顶管施工计算书

1、*工程顶管施工计算书一、编制依据1、*工程施工图2、路桥施工计算手册 3、建筑结构荷载规范（GB50009-2001）4、给水排水工程结构设计手册5、室外排水设计规范(GB 50014-2006)(2011年版)6、混凝土结构设计规范GB 50010-2002二、工程概况工程名称：*工程工程地点：*本工程为*，位于*，西起物流基地*K1+875，沿拟建*两侧辅助车道设置（路面设计高程90.926103.627m）,接*沿平乐大道东侧终止于玉洞大道。管道总长7938m，管径0.4m1.0m。其中顶管部分管道长2887m，管径1.0m，管底标高为86.00080.335；共有工作井26座，接收井3

2、4座，工作井几接收井内径6000mm、壁厚5060cm，钢筋砼结构，砼等级C30。分布区域为：*北侧K1385K3+521段、平乐大道K3521K4+730段。三、地质根据勘察资料，道路沿线勘探深度范围内管线沿线分布的地层主要有：新近堆积人工堆填（Q4ml）素填土、植物沉积层（Q4pd）耕土，第四系晚更新统河流冲积（Q3al+pl）粉质黏土、含砾粉质黏土，第四系晚更新统残坡积（Q3el+dl）黏土和含砾黏土，下伏基岩为石炭系大塘阶（C1d）硅质岩等，现自上而下描述为：1、素填土（Q4ml）：暗红色、灰黄色、黄褐色，松散，稍湿湿，主要由黏性土组成，局部含少量砾石、植物根系等，土质不均，为新近堆积

3、填土，未经压实，未完成自重固结。该层分布于场地大部分地段，层厚0.505.60m，平均厚度1.79m。具高压缩性。2、素填土（Q4ml）：灰黄色、黄褐色，中密，稍湿湿，主要由碎石土组成，经碾压处理，为路基填土。该层分布于场地道路或在建道路上，层厚0.505.80m,平均厚度1.79m。具中压缩性。3、耕土（Q4pd）：灰色、灰褐色、黄褐色，松散，稍湿湿，主要由黏性土组成，含少量有机质和植物根系，其中分布于水田部分受水浸泡呈松软状。该层分布于管道沿线大部分地段，层厚0.201.80m，平均厚度0.61m。具高压缩性。4、粉质黏土（Q3al+pl）：灰黄、红黄、浅黄等色，湿饱和，可塑状为主，局部软

4、塑状，黏性中等，韧性一般，干强度中等，湿水具砂感，含少量铁锰质结核及其氧化物，局部夹薄层粉细砂及含少量粉土，土质不均。该层分布于管道沿线大部分地段，层顶埋深0.004.10m，层顶高程87.19106.79m，层底埋深0.9016.80m，层底高程83.54104.31m，层厚0.103.50m，平均层厚度2.31m。液性指数平均值L=0.38，压缩系数平均值1-2=0.20MPa-1。该层现场做标准贯入试验24段次，实测锤击数510击，平均锤击数=7.4击；经杆长校正后锤击数4.09.7击，修正后锤击数标准值 k=6.7击。具中压缩性。5、含砾粉质黏土（Q3al+pl）：棕黄、灰黄、黄褐等色

5、，硬塑状为主，局部少量可塑，黏性中等，韧性中等，干强度中等。砾石成分主要为强风化硅质岩、砂岩、石英等，砾石含量1545%不等，粒径以235mm为主，大者达100mm，亚圆形次棱角状，局部呈含黏性土碎石状，土质不均。该层分布于管道沿线局部地段，层顶埋深0.003.30m，层顶高程86.0694.64m，层底埋深1.008.20m，层底高程83.4691.94m，层厚1.007.50m，平均层厚2.95m。液性指数平均值L=0.11，压缩系数平均值1-2=0.16MPa-1。该层现场做标准贯入试验12段次，实测锤击数1113击，平均锤击数=12.5击；经杆长校正后锤击数10.513.0击，修正后锤

6、击数标准值 k=11.8击。现场做重型圆锥动力触探试验4.0m，经杆长校正后锤击数6.615.3击，修正后平均锤击数63.5=9.3击，修正后锤击数标准值63.5k=8.9击。具中压缩性。6、黏土（Q3el+dl）：暗红色、黄褐色，黑褐色，稍湿湿，硬塑状为主，局部少量可塑状。黏性好，韧性强，干强度高，湿水手感滑腻，无摇振反应，含少量铁锰质结核及其氧化物，局部地段夹薄层粉质黏土。该层在管道沿线均有分布，层顶埋深0.0018.70m，层顶高程70.29104.31m，层底埋深0.7027.50m，层底高程67.3196.79m，层厚0.4025.40m，平均层厚12.04m。液性指数平均值L=0.

