頂管坑支護設計及計算

1、明溝污水截流工程頂管工作井施工方案16工作坑開挖頂管坑支護設計及計算1.頂管坑支護設計頂管坑結(jié)構(gòu)尺寸（長X寬二lx B）：主干線（D1500頂管坑8m 5m施工 中頂管坑結(jié)構(gòu)尺寸根居檢查井的類型調(diào)節(jié) 開坑尺寸來滿足頂進需要，開挖前，根據(jù)頂 坑的管內(nèi)底標高，考慮導軌高度、頂管坑底 板厚度等計算出頂管坑實際槽底標高（H）。頂管坑采用C25鋼筋砼厚度30cm.在工 作井、接收井分別設置 4 口大口徑降水井進行 降水，深度15m,降水時間30天，保證施工時工 作面無水。根頂管坑上部設鎖口圈梁，圈梁寬 800mm 高500mm圈梁采用1620為主筋，8200箍筋，混凝土強度等級C25為了頂管工作坑下部鋼

2、架能與鎖口圈梁連接，鎖 口圈梁向下預留鋼筋接頭，方法是在槽底向下打孔，插入800mm長© 20鋼筋, 間距1000mm預留鋼筋錨入鎖口長度不小 于400mm坑壁采用格柵掛鋼筋網(wǎng)片倒掛逆作法，分層開挖，分層錨噴混凝土進行支護，結(jié)構(gòu)厚度為250mm格柵每750mn設一道，并在坑底設一道格柵。豎向用 20鋼筋連接（采用搭接 焊），間距為1m鋼格柵主筋采用20、 每斷面4根，每榀鋼格柵縱筋與橫筋之間 采用波浪型連接。沿鋼格柵內(nèi)側(cè)主筋外緣 滿鋪610（鋼筋網(wǎng)片，并與主筋焊接成 一體。豎井施工中應沿豎井壁設置“土釘” 長1.5 m的20錨桿，呈梅花狀布置， 間隔1.5 m，并在噴射混凝土前與網(wǎng)片

3、及 鋼格柵焊接牢固，以滿足結(jié)構(gòu)整體受力的 要求，注意各網(wǎng)片相互搭接坑底要設一 道鋼格柵，本工程噴射混凝土設計強度 等級為C20,中粗砂、豆石（粒徑在0.5 1.0cm）配比為水泥（PO32.5）砂子 豆石= 122,速凝劑摻量為水泥重量的5%水泥、砂子豆石和速凝劑采用人工攪 拌，混合料要隨拌隨用，不摻速凝劑的干料其存放時間不應超過45分鐘，噴射作業(yè)應分層，分片分段依次進行，噴射順序應自上向下，沿水平方向螺旋 式移動，回旋直徑應為300mn左右，一圈壓半圈，一次噴射厚度不得大于100mm, 分三層噴滿，每次噴1m，不得在一處堆積，要求噴射密實不得露筋，錨噴厚 度不得小于250mm厚。噴射前必須穿

4、雨衣，帶膠皮手套，戴防護眼鏡和防塵 口罩，噴射前必須檢查設備，材料是否 齊全完好。噴射時管道不準有死彎，非操 作人員不得在附近停留，噴槍在任何情 況下嚴禁對人。噴射機司機必須做到開 始時先送風，再開機，再供料，結(jié)束時 應待料噴完后再關風。向噴射機供料應 連續(xù)均勻，機器正常運轉(zhuǎn)時，料具內(nèi)應保持有足夠的料，噴射機的工作風壓滿足噴頭處的壓力在O.IMpa左右，噴射作業(yè)完畢或因故中斷時必須把噴射機和運料管內(nèi)的積料清理干凈。噴射時施 工操作遵守以下規(guī)定：噴射時經(jīng)常保持噴頭有良好的工作性能；噴頭與受噴 面保持垂直，保持在0.61.0m的距離，噴射混凝土時需控制好水灰比，保 持混凝土表面平整，每次開挖噴射混

5、凝土前，應將前次噴射混凝土的接茬部 位鑿毛，清除表面粘附的泥土，以保障接茬處混凝土的密實。頂管坑設置130a工字鋼環(huán)撐一道，位置在坑口下2.5m處，八字斜撐四角 滿布與環(huán)撐滿焊。工作井施工完畢比后，澆筑C30鋼筋砼靠背墻，高3m埋入底板1m厚 0.75m,寬 4nr。（錨噴混凝土頂管工作坑圈梁詳見下圖：錨噴混凝土頂管工作坑結(jié)構(gòu)平 剖面圖、格柵配筋圖）。B=4500R5/=LpP幾45度角/斜撐長3米，"八"字角度為45度 與環(huán)撐接點滿焊QQN 度厚 土凝混噴圖意示面剖平構(gòu)結(jié)井作工管頂土凝混噴錨工字鋼導軌l303m單位：mm豎井結(jié)構(gòu)剖面施工圖I蹬筋柵格配筋圖O柵格鋼架展開圖蹬

6、筋柵格斷面柵格鋼架間距0.5m,長度2n; 鋼架之間采用波浪形連接； 縱向連接筋|20，間距im內(nèi)層放置 鋼筋網(wǎng)|6,100"00，內(nèi)外層放置。柵格鋼架圖2.頂管坑支護計算計算模型的建立對于鋼筋混凝土格柵梁和工字鋼環(huán)撐的驗算采用1/2分擔法，即每道梁或撐承擔其控制范圍內(nèi)土壓力的作用。其中對鋼筋混凝土格柵梁假定為兩端固定，工字鋼環(huán)撐梁為四支點連續(xù)梁。1）鋼筋混凝土格柵梁配筋及結(jié)構(gòu)尺寸抗彎性驗算：本工作坑-5.5m至-6.5m的位置為頂管坑后背承受壓力最大的部位，因此該范圍的鋼筋混凝土格柵是計算檢驗的重點。故選取-6m位置，格柵層高為b=0.24m的鋼筋混凝土格柵梁進行計算： -6m位置

