工作井、接收井、沉井、顶管、模板计算书

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1、工作井、接收井、沉井、顶管、模板计算书一、工作井尺寸设计根据给水排水工程顶管技术规程CECS246-2008第10.4节要求，对比公 式LNL1+L3+k （10.4.1）LNL2+L3+L4+k （10.4.2）结果，取最大值来确 定工作井尺寸。L工作井的最小内净长度（m）L1顶管机下井时最小长度，取2.3mL2下井管节长度为钢筋砼管，取2.5mL3千斤顶长度，取2.0mL4留在井内的管道最小长度，取0.5mk一后座和顶铁的厚度及安装富余量取0.8m计算 L=L1+L3+k=2.3+2.0+0.8=5.1m计算 L=L2+L3+L4+k=2.5+2.0+0.5+0.8=5.8m结论：综上所曲

2、取最大值5.8m，即设计工作井最小净宽度为5.8m，本工程 设计工作井内径为6.0m，符合规范要求。二、接收井尺寸设计根据给水排水工程顶管技术规程CECS246-2008第11.2节要求，接收井 的最小内净长度应满足顶管机在井内拆除和吊出的需求，接收井内最小宽度应 按公式B=D1+2*1000计算。B接收井内净最小宽度（mm）D1顶管机外径（mm）计算 B=D1+2*1000=980+2*1000=2.98m结论：综上所述接收井内径最小宽度为2.98m，本工程设计工作井内径为 4.5m，符合规范要求。三、砂垫层厚度计算根据第一节沉井重量和垫层底部地基土的承载力，砂垫层的厚度按下式计算: （本工

3、程1层素填土埋深较浅，考虑不作为沉井起沉平台，3层不在高度范围）h=（Gk/Fd-L）/2tan 其中：Fd一地基承载力，参照表1.5.5根据土层分别取值，2-1粉质黏土层取150kPa，2-2黏土层取200kPa；Gk第一节沉井沿井壁长度单位长度的重量标准值（kN/m），按照6.0m工作井计算，Gk =236.7 kN/m；砂垫层扩散角，小45，一般取422.5；h一粗砂垫层厚度；求得2-1粉质黏土层作起沉平台h =0.638m :2-2黏土层作起沉平台 h=0.161m。结论：综上所述，按照2-1粉质黏土层及2-2黏土层作为起沉平台，计算砂垫 层厚度均小于设计值0.7m，符合规范要求。四、

4、沉井自重计算1、由于沉井配筋比例较高，参照C30钢筋砼比重2.367t/m3，根据设计图纸高程、 原地面高程及附表一调整，选取圆形工作井、接收井两座及倒虹井两座分别验 算沉井下沉情况。 杨店路段W1工作井，该工作井高度最高，总高度调整为8.931m，刃脚入 土层为3粉质黏土层。 岱河路段W3工作井，该工作井高度最低，总高度调整为4.635m，刃脚入 土层为3粉质黏土层。 杨店路段W7接收井，该接收井高度最高，总高度调整为9.171m，刃脚入 土层为3粉质黏土层。 杨店路段W28接收井，该接收井高度最低，总高度调整为4.493m，刃脚入 土层为3粉质黏土层。 白马山路段W11矩形倒虹井兼做工作井

5、，该井设计高度为13.014m，实际 施工高度按9.314m计算，刃脚入土层为3粉质黏土层。 白马山路段W12矩形倒虹井兼做接收井，该井设计高度为11.075m，实际 施工高度按8.375计算，刃脚入土层为3粉质黏土层。各井自重计算如下： W1 工作井，H=8.931m，G=3.14*8.931*（3.52-32）*2.367*9.8=2114.16KN； W3工作井，H=4.635m，G=3.14*4.635*（3.52-32）*2.367*9.8=1097.20KN； 可7接收井，H=9.171m，G=3.14*9.171*（2.652-2.252）*2.367*9.8=1309.26KN

