頂管頂力技術(shù)計算

南水北調(diào)濟南市市區(qū)續(xù)建配套工程東湖水庫輸水工程（三標(biāo)段）濟廣高速頂管技術(shù)指標(biāo)計算青島瑞源工程集團有限公司東湖水庫輸水工程輸水管線施工Ⅲ標(biāo)項目部20161010日目 錄一、工程簡介...........................................................................................................-1-二、施工方案...........................................................................................................-3-三、頂力計算...........................................................................................................-4-四、結(jié)論...................................................................................................................-8-一、工程簡介1、位置4車道高速路，現(xiàn)在正在實施拓寬工程，加寬至雙向8車道，路面高程約為28.40m。工程位置處道路兩側(cè)現(xiàn)狀為農(nóng)田，路基高度約為3.3m。濟廣高速頂管段管道樁號范圍為16+558-16+708，頂管長度為150m。管線與濟廣高速中心線交角為81.4°。頂管段管道中心線高程為18.20m。2、水文19.86—20.07m18.71m，位于地下水位以下。工程位置處現(xiàn)狀有現(xiàn)狀雨水管道等市政管線，但因該處為頂管施工，埋深較大，其他管線不影響頂管施工。3、地質(zhì)情況濟廣高速頂管穿越地層主要為⑤層壤土和⑥1層粘土，局部涉及到①1層壤土、②層輕壤土、②1層(裂隙)粘土、④層壤土和④1層粘土，地質(zhì)情況良好。①1層壤土(Q4al)：黃褐色，稍濕，可塑，局部硬塑，局部粉粒含量較高，ZK17ZK35ZK36ZK371.2~3.8m19.39~25.72m。②層輕壤土(Q4al)：黃褐色，稍濕~濕，干強度、韌性低，切面無光澤，搖震反應(yīng)輕微；該土層分布較連續(xù)，層厚0.6~4.8m，平均層厚1.96m。②1層(裂隙)粘土(Q4al)：黃褐色，局部淺灰色，稍濕~濕，可塑，可見發(fā)育2~5mm0.3~3.5m1.72m。④層壤土(Q4al)：淺灰色~灰色，局部灰褐色、黑灰色，飽和，可塑~軟塑，0.7~4.1m2.03m。④1層粘土(Q4al)~~局部硬塑，干強度、韌性高，切面有光澤，搖震反應(yīng)無；該土層分布不連續(xù)，層0.7~5.9m2.44m。⑤層壤土(Q4al)：黃褐色，局部淺灰褐色，飽和，可塑，局部偶見姜石，含5%0.5~5.0cm10cm，干強度、韌性中等，切面稍有光澤，搖震反應(yīng)無；該土層分布較連續(xù)，層厚0.9~4.9m2.38m7.64~20.19m。⑥1層粘土(Q4al)：黃褐色~褐黃色，飽和，可塑，局部硬塑，見姜石，含量5~10%1.5~4.0cm10cm，干強度、韌性高，切面有光DH2-11.2~5.0m，3.92m6.49~17.54m。4、輸水管線與濟廣高速交叉采用頂管穿越方式通過公路，設(shè)計頂管采用DN1600三級鋼筋混凝土管內(nèi)套DN1400螺旋鋼管頂管，具體位置見下表：表1 濟廣高速頂管與公路交叉情況表序序頂管長度 頂管深度套管管徑路基寬度樁號 穿越公路名稱 備注號 （m） （mm） （m）16+480-161濟廣高速公路20010.94Φ160045原設(shè)計+68016+558-162濟廣高速公路1509.72Φ160045調(diào)整后+7085、頂管高程設(shè)計：調(diào)整后進洞地面高程25.51米，管底高程17.4925.1117.4928.43米，17.49米。6、頂工作井的深度主要由設(shè)計管底高程決定，管外底高程加上基坑軌道及24.4016.70米。綜合頂管機具的尺寸及作業(yè)要求，頂進坑凈空尺寸定為16.0米（長）×8.5米（寬）×7.1米（深。78.5米（長）×6.0米（寬）×7.7（深。二、施工方案基本原理：頂管機在頂進過程中與它所處土層的地下水壓力和土壓力處于一種平衡狀PPa時，地面就會產(chǎn)生沉降。反Pp地面就會隆起。如果把頂管機土倉壓力值控制在Pa＜P＜Pp就能達到土壓平衡。一般常把控制土壓里P設(shè)置在靜止吐壓力P0±20KPa范圍之內(nèi)。頂管機與周圍土體的平衡是動態(tài)的，頂管機具有動態(tài)控制這種平衡的能力。三、頂力計算（一）管道允許頂力計算原設(shè)計頂進管道采用DN1600III級鋼筋混凝土管，壁厚160mm，內(nèi)套DN1400螺旋鋼管，壁厚12mm特加強級別，頂進DN1600鋼筋混凝土管，壁厚160mm，外徑1920mm。DN1650鋼筋混凝土管允許頂力計算公式：123F 0.5123de

fcApQd 5其中：F

，為混凝土管道允許頂力，單位N；deΦ1Φ2，偏心受壓強度提高系數(shù)，取1.05；Φ3，材料脆性系數(shù)，取0.85；Φ50.79；fcpa；32.4Ap，管道的最小有效傳力面積，單位mm2；884224=3.14*9602-3.14*8002γQd，頂力分享系數(shù)；取1.3。de經(jīng)過計算管道允許頂力計算F =11203600N=11204KN。de表3.1 管道允許頂力計算表鋼筋混凝土管鋼筋混凝土管(d=1600mm)計算公式Fde0.5 1 2 3f Ac p11203600Qd 5式中：Fde混凝土管道允許頂力N混凝土材料受壓強度折減系Φ10.9數(shù)Φ2偏心受壓強度提高系數(shù)1.05Φ3材料脆性系數(shù)0.85ΦΦ5混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整系數(shù)0.79fc混凝土受壓強度設(shè)計值paAp管道的最小有效傳力面積mm2γQd頂力分享系數(shù)1.3基本數(shù)值Φ10.9ApΦ21.0588422411204Φ30.85γQd=Φ50.791.31120fc32.4KNt（二）管道頂力計算+F管道頂力包括頂管機迎面阻力和頂進阻力，F(xiàn)=F+F1 211、頂進阻力F= DLf11 k其中：D1為管道外徑，取1.92m；L為管道設(shè)計頂進長度，設(shè)計150m；kf kN/m2；k其數(shù)值一般通過試驗確定，如果采用觸變泥漿減阻技術(shù)按下表選用鋼筋砼管3.0-5.05.0-8.08.0-11.011.0-16.0鋼管3.0-4.04.0-7.07.0-10.010.0-13.0土類粘性土粉土粉、細砂土土類粘性土粉土粉、細砂土中、粗砂土管材可直接取值3.0-5.0kN/m2，本工程取5.0kN/m2。經(jīng)過計算，頂進阻力F1=4521.6KN。2

D2 H4 g g g其中：D 頂管機外徑，取1.92m；g 18.45kN/m3；gH 9.72m。g經(jīng)過計算，迎面阻力F2=518.96KN。3、管道總頂力F=F1+F2=4521.6KN+518.96KN=5040.56KN=504.06t。表3.2 管道頂力計算表頂力計算頂力計算鋼筋混凝土管(d=1600mm)計算公式FDLf F21k5040.56式中：F總頂力標(biāo)準(zhǔn)值KND1管道外徑mL管道設(shè)計頂進長度mfk管道外壁和土的平均摩阻力kN/m2F2頂管機的迎面阻力kN基本數(shù)值D11.92L150fk5F2518.96F5041KN=504.0