7、14，压缩系数平均1-2=0.17MPa-1。该层现场做标准贯入试验159段次，实测锤击数917击，平均锤击数=12.3击；经杆长校正后锤击数714.50击，修正后锤击数标准值 k=10.2击。具中压缩性。7、含砾黏土（Q3el+dl）：灰黄色，黄褐色，黑褐色，褐红色，硬塑状，黏性较好，韧性较强，干强度较高。砾石含量不均，疏密不等，大多为散状，局部相对较集中呈窝状，孔壁不易坍塌。砾石含量545%不等，粒径以225mm为主，大者达40mm，棱角状。该层分布于管道沿线大部分地段，层顶埋深0.5022.10m，层顶高程68.4796.79m，层底埋深2.3026.90m，层底高程63.6792.97

8、m，层厚0.4016.20m，平均层厚5.96m。液性指数平均值L=0.10，压缩系数平均1-2=0.14MPa-1。该层现场做标准贯入试验15段次，实测锤击数1218击，平均锤击数=14.3击；经杆长校正后锤击数10.213.9击，修正后锤击数标准值 k=11.9击。现场做重型圆锥动力触探试验4.20m，经杆长校正后锤击数5.613.5击，修正后平均锤击数63.5=12.8击，修正后锤击数标准值63.5k=9.4击。具中压缩性。8、强风化硅质岩（C1d）：灰色、灰黄色，坚硬状，岩体风化程度较深，原岩结构模糊，多已风化呈含黏土角砾或碎石夹土状，冲击可缓慢钻进。岩芯易散，难取原状土芯。该层仅在Z

9、K37、ZK42、ZK47、ZK48、ZK50附近地段有分布，本次勘察深度范围内未揭穿，揭露层顶埋深15.4018.40m，层顶高程78.6482.85m，揭露层底埋深17.5019.80m，层底高程77.5481.15m，揭露层厚1.102.80m，揭露平均厚度1.90m。岩石按坚硬程度划分属“极软岩”，岩体主要结构面结合很差，散体状结构，完整程度为“极破碎”，岩体基本质量等级级。主要岩土参数建议值一览表岩土名称天然天 然天 然液 性天然快剪压缩基底承载力基及层号含水量密 度孔 隙比指 数内聚力内摩擦角模量摩擦系数本容许值w0eILCkkEs1-2fak%g/cm3kPa度（MPa）(kPa

10、)粉质黏土222.010.6540.3836.816.69.080.3180含砾粉质黏土212.030.6290.1151.818.110.390.3220黏土26.61.970.7550.1451.117.211.070.3220含砾黏土25.11.970.750.15618.213.070.3225硅质岩0.4380备注四、水文1、地表水本次勘察范围内管道沿线地表水主要为水田、水塘、水沟中的水体，勘察期间水深约0.201.50m，主要接受大气降水补给，水量大小受季节性影响较明显，水量较小，易于疏干。2、地下水根据钻探揭露，勘察期间管道沿线勘探深度范围内揭露两层地下水，分别为上层滞水、孔隙水

11、。上层滞水赋存于素填土、耕土中，孔隙水赋存于粉质黏土及含砾粉质黏土中，因两者间无相对隔水层，形成混合水。混合水主要接受大气降水、地表水的补给，其水位、水量、水质随补给来源、季节变化而变化，水位变化较大，水量中等。因沿线跨度较大，含水层分布不均，水位埋深变化较大，局部地段因含水层缺失而未形成统一水位。根据勘察期间实测水位资料，其稳定水位埋深0.204.20m不等，相应高程为86.5696.19。根据区域水文地质资料，年水位变化幅度1.003.00m。五、与顶管施工相关联的水文地质情况:本次顶管工作井、接收井垂直穿越素填土、耕土、粉质黏土、含砾粉质黏土、黏土（Q3el+dl）及含砾黏土等土层；顶管

12、主要穿越含砾粉质黏土、黏土（Q3el+dl）及含砾黏土等土层。六、顶管作业验算：1、顶管前工作井侧壁受力验算：（因工作井与接收井结构及尺寸一致，只对工作井验算）1.1验算说明：1.1.1 工作井尺寸：净尺寸长*宽=6.0m*4.5m，壁厚d=0.5-0.6m，取值0.5m1.1.2 工作井配筋情况：水平向为双层20II级钢筋，间距10cm，垂直向为双层20II级钢筋，间距20cm 1.1.3为便于计算且偏于安全，工作井四周荷载按1.5m堆土计算，自由水水位按1.0m高计算，井深按最大深度H=11m。取最底部1m井壁作为结构计算单元，计算模型简化为跨度L=6m、厚度h=0.5m、宽1m两端刚接的

