頂管施工計算書

1、*工程頂管施工計算書一、編制依據1、*工程施工圖2、路橋施工計算手冊 3、建筑結構荷載規(guī)范（GB50009-2001）4、給水排水工程結構設計手冊5、室外排水設計規(guī)范(GB 50014-2006)(2011年版)6、混凝土結構設計規(guī)范GB 50010-2002二、工程概況工程名稱：*工程工程地點：*本工程為*，位于*，西起物流基地*K1+875，沿擬建*兩側輔助車道設置（路面設計高程90.926103.627m）,接*沿平樂大道東側終止于玉洞大道。管道總長7938m，管徑0.4m1.0m。其中頂管部分管道長2887m，管徑1.0m，管底標高為86.00080.335；共有工作井26座，接收井3

2、4座，工作井幾接收井內徑6000mm、壁厚5060cm，鋼筋砼結構，砼等級C30。分布區(qū)域為：*北側K1385K3+521段、平樂大道K3521K4+730段。三、地質根據勘察資料，道路沿線勘探深度范圍內管線沿線分布的地層主要有：新近堆積人工堆填（Q4ml）素填土、植物沉積層（Q4pd）耕土，第四系晚更新統(tǒng)河流沖積（Q3al+pl）粉質黏土、含礫粉質黏土，第四系晚更新統(tǒng)殘坡積（Q3el+dl）黏土和含礫黏土，下伏基巖為石炭系大塘階（C1d）硅質巖等，現自上而下描述為：1、素填土（Q4ml）：暗紅色、灰黃色、黃褐色，松散，稍濕濕，主要由黏性土組成，局部含少量礫石、植物根系等，土質不均，為新近堆積

3、填土，未經壓實，未完成自重固結。該層分布于場地大部分地段，層厚0.505.60m，平均厚度1.79m。具高壓縮性。2、素填土（Q4ml）：灰黃色、黃褐色，中密，稍濕濕，主要由碎石土組成，經碾壓處理，為路基填土。該層分布于場地道路或在建道路上，層厚0.505.80m,平均厚度1.79m。具中壓縮性。3、耕土（Q4pd）：灰色、灰褐色、黃褐色，松散，稍濕濕，主要由黏性土組成，含少量有機質和植物根系，其中分布于水田部分受水浸泡呈松軟狀。該層分布于管道沿線大部分地段，層厚0.201.80m，平均厚度0.61m。具高壓縮性。4、粉質黏土（Q3al+pl）：灰黃、紅黃、淺黃等色，濕飽和，可塑狀為主，局部軟

4、塑狀，黏性中等，韌性一般，干強度中等，濕水具砂感，含少量鐵錳質結核及其氧化物，局部夾薄層粉細砂及含少量粉土，土質不均。該層分布于管道沿線大部分地段，層頂埋深0.004.10m，層頂高程87.19106.79m，層底埋深0.9016.80m，層底高程83.54104.31m，層厚0.103.50m，平均層厚度2.31m。液性指數平均值L=0.38，壓縮系數平均值1-2=0.20MPa-1。該層現場做標準貫入試驗24段次，實測錘擊數510擊，平均錘擊數=7.4擊；經桿長校正后錘擊數4.09.7擊，修正后錘擊數標準值 k=6.7擊。具中壓縮性。5、含礫粉質黏土（Q3al+pl）：棕黃、灰黃、黃褐等色

5、，硬塑狀為主，局部少量可塑，黏性中等，韌性中等，干強度中等。礫石成分主要為強風化硅質巖、砂巖、石英等，礫石含量1545%不等，粒徑以235mm為主，大者達100mm，亞圓形次棱角狀，局部呈含黏性土碎石狀，土質不均。該層分布于管道沿線局部地段，層頂埋深0.003.30m，層頂高程86.0694.64m，層底埋深1.008.20m，層底高程83.4691.94m，層厚1.007.50m，平均層厚2.95m。液性指數平均值L=0.11，壓縮系數平均值1-2=0.16MPa-1。該層現場做標準貫入試驗12段次，實測錘擊數1113擊，平均錘擊數=12.5擊；經桿長校正后錘擊數10.513.0擊，修正后錘

6、擊數標準值 k=11.8擊。現場做重型圓錐動力觸探試驗4.0m，經桿長校正后錘擊數6.615.3擊，修正后平均錘擊數63.5=9.3擊，修正后錘擊數標準值63.5k=8.9擊。具中壓縮性。6、黏土（Q3el+dl）：暗紅色、黃褐色，黑褐色，稍濕濕，硬塑狀為主，局部少量可塑狀。黏性好，韌性強，干強度高，濕水手感滑膩，無搖振反應，含少量鐵錳質結核及其氧化物，局部地段夾薄層粉質黏土。該層在管道沿線均有分布，層頂埋深0.0018.70m，層頂高程70.29104.31m，層底埋深0.7027.50m，層底高程67.3196.79m，層厚0.4025.40m，平均層厚12.04m。液性指數平均值L=0.

