顶管计算书

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第一章顶管顶力计算书........................................... 错误!未指定书签。

一、结构计算依据 .................................................. 错误!未指定书签。

二、1000直径管涵顶力计算.................................. 错误!未指定书签。

三、1200直径管涵顶力计算(参数取值采用1000直径管涵顶力计算) .................................................................................. 错误!未指定书签。

第二章工作井及接收井计算................................... 错误!未指定书签。

一、设计条件 .......................................................... 错误!未指定书签。

二、井壁水平框架的内力计算及结构配筋计算.... 错误!未指定书签。

三、抗浮验算 .......................................................... 错误!未指定书签。

四、地基承载力验算............................................... 错误!未指定书签。

顶管顶力、工作井及接收井计算书
第一章顶管顶力计算书 一、结构计算依据
1.1.国家现行的建筑结构设计规范、规程行业标准以及广东省及肇庆市建筑行业强制性标准规范、规程（给水排水管道工程施工及验收规范GB50268-2008）。

1.
2.工程性质为管线构筑物，兴建地点肇庆市端州区城西，管道埋深
3.028～7.426米。

1.3钢筋及砼强度等级取值： （1） 钢筋
HPB300级钢筋强度设计值fy=fy ′=270N/mm 2 HRB400级钢筋强度设计值fy=fy ′=360N/mm 2 （2） 三级混凝土管fc=23.1N/mm 2 1.4本工程地下水埋深为0.3～4.5m 。

二、1000直径管涵顶力计算 2.1.推力计算 管径D 1=1.0m 综合摩擦阻力根据 取f k =6kPa
管外周长S=3.14d=3.14×1.2=3.768m 顶入管总长度L=70m 管壁厚t=0.1m 土的重度3s m /kN 18=γ 管道覆土层厚度Hs=3.2m 顶管机迎面阻力65.1kN 2.3182.14
14
.34
2s s 2
g =⨯⨯⨯=
=
H D N F γπ
管线总顶力计算:F k 10f N L D F +=π=3.14×1.2×70×6+65.1=1647.66kN 钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力计算: 满足要求
三、1200直径管涵顶力计算(参数取值采用1000直径管涵顶力计算) 3.1.推力计算
管径D 1=1.2m
综合摩擦阻力f k =6kPa
管外周长S=3.14D=3.14×1.44=4.5216m 顶入管总长度L=85m 管壁厚t=0.12m 土的重度3s m /kN 18=γ 管道覆土层厚度Hs=7.426m 顶管机迎面阻力217.58kN 426.71844.14
14
.34
2s s 2g =⨯⨯⨯=
=
H D N F γπ
管线总顶力计算:F k 10f N L D F +=π=3.14×1.44×85×6+217.58=2523.596kN 钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力计算: 满足要求
第二章工作井及接收井计算 一、设计条件 1.1工程概况
本计算书为肇庆市端州区蓝带公司污水管网建设工程顶管工作井、接收井结构设计，工作井、接收井施工方法采用逆作法，即先进行四周外侧及井底的水泥搅拌桩施工,桩身达到设计强度后,再开挖基坑施工护壁成井。

基坑每开挖1m 深度土，现浇一节1m 圆形护壁。

本设计以最大深度工作井和最大深度接收井为控制设计。

已知：工作井设计地面标高：7.50m ，工作井井底标高：为-1.50m ，接收井设计地面标高：9.18m ，工作井井底标高：为-1.82m 。

拟定工作井尺寸：t=0.3m ，R=3.5m ，D=7.6m ，H=9.0m 拟定接收井尺寸：t=0.3m ，R=2.0m ，D=4.6m ，H=11.0m 1.2井身材料
混凝土：采用C25，2/9.11mm N f c =，2/27.1mm N f t =。

钢筋：钢筋直径d <10mm 时，采用HPB300钢筋，2270/y f N mm =；d ≥10mm 时，采用热轧钢筋HBR 400，2/360mm N f y =。

1.3地质资料
地质资料如下表1所示，地下水位高度为1.2m ，即工作井井外水位高度为6.
3m ，接收井井外水位高度为7.98m 。

表1土的物理力学指标
二、井壁水平框架的内力计算及结构配筋计算
将井壁简化成平面圆形闭合刚架计算，计算截面取井壁底部1米一段进行环向计算，不考虑四周搅拌桩支护的作用。

2.1工作井井壁内力计算及配筋 2.1.1按承载能力极限状态进行计算 2.1.1.1外力计算
（1）水土压力计算（考虑地下水作用）
井外侧地面堆载按215/d q KN m =考虑。

根据《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》CECS137-2002第6.2.3条，并假设同一标高的水平截条上沿井壁互成90°的两点土的内摩擦角相差±5°，计算区域井壁A 、B 点外侧水平向水土压力：
图2-1土压力分布示意图
井壁外侧水平向土压力采用郎金主动土压力计算值，地下水位以下土采用浮容重。

