0。204.20m不等，相应高程为86.5696.19。根据区域水文地质资料，年水 位变化幅度1.003。00m

12、。五、与顶管施工相关联的水文地质情况:本次顶管工作井、接收井垂直穿越素填土、耕土、粉质黏土、含砾粉质黏土、黏 土（Q3el+dl）及含砾黏土等土层；顶管主要穿越含砾粉质黏土、黏土（Q3el+dl）及含 砾黏土等土层。六、顶管作业验算: 1、顶管前工作井侧壁受力验算：（因工作井与接收井结构及尺寸一致，只对工作井验算） 1.1 验算说明:工作井尺寸:净尺寸长*宽=6.0m*4。5m,壁厚d=0。5-0。6m，取值0.5m1.1。2工作井配筋情况：水平向为双层20II级钢筋，间距10cm，垂直向为双层20II 级钢筋，间距20cm1。1。3为便于计算且偏于安全，工作井四周荷载按1。5m堆土计算，自由

13、水水位按1.0m 高计算，井深按最大深度H=11m。取最底部1m井壁作为结构计算单元,计算模型简化为跨度L=6m、 厚度h=0.5m、宽1m两端刚接的梁结构。1.1。4工作井壁受力示意图cm十F； :r l工作井壁受主动土压力示意图2单位:cm1。2计算单元荷载计算1.2。1自由水压力荷载q=l/2*P *(hl1) + hl) =0.5*10*(11) +1) =5.0KN/m1水1. 2。2主动土压力荷载q=1/2*P * (H+1.5T) + (H+1。)*Ka 2*C * VKa =0.5*20*(11+1.5-1)+(11+1.5) 2土Ktg2(4516.6/2)- 2*36。8*

14、 tg (45-16。6/2)= 78.5KN/m1 。 2 . 2计算单元总荷载q=q+q=5。0+78。5=83.5 KN/m12其中：q - 计算单元侧自由水压力荷载1q - 计算单元侧主动土压力荷载2q- 计算单元侧压力荷载P =20KN/m3 土的天然密度，参照地勘资料主要岩土参数建议值一览表土H=11m- 工作井深度,取最大值h =1m- 自由水水位1h=1。5m井周地表荷载按堆土 1。5m计算2Ka=tg2 (45/2)主动土压力系数k =16.6土的内摩擦角，参照地勘资料主要岩土参数建议值一览表，取较小值16。k6C=36。8KPa土的内聚力，取较小值，参照地勘资料主要岩土参数

15、建议值k一览表1.3 计算模型：q=83.5KN/mL二 650侧壁受力计算模型单位：cm1。4 弯矩验算Mmax=1/12*qL2=294.0KN*m计算单元矩简图1。4.1 最大弯矩：Mmax=1/12*q*L2=0。125*40。9*62=294.0KN*mMmax-计算单元弯矩最大值q-计算单元侧压力荷载L=6m计算单元跨度1.3。2井壁计算单元容许弯矩值：（顶管前C30砼强度按70%计算，取C20标准）1m高侧壁计算单元配筋图单位：mm计算说明假设计算单元受拉区由钢筋承受拉力，受压区由砼的承受压力，根据计算单元受力平衡条 件计算中轴位置X值。1。3。2。2中轴X值及弯矩计算RyAs

16、= f S1 cm 压340* 103*3。14*0。012*10=11*103*1.0*xX=0.097m在不考虑受拉区砼作用的情况下，计算单元弯矩值容许值为：M = Ry*As * （0。5-0。05一x）1=340*103*3.14*0.012一0。097）=3769KN*mMmax=294.0KN*m,安全.M计算单元容许弯矩值Ry=340MPaII级钢筋抗拉强度设计值，参照路桥施工计算手册782页As 一-一-一-一-结构计算单元受剪钢筋截面积1f =11MPaC20砼（C30砼70%强度）的弯曲抗压强度设计值，参照路桥施工计算cm手册330页S -一一-一-一计算单元受压砼截面积压