7、14，壓縮系數平均1-2=0.17MPa-1。該層現場做標準貫入試驗159段次，實測錘擊數917擊，平均錘擊數=12.3擊；經桿長校正后錘擊數714.50擊，修正后錘擊數標準值 k=10.2擊。具中壓縮性。7、含礫黏土（Q3el+dl）：灰黃色，黃褐色，黑褐色，褐紅色，硬塑狀，黏性較好，韌性較強，干強度較高。礫石含量不均，疏密不等，大多為散狀，局部相對較集中呈窩狀，孔壁不易坍塌。礫石含量545%不等，粒徑以225mm為主，大者達40mm，棱角狀。該層分布于管道沿線大部分地段，層頂埋深0.5022.10m，層頂高程68.4796.79m，層底埋深2.3026.90m，層底高程63.6792.97

8、m，層厚0.4016.20m，平均層厚5.96m。液性指數平均值L=0.10，壓縮系數平均1-2=0.14MPa-1。該層現場做標準貫入試驗15段次，實測錘擊數1218擊，平均錘擊數=14.3擊；經桿長校正后錘擊數10.213.9擊，修正后錘擊數標準值 k=11.9擊。現場做重型圓錐動力觸探試驗4.20m，經桿長校正后錘擊數5.613.5擊，修正后平均錘擊數63.5=12.8擊，修正后錘擊數標準值63.5k=9.4擊。具中壓縮性。8、強風化硅質巖（C1d）：灰色、灰黃色，堅硬狀，巖體風化程度較深，原巖結構模糊，多已風化呈含黏土角礫或碎石夾土狀，沖擊可緩慢鉆進。巖芯易散，難取原狀土芯。該層僅在Z

9、K37、ZK42、ZK47、ZK48、ZK50附近地段有分布，本次勘察深度范圍內未揭穿，揭露層頂埋深15.4018.40m，層頂高程78.6482.85m，揭露層底埋深17.5019.80m，層底高程77.5481.15m，揭露層厚1.102.80m，揭露平均厚度1.90m。巖石按堅硬程度劃分屬“極軟巖”，巖體主要結構面結合很差，散體狀結構，完整程度為“極破碎”，巖體基本質量等級級。主要巖土參數建議值一覽表巖土名稱天然天 然天 然液 性天然快剪壓縮基底承載力基及層號含水量密 度孔 隙比指 數內聚力內摩擦角模量摩擦系數本容許值w0eILCkkEs1-2fak%g/cm3kPa度（MPa）(kPa

10、)粉質黏土222.010.6540.3836.816.69.080.3180含礫粉質黏土212.030.6290.1151.818.110.390.3220黏土26.61.970.7550.1451.117.211.070.3220含礫黏土25.11.970.750.15618.213.070.3225硅質巖0.4380備注四、水文1、地表水本次勘察范圍內管道沿線地表水主要為水田、水塘、水溝中的水體，勘察期間水深約0.201.50m，主要接受大氣降水補給，水量大小受季節(jié)性影響較明顯，水量較小，易于疏干。2、地下水根據鉆探揭露，勘察期間管道沿線勘探深度范圍內揭露兩層地下水，分別為上層滯水、孔隙水

11、。上層滯水賦存于素填土、耕土中，孔隙水賦存于粉質黏土及含礫粉質黏土中，因兩者間無相對隔水層，形成混合水?；旌纤饕邮艽髿饨邓?、地表水的補給，其水位、水量、水質隨補給來源、季節(jié)變化而變化，水位變化較大，水量中等。因沿線跨度較大，含水層分布不均，水位埋深變化較大，局部地段因含水層缺失而未形成統(tǒng)一水位。根據勘察期間實測水位資料，其穩(wěn)定水位埋深0.204.20m不等，相應高程為86.5696.19。根據區(qū)域水文地質資料，年水位變化幅度1.003.00m。五、與頂管施工相關聯的水文地質情況:本次頂管工作井、接收井垂直穿越素填土、耕土、粉質黏土、含礫粉質黏土、黏土（Q3el+dl）及含礫黏土等土層；頂管

12、主要穿越含礫粉質黏土、黏土（Q3el+dl）及含礫黏土等土層。六、頂管作業(yè)驗算：1、頂管前工作井側壁受力驗算：（因工作井與接收井結構及尺寸一致，只對工作井驗算）1.1驗算說明：1.1.1 工作井尺寸：凈尺寸長*寬=6.0m*4.5m，壁厚d=0.5-0.6m，取值0.5m1.1.2 工作井配筋情況：水平向為雙層20II級鋼筋，間距10cm，垂直向為雙層20II級鋼筋，間距20cm 1.1.3為便于計算且偏于安全，工作井四周荷載按1.5m堆土計算，自由水水位按1.0m高計算，井深按最大深度H=11m。取最底部1m井壁作為結構計算單元，計算模型簡化為跨度L=6m、厚度h=0.5m、寬1m兩端剛接的

13、梁結構。1.1.4工作井壁受力示意圖 1.2計算單元荷載計算1.2.1自由水壓力荷載q1=1/2*水* (h1-1)+ h1) =0.5*10*(1-1)+1)=5.0KN/m1.2.2主動土壓力荷載q2=1/2*土* (H+1.5-1)+(H+1.5) *Ka - 2*CK*Ka =0.5*20*(11+1.5-1)+(11+1.5) tg2(45°-16.6°/2)- 2*36.8* tg (45°-16.6°/2) = 78.5KN/m1.2.2計算單元總荷載q=q1+q2=5.0+78.5=83.5 KN/m其中：q1- 計算單元側自由水壓力荷載

