頂管施工頂力計算

手掘式機械頂管施工方案(節(jié)選）本工程由于頂管種類較多，本方案以單項數(shù)量較大具有代表性的D2000mmF型級鋼筋混凝土管為例進行施工方案的編制，我方擬定為手掘式機械項管施工。31手掘式項管施工工藝流程3.1.1頂力計算與后背設(shè)計本工程是將壁板加厚作為千斤頂?shù)暮蟊硥Α后背結(jié)構(gòu)及抗力計算后背作為千斤頂?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)，要有足夠的強度和風度，且壓縮變形要均勻。所以，應(yīng)進行強度和穩(wěn)定性計算。本工程采用組合鋼結(jié)構(gòu)后背，這種后背安裝方便，安裝時應(yīng)滿足下列要求：使用千斤頂?shù)闹χ行母叨炔恍∮诤蟊掣叨鹊?/3。頂力計算推力的理論計算：F=F1十f2其中F總推力Fl一迎面阻力F2頂進阻力F1/4D2P(D管外徑1.8mP控制土壓力)PKoHo式中Ko靜止土壓力系數(shù)，一般取0.55Ho地面至掘進機中心的厚度，取最大值6m土的濕重量，取1.9t/m3P0.551.977.31t/m2F1=3.14/41.82822.608tF2DfL式中f一管外表面平均（根據(jù)頂進距離平均淤泥土）綜合摩阻力，取0.8t/m2D管外徑1.8mL頂距，取最大值98mF23.141.80.898443.1168t。因此，總推力F=22.608+443.1168465.7248t。根據(jù)總推力、工作井所能承受的最大頂力及管材軸向允許推力比較后，取最小值作為油缸的總推力。工作井設(shè)計允許承受的最大頂力為800t，管材軸向允許推力700t，主頂油缸選用2臺300t(3000KN)級油缸。每只油缸頂力控制在250t以下，這可以通過油泵壓力來控制，千斤頂總推力500t。因此我們無需增加額外的頂進系統(tǒng)即可滿足要求。l后背的計算后背在頂力作用下，產(chǎn)生壓縮，壓縮方向與頂力作用方向一致。當停止頂進，頂力消失，壓縮變形隨之消失。這種彈性變形即象是正常的，頂管中，后背不應(yīng)當破壞，產(chǎn)生不允許的壓縮變形。后背不允許出現(xiàn)上下或左右的不均勻壓縮。否則，千斤頂在余面后背上，造成頂進偏差。為了保證頂進質(zhì)量和施工安全，施工時應(yīng)后背的強度和剛度計算后靠背受力計算公式式中：R-總推力之反力（一般大于推力的1.21.6）a系數(shù)（取1.52.5之間），此處取2B后座墻的寬度（M）此處取4米土的容重（KN/M3)H后座墻的高度(m)，此處取4.5米Kp-被動土壓系數(shù)c-土的內(nèi)聚力（kPa)一般情況下取10h-地面到后座墻頂部土體的高度（M），此處取5米按上式計算，圓形工作井加護套后能承受1591.5T頂力實際頂力500T。完全能滿足要求。3.2主要設(shè)備的選擇頂進設(shè)備主要包括千斤頂、高壓油泵、頂鐵、工具管及運出土設(shè)備等。(1)千斤頂千斤頂是掘進頂管的主要設(shè)備，本工程每個工作井擬配置4臺300t液壓千斤頂。千斤頂?shù)墓ぷ骺觾?nèi)的布置采用四臺組合式，頂力全力作用點與管壁反作用力作用點應(yīng)在同一軸線，防止產(chǎn)生頂時力偶，造成頂進偏差。根據(jù)施工經(jīng)驗，采用機械挖運土方，管上半部管壁與土壁有間隙時，千斤頂?shù)闹c作用在管子垂直直徑的1/41/5處為宜。高壓油泵由電動機帶動油泵工作，選用額定核動力為31.5Mpa液壓油泵，經(jīng)分配器，控制閥進入千斤頂，各千斤頂?shù)倪M油管并聯(lián)在一起，保證各千斤頂活塞的出力和行程一致。頂鐵頂鐵是傳遞和分散頂力的設(shè)備。要求它能承受頂進壓力而不變形，并且便于搬動。根據(jù)頂鐵位置的不同，可分為橫頂鐵、順頂鐵和U形頂鐵三種。其它設(shè)備工作坑上設(shè)活動式工作平臺，平臺用30號工字鋼梁，上鋪1515cm方木。工作坑井口處安裝一滑動平臺，作為下管及出土使用。在工作平臺上設(shè)起重架，上裝電動卷揚機，其起重量應(yīng)大于管子重量。3.3垂直運輸工具的選擇工作坑的垂直運輸?shù)孛媾c工作坑的土方，管道與頂管設(shè)備的垂直運輸采用簡易龍門和卷揚機（電動葫蘆），并搭設(shè)工字鋼梁作為地面工作平臺。下管采用汽車式起重機吊裝。3.4、頂進設(shè)備的選擇本工程根據(jù)頂力計算，并結(jié)合實際情況，采用工作頂力為300t活塞式雙作用液壓千斤頂。千斤頂布置采用單列式。頂進時著力點位置在管子全高的1/21/3之間比較合適。千斤頂與管子之間采用頂鐵傳送頂力。頂鐵用型鋼焊拼成各種結(jié)構(gòu)的傳力形式，根據(jù)安放位置和傳力作用不同，用橫鐵和立鐵組合。