6、； W28 接收井，H=4.493m，G=3.14*4.493*（2.652-2.252）*2.367*9.8=641.43KN； W11 矩形工作井，H=13.014m，G=4577.28 KN； W12矩形接收井，H=11.075m，G=3949.83KN；五、沉井下沉计算（一）沉井下沉井壁摩阻力计算根据以往施工经验，沉井在下沉至5m左右摩阻力达到最大，故设5m以下摩 阻力为常数，5m以上为直线变化，根据各土层摩阻力加权平均确定，沉井下沉 时，土壤与井壁的总摩阻力值按下公式计算：Tf=UAA=（H+H1-2.5）/2F （本工程沉井均为变截面，参照下图b模型）卜井帏瓣为1质忒冲革虾,加励式

7、1“好*忡#|*点I*式图A5摩阻力沿井壁外恻分布图Tf一井壁与土的总摩阻力标准值；U一沉井井壁外围周长，工作井取21.98m,接收井取16.642m,倒虹井取25.2m；A单位周长的摩阻力，由于本工程沉井均为变截面，故A=(H+H1-2.5)/2F； 由于沉井穿越土层不同F取各土层摩阻力的加权平均值即F=(f*h.)/h., 取值参照下表；1 11表3-】土场与井壁的单位面积摩阻力标准值/序号土堡名称单位面积摩匝力kN/mS流堕粗恣粘性3：LC 152可塑、软型状寤粘牲.士.10-253硬塑状毒粘性土25504泥禁土375眇性土12-256即砾石1520匪石压：弁壁外倒为除梯式H采用灌将助沉

8、时.睡砂段的单位摩RL力标隹信町取计算 W1H作井 Tf=(8.931+1.8-2.5)/2*20.1*21.98=1818.32KN；计算 W3X 作井 Tf=(4.635+1.8-2.5)/2*23.09*21.98=998.91KN；计算 可7接收井 Tf=(9.171+1.7-2.5)/2*16.22*16.642=1129.35KN；计算 W28 接收井 Tf=(4.493+1.7-2.5)/2*18.56*16.642=570.31KN；计算 W11 倒虹井 Tf=(13.014+1.4-2.5)/2*24.6*25.2=3692.55KN；计算 W12 倒虹井 Tf=(11.07

9、5+1.4-2.5)/2*25.24*25.2=3172.55KN；(二) 沉井下沉刃脚正截面阻力计算参照如下公式：R =U(c+n/2)fakR刃一刃脚正截面阻力标准值；U一沉井井壁外围周长，工作井取21.98m,接收井取16.642m,倒虹井取25.2m；c一刃脚踏面宽度，取值参照设计图；n一刃脚斜面与井内土壤接触面的水平投影宽度，取值参照设计图；fak一地基土承载力特征值，取值参照表1.5.5；计算工作井R =21.98* (0.2+0.45/2) *250=2335.38KN；刃计算接收井R =16.642* (0.2+0.35/2) *250=1560.19KN；刃计算倒虹井R刃=2

10、5.2* （0.35+0.35/2） *250=3307.50KN；（三）沉井下沉系数验算：为使沉井平稳下沉至设计标高便于封底，应根据土质性质、下沉深度、施工 方法等因素，选择适当的下沉系数验算沉井下沉的稳定性，验算参照如下公式：K1=（GK-FK）/TfK1一沉井下沉过程中下沉稳定系数，可取1.05-1.25，当K值超过1.5时，需要 对沉井下沉的稳定性进行验算；fk一沉井下沉过程中地下水的浮力标准值，本工程采用排水下沉，取值0;Tf一井壁与土的总摩阻力标准值，取值参照上述计算；计算 W1H作井 =2114.16/1818.32=1.1631.25；计算 W3X 作井 K1=1097.2/9

