附件一；顶力及后背计算书2.16

西安航天城四十万吨高品质水厂及配套官网工程基坑及顶管专项施工方案附件一：顶力及后背计算机械（土压）平衡法机械顶管推力的理论计算（GB50268-2008P78）1基本资料（1600机械-138.72米）设计信息顶推力规范《给水排水工程顶管技术规程》CECS246:2008截面形式圆形顶管机机型土压、泥水平衡式管道外径D1(m)1.688顶管机外径Dg(m)1.750顶进长度L(m)138.720土的重度γs(kN/m3)18.00平均摩阻力fk(kN/m2)4.00覆盖层厚度Hs(m)12.000管道类型钢管受压强度设计值(N/mm2)205.00有效传力面积Ap(m2)2.709分项系数γQd1.30受压强度折减系数φ10.90材料脆性系数φ30.85稳定系数φ40.452计算内容(1)顶推力计算(2)管材允许顶推力计算(3)顶推力验算3顶推力验算(1)顶推力计算按《给水排水工程顶管技术规程》计算。土压、泥水平衡式,顶管机迎面阻力:顶推力:(2)管材允许顶推力计算(3)顶推力验算F0=3.462×103kN<Fds=147.076×103kN满足根据以上计算，总推力需353.3T，因此我们选取400T作为设计依据，主顶油缸选用4台100T级油缸。根据现场情况与实际施工经验，采取注浆等减阻措施，满足顶力的要求。1基本资料（1600人工-45米）设计信息顶推力规范《给水排水工程顶管技术规程》CECS246:2008截面形式圆形顶管机机型机械式、人工挖掘式管道外径D1(m)1.688顶管机外径Dg(m)1.750顶进长度L(m)45.000刃口厚度t(m)0.280平均摩阻力fk(kN/m2)4.00挤压阻力R(kN/m2)350.00管道类型钢管受压强度设计值(N/mm2)205.00有效传力面积Ap(m2)2.709分项系数γQd1.30受压强度折减系数φ10.90材料脆性系数φ30.85稳定系数φ40.452计算内容(1)顶推力计算(2)管材允许顶推力计算(3)顶推力验算3顶推力验算(1)顶推力计算按《给水排水工程顶管技术规程》计算。机械式、人工挖掘式,顶管机迎面阻力:顶推力:(2)管材允许顶推力计算(3)顶推力验算F0=1.407×103kN<Fds=147.076×103kN满足根据以上计算，总推力需143T，因此我们选取200T作为设计依据，主顶油缸选用4台50T级油缸。根据现场情况与实际施工经验，采取注浆等减阻措施，满足顶力的要求。1基本资料（1600人工-83.38米）设计信息顶推力规范《给水排水工程顶管技术规程》CECS246:2008截面形式圆形顶管机机型机械式、人工挖掘式管道外径D1(m)1.688顶管机外径Dg(m)1.750顶进长度L(m)83.380刃口厚度t(m)0.280平均摩阻力fk(kN/m2)4.00挤压阻力R(kN/m2)350.00管道类型钢管受压强度设计值(N/mm2)205.00有效传力面积Ap(m2)2.709分项系数γQd1.30受压强度折减系数φ10.90材料脆性系数φ30.85稳定系数φ40.452计算内容(1)顶推力计算(2)管材允许顶推力计算(3)顶推力验算3顶推力验算(1)顶推力计算按《给水排水工程顶管技术规程》计算。机械式、人工挖掘式,顶管机迎面阻力:顶推力:(2)管材允许顶推力计算(3)顶推力验算F0=2.221×103kN<Fds=147.076×103kN满足根据以上计算，总推力需226.7T，因此我们选取300T作为设计依据，主顶油缸选用4台75T级油缸。根据现场情况与实际施工经验，采取注浆等减阻措施，满足顶力的要求。1基本资料（800人工-83.38米）设计信息顶推力规范《给水排水工程顶管技术规程》CECS246:2008截面形式圆形顶管机机型机械式、人工挖掘式管道外径D1(m)0.888顶管机外径Dg(m)0.950顶进长度L(m)83.380刃口厚度t(m)0.280平均摩阻力fk(kN/m2)4.00挤压阻力R(kN/m2)350.00管道类型钢管受压强度设计值(N/mm2)205.00有效传力面积Ap(m2)2.709分项系数γQd1.30受压强度折减系数φ10.90材料脆性系数φ30.85稳定系数φ40.452计算内容(1)顶推力计算(2)管材允许顶推力计算(3)顶推力验算3顶推力验算(1)顶推力计算按《给水排水工程顶管技术规程》计算。机械式、人工挖掘式,顶管机迎面阻力:顶推力:(2)管材允许顶推力计算(3)顶推力验算F0=1.137×103kN<Fds=147.076×103kN满足根据以上计算，总推力需116T，因此我们选取200T作为设计依据，主顶油缸选用4台50T级油缸。根据现场情况与实际施工经验，采取注浆等减阻措施，满足顶力的要求3.后背土体稳定计算（1）后背在顶力作用下，产生压缩，压缩方向与顶力作用方向一致。当停止顶进，顶力消失，压缩后背变形随之消失。这种弹性变形现象是正常的，顶管中，后背不应当破坏，产生不允许的压缩变形.（2）后背不允许出现上下或左右的不均匀压缩。否则，造成顶进偏差。为了保证顶进质量和施工安全，施工时应有后背的强度和刚度计算。（3）后背作为千斤顶的支撑结构，要有足够的强度和钢度，且压缩变形要均匀。所以应进行强度和稳定性计算。本工程采用混凝土墙和钢组合后背，这种后背安装方便.对于DN800管道在工作井及钢后靠间浇筑60cm厚钢筋砼后背（6×6.0m），配筋为φ20@150，混凝土采用C30商品混凝土。2块3×6m的钢后背（3cm厚钢板）；后背均设置入基底50cm。安装时应满足下列要求：使用千斤顶的着力中心高度不小于后背高度的1/3。后背土体稳定计算式：P≤FP/KFP-工作井后壁被动土压力强度P-后靠背最大承受压强K-工作井稳定系数（取1.2）KP=tg2(45°+Φ/2)γ-土的天然重度（取18.8kN/m3）KP-被动土压系数1.80H-工作井的高度12.6mB-后座墙宽度6.0mC-黄土的粘聚力（取35Kpa）Φ-土的内摩擦角（取20°）则：FP=1/2*γ*H2*KPFP=1/2*18.8*12.62*1.80=2686.22KpaFP/K=1280.67/1.2=2238.52Kpa)顶进后背压强计算P=12614.61/（6×6）=350.41Kpa由以上计算得知：P=350.41Kpa＜FP/K=2238.52Kpa，满足后背土体稳定性验算条件。按上式计算，工作井加固后土体稳定性能承受受力＞实际顶力，能满足要求。对于D1600管道在工作井及钢后靠间浇筑60cm厚钢筋砼后背（6×6.0m），配筋为φ20@150，混凝土采用C30商品混凝土。2块3×6m的钢后背（3cm厚钢板）；后背均设置入基底至少50cm。安装时应满足下列要求：使用千斤顶的着力中心高度不小于后背高度的1/3。后背土体稳定计算式：P≤FP/KFP-工作井后壁被动土压力强度P-后靠背最大承受压强K-工作井稳定系数（取1.2）KP=tg2(45°+Φ/2)γ-土的天然重度（取18.8kN/m3）KP-被动土压系数1.80H-工作井的高度12.6mB-后座墙宽度6.0mC-黄土的粘聚力（取35Kpa）Φ-土的内摩擦角（取20°）则：FP=1/2*γ*H2*KPFP=1/2