3.5、管前挖土與頂進3.5.1、管前挖土管前挖土是控制管節(jié)頂方向和高程、減少偏差和重要作業(yè)，是保證頂質(zhì)量及管上構(gòu)筑物安裝的關(guān)鍵。3.5.2、下管挖土之前應(yīng)先下管，并做好以下幾項工作：a、檢查管子下管前應(yīng)先對管子進行外觀檢查，主要檢查管子有無破損及縱向裂縫；端面要平直；管壁無坑陷或鼓泡，管壁應(yīng)光潔。檢查合格后的管子方可用起重設(shè)備吊到工作坑的導軌上就位。b、檢查起重設(shè)備起重設(shè)備以檢查、試吊，確認安全可靠方可下管。下管時工作坑內(nèi)嚴禁站人。當距導軌小于50時，操作人員方可進前工作。c、管子就位第一節(jié)管放到導軌上，測量管子中心及前端和后端的管底高程，確認安裝合格后方可頂進。第一節(jié)管作為工具管，頂進方向與高程的準確，是保證整段頂管質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，必須認真對待此項工作。3.6、管前挖土的長度控制一般是安排一個人挖土。為加快工程進度，每班兩個人，輪流開挖。土方在管內(nèi)可采用電瓶車進行，也可采用人力斗車進行運輸。土方在工作坑采用電動葫蘆進行垂直運輸。在一般地段，土質(zhì)良好，挖土時可超挖3050。在鐵路道軌下不得超越管端經(jīng)外10，在道軌以外最大不得超過30，同時應(yīng)遵守管理單位的規(guī)定。3.6.1、管子周圍超挖的控制在不允許土下沉的頂?shù)囟危ㄈ缟厦嬗兄匾ㄖ锘蚱渌艿溃?，管子周圍一律不得超挖。在一般頂管地段，上面允許超挖1.5，但在下面135范圍內(nèi)不得超挖，一定要要保持管壁與土基表面吻合。3.7、頂進采用2臺300t/臺的液壓千斤頂作為主頂。頂進開始時，就緩慢進行，待各接觸部位密合后，再按正常速度頂進。頂進若發(fā)現(xiàn)有油路壓力突然增高，應(yīng)停止頂進，檢查原因經(jīng)過處理后方可繼續(xù)頂進，回鎬時，油路壓力不得過大，速度不得過快。挖出的土方要及時外運，及時頂進，使頂力限制在較小范圍內(nèi)。3.8安裝工具脹圈為了有利于導向，頂進的前數(shù)節(jié)管中，在接口處應(yīng)安裝內(nèi)脹圈，通過背楔或調(diào)整螺栓，使用脹圈與管壁緊成為一個剛體。脹圈一定要對正接口縫隙。安裝牢固，并在頂進中隨時檢查調(diào)整。3.9測量與校正a、測量在頂?shù)谝还?jié)管（工具管）時，以及在校正偏差過程中，測量間隔不應(yīng)超過300，保證管道入土的位置正確；管道進入土書面通知后的正常頂進，測量間隔不宜超過1000。中心測量：頂進長度在600范圍內(nèi)，可采用垂球拉線的方法進行測量。要求兩垂球的間距盡可能的拉大，用水平尺測量頭一節(jié)管前端的中心偏差。一次頂進超過600采用經(jīng)緯儀測量。高程測量：用水準儀及特制高程尺，根據(jù)工作坑內(nèi)設(shè)置的水準點，標高（設(shè)兩個），測頭一節(jié)管前端管內(nèi)底高程，以掌握頭一節(jié)管子的走向趁勢。測量后應(yīng)與工作坑內(nèi)另一水準點閉合。激光測量：用激光經(jīng)緯儀安裝在工作坑內(nèi)，并按照管線設(shè)計的坡度和方向調(diào)整好，同時在管內(nèi)裝上標示牌，當頂進的管道與設(shè)計位置一致時，激光點即射到標示牌中心，說明頂進質(zhì)量無偏差，否則應(yīng)根據(jù)偏差量進行校正。全段頂進完后，應(yīng)在每個管節(jié)接口處測量其中心位置和高程，有錯口時，應(yīng)測出錯口的高差。b、校正（糾偏）頂管誤差校正是逐步進行的，形成誤差后不可立即將已頂好的管子校正到位，應(yīng)緩緩進行，使管子逐漸得位，不能猛糾硬調(diào)，以防產(chǎn)生相反的結(jié)果。常用的方法有以下2種：超挖糾偏方法：偏差為1020時，可采用此方法，即在管子偏向的反側(cè)適當超挖，而在偏向側(cè)不超挖甚至留坎，形成阻力，使管子在頂進中向阻力小的超挖側(cè)偏向，逐漸回到設(shè)計位置。千斤頂糾偏法：方法基本與頂木糾偏法相同，只是在頂木上用小千斤頂強行將管慢慢移位校正。3.10管道內(nèi)輔助管道的輔設(shè)管內(nèi)的輔助管道設(shè)置于管道內(nèi)壁，用鋼架將其有序地固定在管壁上。a、通風設(shè)施：由于管道頂進距離長，埋置深度深，管道內(nèi)的空氣不新鮮，加上土體中會產(chǎn)生有害氣體，因此，必須設(shè)置供氣系統(tǒng)。通風設(shè)施用一臺柴油空壓機將壓縮空氣輸入