11、98.91=1.0981.25；计算可7接收井 K1=1309.26/1129.35=1.1591.25；计算 W28 接收井 K1=641.43/1129.35=1.1251.25；计算 W11 倒虹井 K1=4577.28/3692.55=1.240 1.25 ；计算 W12 倒虹井 K1=3949.83/3172.55=1.2451.25；结论：综上所述，各工作井、接收井、倒虹井下沉系数均小于1.5,满足要求， 无需进行下沉稳定性验算。六、管道总顶力估算管道总顶力的估算参照CECS 206-2008第12.4.1条公式：F0= n D1fk+NFF0总顶力标准值；D1管道的外径（m）,本

12、工程四种管道分别取值；L一管道设计顶进长度，DN800取最长段岱河路W7-W9段150m，DN1000取 最长段杨店路W1-W3段150m； DN1200取最长段白马山路W12-W13段65m； DN1400取最长段白马山路W11-W12段94m；fk一管道外壁与土的平均摩阻力，取值参照表1.5.4；nf一顶管机的迎面阻力，计算参照下表；表12.4.2 项管机迎面阻力）的计算式顶节札端|hi蚩用机塑迎皿阻力kN）式W符埠L1机臧式 人虻挖掘式 卜二/ r tn4刃口厚度喇叭口挤低式听=十昭1 -眼一 口 率网楼挤压式网格践血套致， 可取 = 0-6- 1.0网格加代氏二压平街式LWHIcN/心

13、大刀盘切削泥水平衡式人一上的强度11 -检盖层叫度注H 化功管机外控（mh计算岱河路W7-W9段F0=3.14*0.96*150*7+3.14/4*1.222*19.81*5.078=3282.65KN；计算杨店路W1-W3段Fo=3.14*1.2*150*7+3.14/4*1.462*19.81*7.931=4219.30KN ；计算白马山路W12-W13段Fo=3.14*1.44*65*7+3.14/4*1.462*19.81*5.185=2229.20KN ；计算白马山路W11-W12段Fo=3.14*1.68*94*7+3.14/4*1.822*19.81*6.904=3826.71K

14、N ；结论：本工程工作井设计最大顶力为3000KN，计算结果中均大于设计最 大顶力值，故根据以上公式建议采用触变泥浆辅助顶管措施，或调整接收井位 置缩短最大顶距来减小最大顶力值，根据下表：表口而14触变泥浆减阻管壁与土的平均摩阻力kN/nri上的伸类软粘土粉性土棺细土中粗眇触交泥架混蠢上代11 r0ILO- 16.钢骨do4.0-7 J)7.0- 10.0KkO- E3.0注：玻璃纤维增强.料夹砂管可慧明钢管乘以0.8系数采用触变泥浆辅助顶管0可调整至2378.33KN，满足设计顶力要求；F0调整 为3088.9KN，仍超过设计允许值，故建议适当调*3接收井位置；三调整至 2834.87KN，

15、满足设计顶力要求。七、模板计算书1、砼的侧压力标准值F1=0.22yc tB 1 B2 JVF2=ycHYc一混凝土的重力密度，取24kN/m3；t 一新浇筑混凝土的初凝时间，t=200/(T+15),T为砼温度，去T=20C；V一混凝土的浇筑速度，取2.0m/h；H一混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度，取H=4.6m；B1外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0；掺具有缓凝作用的外加剂 时取1.2，本工程取1.2；B 2一坍落度影响修正系数，当塌落度小于30mm时取0.85； 5090mm时取1.0；110150mm时取1.15。本工程是泵送混凝土，取1.15；工程采用木模板，折减

16、系数为0.9；计算：F1=0.22 yc tB 1 B 2 J V=0.22*24*200/(20+15)*1.2*1.15* J2=58.88kN/m2；F2=YcH=24*4.6=110.4kN/m2综上所述，取F1、F2中较小值，即F1=58.88kN/m2。2、砼侧压力设计值F= F1* 分项系数*折减系数二58.88*1.2*0.9=63.59 kN/m2。3、砼倾倒时产生的水平荷载：砼倾倒时水平荷载标准值为2 kN/m2水平荷载设计值 F6=2*1.4*0.9=2.52 kN/m24、荷载组合值F = F1+ F6=58.88+2.52=61.4kN/m2八、模板验算1. 砼侧压力