14、q2- 計算單元側主動土壓力荷載q- 計算單元側壓力荷載土=20KN/m3- 土的天然密度，參照地勘資料主要巖土參數建議值一覽表H=11m- 工作井深度，取最大值h1=1m- 自由水水位h2=1.5m- 井周地表荷載按堆土1.5m計算Ka=tg2(45°-k/2)-主動土壓力系數k=16.6°-土的內摩擦角，參照地勘資料主要巖土參數建議值一覽表，取較小值16.6°Ck=36.8KPa-土的內聚力，取較小值，參照地勘資料主要巖土參數建議值一覽表1.3計算模型： 1.4彎矩驗算1.4.1最大彎矩：Mmax=1/12*q*L2=0.125*40.9*62=294.0KN

15、*mMmax-計算單元彎矩最大值q-計算單元側壓力荷載L=6m-計算單元跨度1.3.2井壁計算單元容許彎矩值：(頂管前C30砼強度按70%計算，取C20標準) 1.3.2.1計算說明 假設計算單元受拉區(qū)由鋼筋承受拉力，受壓區(qū)由砼的承受壓力，根據計算單元受力平衡條件計算中軸位置x值。 1.3.2.2中軸x值及彎矩計算Ry*As1= fcm *S壓 340*103*3.14*0.012*10=11*103*1.0*x x=0.097m在不考慮受拉區(qū)砼作用的情況下，計算單元彎矩值容許值為：M= Ry*As1 *（）=340*103*3.14*0.012*10*（0.5-0.05-0.097）=376

16、.9KN*mMmax=294.0KN*m，安全。M-計算單元容許彎矩值Ry=340MPa -II級鋼筋抗拉強度設計值，參照路橋施工計算手冊782頁As1 -結構計算單元受剪鋼筋截面積fcm=11MPa-C20砼（C30砼70%強度）的彎曲抗壓強度設計值，參照路橋施工計算手冊330頁S壓 -計算單元受壓砼截面積1.4剪力驗算：(頂管施工前井壁C30砼強度按70%計算，取C20標準)1.4.1最大剪力:Qmax=1/2*q*L=0.5*83.5*6.5=271.4KNQmax-計算單元剪力最大值q-計算單元側壓力荷載L=6.5m-計算單元跨度1.4.2井壁計算單元承受的容許剪力值：（因鋼筋及砼無具

17、體抗剪強度標準值，按常規(guī)：鋼筋抗剪取抗拉強度的75%，砼抗剪取抗拉強度的50%）Q= Ry*0.75 * As2 + ft1*0.5*S剪=340*103*0.75*3.14*0.012*10+1.1*103*0.5*1.0*0.5=1075.7KNQmax=271.4KN，安全。Q- 計算單元容許剪力值Ry=340MPa -II級鋼筋抗拉強度設計值，參照路橋施工計算手冊782頁As2 -結構計算單元受剪鋼筋截面積ft1=1.1MPa- C20砼（C30砼70%強度）的彎曲抗拉強度設計值，參照路橋施工計算手冊330頁S剪 -結構計算單元受剪砼截面積1.5撓度驗算fmax=qL4/(384EI)

18、=83.5*103*6.54/(384*3.0*104*106*0.01042)=1.24mm<L/400=16.3mm,安全。fmax-計算單元撓度最大值q-計算單元側壓力荷載L=6.5m-計算單元跨度E=3.0*104MPa-C30砼彈性模量I-計算單元截面慣性矩I=1/12*B*h3=1/12*1.0*0.53=0.01042m4B=1m-計算單元寬度h=0.5m-計算單元高度1.6抗裂縫驗算 因工作井為臨時結構，在滿足彎矩及剪力的要求下，不作抗裂縫驗算。2、頂管時受力驗算2.1驗算說明：2.1.1 工作井尺寸：凈尺寸長*寬=6.0m*4.5m，壁厚d=0.5-0.6m，取值0.5

19、m2.1.2 工作井配筋情況：水平向為雙層20II級鋼筋，間距10cm，垂直向為雙層20II級鋼筋，間距20cm 2.1.3頂背尺寸：寬*高*厚=2.993m*3.5m*1.0m，C30砼。2.2頂背受力驗算2.2.1頂管施工頂力計算 F=K1*D*L*fk=1.3*3.14*1.2*60*5=1470.0KNF-頂管施工所需最大頂力K1=1.3-頂力儲備系數D=1.2m-管道外徑L=60m-頂管頂進最大長度fk=5KN/m2-頂管頂進時側壁與周邊土的摩阻力，取值5KN/m22.2.2頂管施工時頂背處被動土壓力荷載計算（安全起見，不計工作井周邊地面荷載、水側壓力及工作井與井底間摩阻力）q=1/2*土*（H-3.5/2）*3.5*Kp+2*CK*3.5