13、梁结构。1.1.4工作井壁受力示意图 1.2计算单元荷载计算1.2.1自由水压力荷载q1=1/2*水* (h1-1)+ h1) =0.5*10*(1-1)+1)=5.0KN/m1.2.2主动土压力荷载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计算单元总荷载q=q1+q2=5.0+78.5=83.5 KN/m其中：q1- 计算单元侧自由水压力荷载

14、q2- 计算单元侧主动土压力荷载q- 计算单元侧压力荷载土=20KN/m3- 土的天然密度，参照地勘资料主要岩土参数建议值一览表H=11m- 工作井深度，取最大值h1=1m- 自由水水位h2=1.5m- 井周地表荷载按堆土1.5m计算Ka=tg2(45°-k/2)-主动土压力系数k=16.6°-土的内摩擦角，参照地勘资料主要岩土参数建议值一览表，取较小值16.6°Ck=36.8KPa-土的内聚力，取较小值，参照地勘资料主要岩土参数建议值一览表1.3计算模型： 1.4弯矩验算1.4.1最大弯矩：Mmax=1/12*q*L2=0.125*40.9*62=294.0KN

15、*mMmax-计算单元弯矩最大值q-计算单元侧压力荷载L=6m-计算单元跨度1.3.2井壁计算单元容许弯矩值：(顶管前C30砼强度按70%计算，取C20标准) 1.3.2.1计算说明 假设计算单元受拉区由钢筋承受拉力，受压区由砼的承受压力，根据计算单元受力平衡条件计算中轴位置x值。 1.3.2.2中轴x值及弯矩计算Ry*As1= fcm *S压 340*103*3.14*0.012*10=11*103*1.0*x x=0.097m在不考虑受拉区砼作用的情况下，计算单元弯矩值容许值为：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-计算单元容许弯矩值Ry=340MPa -II级钢筋抗拉强度设计值，参照路桥施工计算手册782页As1 -结构计算单元受剪钢筋截面积fcm=11MPa-C20砼（C30砼70%强度）的弯曲抗压强度设计值，参照路桥施工计算手册330页S压 -计算单元受压砼截面积1.4剪力验算：(顶管施工前井壁C30砼强度按70%计算，取C20标准)1.4.1最大剪力:Qmax=1/2*q*L=0.5*83.5*6.5=271.4KNQmax-计算单元剪力最大值q-计算单元侧压力荷载L=6.5m-计算单元跨度1.4.2井壁计算单元承受的容许剪力值：（因钢筋及砼无具

17、体抗剪强度标准值，按常规：钢筋抗剪取抗拉强度的75%，砼抗剪取抗拉强度的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- 计算单元容许剪力值Ry=340MPa -II级钢筋抗拉强度设计值，参照路桥施工计算手册782页As2 -结构计算单元受剪钢筋截面积ft1=1.1MPa- C20砼（C30砼70%强度）的弯曲抗拉强度设计值，参照路桥施工计算手册330页S剪 -结构计算单元受剪砼截面积1.5挠度验算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-计算单元挠度最大值q-计算单元侧压力荷载L=6.5m-计算单元跨度E=3.0*104MPa-C30砼弹性模量I-计算单元截面惯性矩I=1/12*B*h3=1/12*1.0*0.53=0.01042m4B=1m-计算单元宽度h=0.5m-计算单元高度1.6抗裂缝验算 因工作井为临时结构，在满足弯矩及剪力的要求下，不作抗裂缝验算。2、顶管时受力验算2.1验算说明：2.1.1 工作井尺寸：净尺寸长*宽=6.0m*4.5m，壁厚d=0.5-0.6m，取值0.5

19、m2.1.2 工作井配筋情况：水平向为双层20II级钢筋，间距10cm，垂直向为双层20II级钢筋，间距20cm 2.1.3顶背尺寸：宽*高*厚=2.993m*3.5m*1.0m，C30砼。2.2顶背受力验算2.2.1顶管施工顶力计算 F=K1*D*L*fk=1.3*3.14*1.2*60*5=1470.0KNF-顶管施工所需最大顶力K1=1.3-顶力储备系数D=1.2m-管道外径L=60m-顶管顶进最大长度fk=5KN/m2-顶管顶进时侧壁与周边土的摩阻力，取值5KN/m22.2.2顶管施工时顶背处被动土压力荷载计算（安全起见，不计工作井周边地面荷载、水侧压力及工作井与井底间摩阻力）q=1/2*土*（H-3.5/2）*3.5*Kp+2*CK*3.5