顶管、沉井结构计算书(详细)

XXXX路及其配套设施建设项目（排水工程）工作井（沉井）结构计算书

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XXXXX设计建设有限公司

二○一二年X月

1目录

1 目录 (2)

1.1 工程概况 (3)

1.2 结构计算依据 (3)

1.3 顶管概况 (3)

1.4 顶管工作井、接收井尺寸 (3)

1.5 1000mm管顶力计算 (4)

1.5.1 推力计算 (4)

1.5.2 壁板后土抗力计算： (4)

1.5.3 后背土体的稳定计算： (5)

1.6 工作井（沉井）下沉及结构计算 (5)

1.6.1 基础资料： (5)

1.6.2 下沉计算： (5)

1.6.3 下沉稳定计算： (6)

1.6.4 抗浮稳定计算(沉井下沉到设计标高浇注底板后)： (6)

1.6.5 刃脚计算： (6)

1.6.6 沉井竖向计算： (7)

1.6.7 井壁内力计算：(理正结构工具箱计算) (9)

1.6.8 底板内力计算：(理正结构工具箱计算) (14)

1.7 接收井（沉井）下沉及结构计算 (15)

1.7.1 基础资料： (15)

1.7.2 下沉计算： (16)

1.7.3 下沉稳定计算： (16)

1.7.4 抗浮稳定计算(沉井下沉到设计标高浇注底板后)： (16)

1.7.5 刃脚计算： (16)

1.7.6 沉井竖向计算 (17)

1.7.7 井壁内力计算：(理正结构工具箱计算) (18)

1.7.8 底板内力计算：(理正结构工具箱计算) (24)

1.1工程概况

本工程污水管道起于XXX污水接入位置，沿XX快速路布设，汇入XXX路西侧的XX污水第一处理厂进场干管，长约1Km。主要解决包括XXXXX地块等的污水排放，管道布设位置距道路中线7.9m,为了不影响XX路的交通，W24~W26段采用顶管穿越XXX路。

1.2结构计算依据

1、测量资料、污水管道平面、纵断面设计图；

2 、地勘资料（XXXX工程地质勘察队 2010年10月29日）；

3、《室外排水设计规范》GB50014-2006；

4 、《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）；

5 、《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332-2002）；

6 、《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）；

7 、《市政排水管道工程及附属设施》（国家标准图集06MS201）；

8 、《混凝土结构设计规范》GB 50010-2002；

9 、《顶管施工技术及验收规范》（试行）中国非开挖技术协会行业标准 2007年2月；

10 、《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CECS 137：2002）。1.3顶管概况

1、顶管工程性质为解决XX安置小区污水排放问题，兴建地点XX快速路接

XX路交叉口处，顶管管径1m，管道埋深5.1米。XX路顶管管道放置在密实的卵石层内，覆土平均取 4.5m，由于顶管长度较长，分两段顶管，每段长度L≤50m。顶管工作井、中继井尺寸 5.3m*3.8m，顶管接收井尺寸

2.7m*2.7m。

2、本工程设计合理使用年限为五十年，抗震设防烈度为七度。

3、钢筋及砼强度等级取值：

（1）钢筋

Ф—HPB235级钢筋强度设计值fy=fy′=210N/ mm2

Ф—HRB335级钢筋强度设计值fy=fy′=300N/ mm2

（2）圆管砼：采用C50，沉井采用C25。

（3）所顶土层为砂砾石，r=21KN/ m3

4、本工程地下水埋深为2.0～2.5m。

5、本计算除井壁、底板外未采用专业计算软件。

1.4顶管工作井、接收井尺寸

1、工作井尺寸的设计、核算由检查井的设计要求及顶管操作技术要求决定。

（1）、工作井的宽度计算公式

B =D+2b+2c 式中：

B ——工作井宽度；

D ——顶进管节的外径尺寸；

b ——工作井内安好管节后两侧的工作空间，本工程采用每侧0.8m ；

c ——护壁厚度，本工程采用0.4m ；

本工程的顶管直径为D1000，壁厚200。

因此，工作井的宽度尺寸为 B=1400＋2×800＋2×400=3800mm ；

（2）工作井底的长度计算公式 ：

L=L1+L2+L3+2L4+L5式中：

L ——工作井底部开挖长度 ；

L1—— 管节长度 取2m ；

L2——顶镐机长度 取1.1m ；

L3——出土工作长度， 取1.1m ；；

L4——后背墙的厚度，取0.4m ；；

L5——已顶进的管节留在导轨上的最小长度，取0.3m 。

因此，确定本工程工作井的底部长度尺寸为 L=2+1.1+1.1+2×0.4+0.3=5.3m 。

（3）工作井的深度工作井的深度由设计高程和基础底板的厚度决定。

（4）接收井尺寸只需满足工具管退出即可，本工程接收井尺寸2.7m*2.7m 。

1.5 1000mm 管顶力计算

1.5.1 推力计算

管径D 1=1.0m 水位至管顶高度：2m

管外周长 S=3.14d=3.14x1.4=4.396m

顶入管总长度L=50m 管壁厚t=0.2m 水容重γw =10KN/m 3

顶入管每米重量W={3.14X （1.42-1.02）/4}X25=18.84KN/m

管涵与土之间摩擦系数f=0.40

每米管子与土层之间的综合摩擦阻力 f 0=RS+Wf=5x4.396+18.84x0.4=29.52 kN/m

初始推力 F0=（Pe+Pw+△P ）(3.14/4)B 2c=（150+2.0 x10+20）x3.14/4x1.42=76.1kN 总推力 F= F 0+ f 0L=76.1+29.52x50=1552.1 kN

1.5.2 壁板后土抗力计算：

顶管总推力设计值 Pt=1.3x1552.1=2017.73 kN

顶管力至刃脚底的距离：h f =2.5m 沉井尺寸r c =5.3x3.8m

q Amax =4 Pt/(3 r c h f ) =4x2017.73/(3x5.3x3.8x2.5)=53.43kpa

q A =53.43x(8-1.5)/8=43.42 kpa

MA=-0.307qAr2c=-0.307x43.42x(5.3x3.8)2=-5406.89 kN.m