17、 F=63.59 kN/m22. 倾倒砼时，产生的水平荷载F6=2.52 kN/m23. 荷载组合值F = 61.4 kN/m24. 竖围囹间距为b=0.3m，则线性荷载为：F *b*折减系数二63.59*0.3*0.9=17.17kN/mm九、抗弯强度验算1. 模板的最大弯矩模板厚度h=18mm，弯矩系数Km=0.125M=Km*q*l2M面板计算最大弯矩(N.mm)；l计算跨度(竖围囹间距)，取300mm；q一模板侧压力线性荷载，取17.17kN/mm；计算 M=Km*q*l2=0.125*17.17*3002=193.16*103 N.mm2. 模板的最大应力模板最大应力6 =M/(bh

18、2/6)6模板承受的应力；M一模板计算最大弯矩；b一模板截面宽度；h一模板截面厚度；计算6 =M/(bh2/6)= 193.16*103 /(300*182/6)=11.9N/mm2V13 N/mm2结论：综上所述，模板最大应力值为11.9 N/mm2小于标准值13 N/mm2,模板 抗弯强度符合要求。十、抗剪强度验算1、模板最大剪力剪力V=KvqlV一模板计算最大剪力；l计算跨度(竖围囹间距)，取300mm；q一作用在模板上的侧压力线性荷载，取17.17kN/mm；Kv一剪力系数，取0.625；计算 V= Kvql=0.625*300*17.17=3219.38N2、模板剪应力剪应力 T=3

19、V/(2bh)WfvT一模板承受的最大剪应力；计算 T=3V/(2bh)=3*3219.38/(2*300*18)=0.89N/mm2Vfv=1.4 N/mm2结论：综上所述模板剪应力值0.89N/mm2小于设计值1.4 N/mm2，模板抗剪强 度符合要求。十一、挠度验算模板最大挠度V=Kwql4/(100EI)Kw一挠度系数，取0.521；E模板弹性模量，取9000 N/mm2；I一模板截面的惯性矩，I=bh3/12=300*183/12=1.46*105mm4；V= Kwql4/(100EI)=0.521*17.17*3004/(100*9000*1.46*105)=0.55mm模板最大容

20、许挠度V=300/400=0.75mm结论：综上所述，模板计算挠度V=0.55小于最大容许挠度V=0.75，模板挠 度符合要求。十二、对拉螺栓验算所用对拉螺栓为14圆钢，查得净截面积A=154mm2,容许拉应力=170N/mm2。1、对拉螺栓拉力N=F *竖间距*横间距=61.4*0.5*0.5=15.35kN；2、对拉螺栓拉应力6 =N/A=15.35*103/154=99.68 N/mm2170 N/mm2；结论：综上所述，对拉螺栓拉应力为99.68小于容许拉应力170，对拉螺栓符合要 求。十三、脚手架验算1、立杆段轴向力设计值：根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范5.3.2公式：N=

21、1.2(NG1K+ NG2K)+1.4SNQKNG1K脚手架自重产生的轴向力，NG1K=gkH=0.13kN/m*12=1.56kN；NG2K构配件自重产生的轴向力，取0.2952kN；SNQK施工荷载产生的轴向力总和，取4.86kN；计算：N=1.2(NG1K+ NG2K)+1.4ENQK=1.2(1.56+0.2952)+1.4*4.86=9.03kN；2、立杆稳定性验算根据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范5.3.1公式：N/AWfN一立杆段轴向力设计值，N=9.03kN；W一轴心受压构件稳定系数，根据入值确定，入=l0/i=259.88/1.58=164 (l0为 计算长度，l0=259.88)；i一截面回转半径，取1.58cm2；A一立杆截面积，取A=4.59 cm2；f一钢材的抗压强度设计值，取205N/mm2 ；计算 N/A=9.03*103/(0.262*489)=70.5 N/mm2205 N/mm2；结论：综上所述，立杆稳定性满足要求。