17、14剪力验算：（顶管施工前井壁C30砼强度按70%计算，取C20标准）Illi.Qmax=165KN计算单元剪力简图1。4。1 最大剪力：Qmax=1/2*q*L=0.5*83.5*6。5=271.4KNQmax计算单元剪力最大值q计算单元侧压力荷载L=6.5m计算单元跨度1.4.2井壁计算单元承受的容许剪力值：（因钢筋及砼无具体抗剪强度标准值，按常规：钢筋抗剪取抗拉强度的75%,砼抗剪取抗拉强度的50%）Q=Ry*0.75*As +f *0.5*S =340*103*0。75*3。14*0.012*10+1.1*103*0。5*1。2 t1剪0*0.5=1075。7KNQmax=271 4K

18、N,安全.Q- 计算单元容许剪力值Ry=340MPaII级钢筋抗拉强度设计值，参照路桥施工计算手册782页As -结构计算单元受剪钢筋截面积2f =1.1MPaC20砼(C30砼70%强度)的弯曲抗拉强度设计值，参照路桥施工计t1算手册330页S -结构计算单元受剪砼截面积剪1。 5挠度验算fmax=qL4/ (384EI)=83。5* 103*6.54/(384*3.0*104*106*0.01042)=1.24mmL/400=16。3mm,安全。fmax-计算单元挠度最大值q-计算单元侧压力荷载L=6.5m-计算单元跨度E=3.0 * 104MPaC30 砼弹性模量I计算单元截面惯性矩I=

19、1/12*B*h3=1/12*1。0*0。53=0 . 0 1 042m4B=1m-计算单元宽度h=0.5m-计算单元高度1。6抗裂缝验算因工作井为临时结构,在满足弯矩及剪力的要求下，不作抗裂缝验算.2、顶管时受力验算2。 1验算说明：2.1。1工作井尺寸:净尺寸长*宽二6.0m*4.5m，壁厚d二0.5-0。6m,取值0。5m2。1。2工作井配筋情况：水平向为双层20II级钢筋，间距10cm,垂直向为双层20II级钢筋，间距20cm2。1.3 顶背尺寸：宽*高*厚=2。993m*3.5m*1。0m, C30 砼。2。2顶背受力验算2.2.1顶管施工顶力计算F=K *n* D*L*f=l。3*

20、3.14 *1。2*60*5=1470。OKN1kF-顶管施工所需最大顶力K =1. 3-顶力储备系数 1D=1。2m管道外径L=60m顶管顶进最大长度f =5KN/m2-顶管顶进时侧壁与周边土的摩阻力，取值5KN/m2,参照排水设计规程12.6。 k142.2。2顶管施工时顶背处被动土压力荷载计算(安全起见，不计工作井周边地面荷载、水工作井顶背处被动土压力立面图单位：cm/：1(：F!二q=2*(q1+q2)*3.5侧压力及工作井与井底间摩阻力)工乍井顶背处被动土压力平面图单位：cmq=1/2*P *(H-3。5/2)*3。5*Kp+2*C*3.5MKp土K=0。5*20*(83.5/2)*

21、3。5* tg(2 45+16. 6/2)+2*36. 8* 3。 5 * tg(45+16.6/2)=760.3KN/mq-顶管作业时侧壁压力荷载P =20KN/m3土的天然密度，参照地勘资料主要岩土参数建议值一览表土H=8m-工作井深度，取最小值。Kp=tg2 (45 + /2)主动土压力系数k =16.6土的内摩擦角，参照地勘资料主要岩土参数建议值一览表，取较小值k16.6C=36。8KPa土的内聚力，取较小值，参照地勘资料主要岩土参数建议值一览表k2.2。3顶背后区域土的最大被动土压力计算K=lnd2/4/ (B*H) =1-3.14*1。52/(4*3*3。5)=0。8322P=K*q*B=0o 832*760。3*3=1898KNF= 1470。0KN, 故顶背区受力平衡，无需顶背区以2外工作井侧壁提供平衡力。q-顶管作业时侧壁压力荷载B=3m-顶背宽度H=3.5m-顶背高度K-扣除顶管入口洞口面积后的顶背面积有效系数2d=1。5m顶管入口洞口直径2。2。4顶背弯矩、剪力及挠度验算 因顶背所受顶管液压杆荷载被顶背与液压杆之间钢板均匀传递至顶背 ,且与顶背外侧被动 土压力维持平衡，故无需对顶背的弯矩、剪力及挠度进行验算。3.3工作井顶管施工时整体滑移验算 因顶背处所提供的被动土压力足以抵消顶管施工时产生的最大顶力，故工作井顶管施工时 不产生整体滑移.