7、的主動土壓力為：_ . 2 1= YHtg 45'-2Ctg1452丿1 2丿2 （ « 40 （ a 40 2=20 匯6 匯tg 45 i2 燈3.18 漢 tg 45 i = 13.756KN /mI 2丿I 2丿鋼筋混凝土格柵梁所受均布載荷為：q 二 ea h =13.756 0.24 = 3.301KN / m鋼筋混凝土格柵梁實際承受最大彎距為：max丄ql2 二丄 3.301 9.62 =12.676KN m2424l格柵（頂管工作坑）的長度=9.6m鋼筋混凝土格柵最大計算彎距為（正截面受彎承載力計算模型）Mfcmbx h0 - x/2fyA 0 - as 二 6

8、9.94kN m2式中:cm=9.6N/mm混凝土強度設計值c20；（按混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范(GB50010-2000)fy = fy =300N / mm鋼筋抗拉（壓）強度設計值；（按混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范（GB50010-2000）95 受壓格柵主筋至錨噴墻表距離；h° 格柵截面有效高度（格柵受拉筋至土層距離）b格柵截面的寬度（格柵縱筋豎直間距 +20mm；rp ugnrAs受拉區(qū)鋼筋截面面積（2根）;X混凝土受壓區(qū)高度；b = 220 20 = 240mmhb =200 25 10 = 235mmas = 25 10 = 35mmA = AS =2 3.14 102 = 628mm2

9、x = 2as 二 70mm鋼筋混凝土格柵梁配筋及結(jié)構(gòu)尺寸符合抗彎要求。2）鋼筋混凝土格柵梁配筋及結(jié)構(gòu)尺寸變形驗算：鋼筋混凝土格柵梁所受最大變形（受彎構(gòu)件撓度驗算模型）為:_ 3.301 103 9.64384BS 一 384 6.95 1061l=0.01m I ： l960250鋼筋混凝土格柵梁配筋及結(jié)構(gòu)尺寸符合變形要求。其中：鋼筋混凝土格柵梁（受彎構(gòu)件）短期剛度:Bs2EsAsho1.15-0.26aE ?1 3.5 f2 105 628 23521.15 0.58 0.26 7.1 0.0111 3.5 0.74=6.95Mpa式中：52Es =2.0 10 N/mm 鋼筋彈性模量裂縫

10、間縱向鋼筋應變不均勻系數(shù) -1.10.65ftk= 1.10.65 1.780.013 172.40.58鋼筋與混凝土的彈性模量的比值aE2 10542.8 10sk縱向受拉鋼筋配筋率:628mm2bh°240mm 235mm= 0.011受拉翼緣面積與腹板有效面積的比值:200= 0.74270有效受拉混凝土截面面積的縱向受拉鋼筋配筋率628200 240= 0.013按載荷短期效應組合計算的鋼筋混凝土構(gòu)件縱向受拉鋼筋的應力的等效應力-skMk0.87h0 As22.13kN m20.87 235mm 628mm= 172.4Mpa3）工字鋼環(huán)撐梁計算工字鋼環(huán)撐梁為四支點連續(xù)梁，梁

11、長9m。-2.5m位置土壓力為：ea =Htg . 45 - 一 | 一 2Ctg 45 一 一 |a I 2丿仏 2丿=20 匯 2.5 漢 tg2U5： 空 i2匯13.18 漢 tg 4-4K 1.4KN /m2I2丿l2丿工字鋼環(huán)撐梁所受最大均布載荷為：2.5m 位置：q = ea h=1.4 0.3 =0.42KN/m工字鋼環(huán)撐梁所受最大彎距為：-2.5m 位置：M max =0.14qh2 =0.14 0.42 92 -4.76KN mI 30工字鋼的抗彎截面系數(shù)：Wz = 472.3cm3校核工字鋼環(huán)撐梁的正應力強度：-4m 位置：二max = 26.84Mpa _ 1:.丄 1

12、60MpaWz滿足正應力強度條件。二、安全技術措施施工前應制定安全技術防護措施，并對頂管工程的作業(yè)人員進行安全技 術操作培訓學習后，方可進行施工。要有詳細的安全交底單，一式三份，施 工員、安全員、施工隊三方簽字有效。一）工作坑1） 開挖工作坑土方前應按安全技術交底要求了解地下管線、人防等構(gòu)筑 物的情況，按要求坑探，掌握管線、構(gòu)筑物的具體位置。作業(yè)中應避開管線 和構(gòu)筑物。2）開挖工作坑土方作業(yè)前必須檢查工作坑周圍場地，場地應符合排管、 運管、吊運、出土、排水、防汛的安全要求。3）分層開挖并及時分層支撐。支撐前必須檢查坑壁土體的穩(wěn)定性，確認 安全。4） 工作坑必須按安全技術交底要求安裝支撐。安裝工作坑支撐時必須設 專人指揮。工作坑四壁支撐框架必須牢固，支撐結(jié)構(gòu)必須符合安全技術交底 的要求。前方管口可拆卸支撐板必須使用整板。5）頂管工作坑支撐時，鋼梁下料長度應準確，水平撐的四腳不得有空隙， 如因鋼梁的長度不夠時，