计算公式如下：
式中：d q —地面上堆载，取215/d q KN m =。

γ-
—土的容重加权平均值，地下水位以下土采用浮容重，那么有
1
.47.14.54.1)
106.17(1.4)104.18(7.1)105.17(4.5)105.17(2.05.172.1+++-⨯+-⨯+-⨯+-⨯+⨯=
γ=8.61kN/m 2
ϕ-
—土内摩擦角加权平均值，
c -
—土的粘聚力加权平均值，
z —所计算点离填土面的深度（m ）。

21.34kPa )2538.1145tg(33.202)2538.1145()tg 961.815(2=︒
+︒-︒⨯⨯-︒+︒-
︒⨯+=A E 37.7kPa
)2
538.1145tg(33.202)2538.1145()tg 961.815(2=︒
-︒-︒⨯⨯-︒-︒-︒⨯+=B E 井壁侧向水压力采用全部静水压力，即w w P z γ=，w γ为水的容重，取 103/KN mm 。

则kPa 78)2.19(10=-⨯=w P
则工作井井壁外侧水平向的水土压力为： 计算系数为：0.1646117
.12694.1461=-=-=
'A B P P ω 2.1.1.2井壁环向截面内力计算
截面上弯矩（井壁外侧受拉为正）： 截面上压力：
图2-2截面弯矩分布图
2.1.1.3结构配筋计算
按压弯构件进行强度配筋计算：
①保护层厚度为40mm ，设50s a mm =，mm mm a t h s 250503000=-=-= ②C25混凝土，HRB400钢筋，查表得52.0=b ξ
③初始偏心距79mm 0.079m 06.52017.410====
N M e 附加偏心距max(,20)2030
f t
e mm ==
④偏心距增大系数 143.31006.520300
10009.115.05.03
1＞⨯⨯⨯⨯==
N A f c ξ，取1.0 0
2 1.150.01l h
ξ=-⨯，取1.0 故04.1/1400112100=⎪⎭
⎫
⎝⎛+
=ξξηh l h e i ⑤确定混凝土受压区高度x 先按大偏心受压求：
m m 13025052.0 43.7mm 1000
9.111520060
0b 1=⨯=⨯⨯==
h b f N x c ξα＜，且2100s a mm <= 属于大偏心受压构件。

即按实际计算钢筋配置，内外钢筋选用HRB400φ18@200，顶环采用φ22加筋，实际配筋面积为21652.1mm =s A ;纵向按构造钢筋配置，选用φ16@200。

2.1.2按正常使用极限状态进行计算 2.1.2.1内力计算
截面上弯矩（井壁外侧受拉为正）： 截面上压力： 2.1.2.2结构配筋计算
按压弯构件进行强度配筋计算，控制裂缝宽度0.3mm 。

由《混凝土结构设计规范》第8.1.2条：
①混凝土采用C25，7.16=ck f ，78.1=tk f 钢筋采用HRB400，522.010/s E N mm =⨯ ②2150000mm 30010005.0=⨯⨯=te A
0.010.011014150000
1.1652te s te ＞===
A A ρ，取0.011014 ③偏心受压构件，求sk σ
1404.1/14001100＜=⎪⎭
⎫
⎝⎛+
=h l h e i s η，取1.0
mm
h e h z 98.15825017925012.087.012.087.02
020=⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-=⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-=偏心受压构件
④4.026.221
.31011014.078
.165.01.165
.01.1＜-=⨯⨯
-=-=sk
te tk
f σρψ，取0.4
⑤0.3m m 0.048m m max ＜=ω
故内外钢筋选用φ18@200。

工作井井壁配筋图见2-2所示。

2.2接收井井壁内力计算及配筋
同上“工作井井壁内力计算及配筋”计算方法相同，内力及配筋结构如下表2所示。

纵向按构造钢筋配置，选用φ16@200。

三、抗浮验算
3.1工作井抗浮验算
封底后，工作井抗浮验算时，工作井重除井壁重量外，背墙、井底底板及垫层重。

钢筋混凝土底板容重按3
26/KN mm 计，垫层填料按容重按18KN/mm 3，素砼容重按24KN/mm 3
井壁重：()N 1609.1244k 9265.38.314.3221=⨯⨯-⨯=G 背墙重：398.06kN 2631.152=⨯=G
底板重：200.018kN 2.0265.314.323=⨯⨯⨯=G
垫层重：1153.95kN 1185.314.35.0245.314.3224=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=G 总重：N 3361.1524k 4321=+++=G G G G G
浮力为：3264.6kN 2.7108.314.32
,=⨯⨯⨯=b k fw F
1.01.036.32641524
.3361,＞===
b
k
fw fw F G k ，抗浮能力满足要求。

3.2接收井抗浮验算
同上“工作井抗浮验算”计算方法，抗浮安全系数 1.01.02＞=fw k 。

抗浮能力满足要求。

四、地基承载力验算 4.1工作井地基承载力验算
工作井底面处砂质黏性土的地基承载力特征值为150kPa ，考虑地面和井底堆载作用，按215/d q KN m =计。

则有：
kPa 15013.89158.314.31524
.33612
＜=+⨯=
q ，地基承载力满足要求。

4.2接收井地基承载力验算
接收井底面处砂质黏性土的地基承载力特征值为150kPa ，考虑地面和井底
堆载作用，按215/d q KN m =计。

则有：kPa 15009.83＜
=q ，地基承载力满足要求。