顶管坑支护设计及计算

明沟污水截流工程顶管工作井施工方案

工作坑开挖

顶管坑支护设计及计算

1．顶管坑支护设计

顶管坑结构尺寸（长×宽=L×B）：主干线（D1500）顶管坑8m×5m。施工中顶管坑结构尺寸根居检查井的类型调节

开坑尺寸来满足顶进需要, 开挖前，根据顶

坑的管底标高，考虑导轨高度、顶管坑底板

厚度等计算出顶管坑实际槽底标高（H）。

顶管坑采用C25钢筋砼厚度30cm.在工

作井、接收井分别设置4口大口径降水井进行

降水,深度15m, 降水时间30天,保证施工时工

作面无水。

根顶管坑上部设锁口圈梁，圈梁宽800mm，

高500mm，圈梁采用16Φ20为主筋，Φ8＠200

箍筋，混凝土强度等级C25。为了顶管工作坑下部钢架能与锁口圈梁连接，锁口圈梁向下预留钢筋接头，方法是在槽底向下打孔，插入800mm长φ20钢筋，间距1000mm。预留钢筋锚入锁口长度不小于400mm。坑壁采用格栅挂钢筋网片倒挂逆作法，分层开挖，分层锚喷混凝土进行支护，结构厚度为250mm，格栅每750mm设一道，并在坑底设一道格栅。竖向用Φ20钢筋连接（采用搭接焊），间距为1m。钢格栅主筋采用Φ20、

每断面4根，每榀钢格栅纵筋与横筋之间

采用波浪型连接。沿钢格栅侧主筋外缘满

铺Φ6100钢筋网片，并与主筋焊接成一

体。竖井施工中应沿竖井壁设置“土钉”

长1.5 m 的Φ20锚杆，呈梅花状布置，

间隔1.5 m，并在喷射混凝土前与网片及

钢格栅焊接牢固，以满足结构整体受力的

要求，注意各网片相互搭接坑底要设一道

钢格栅，本工程喷射混凝土设计强度等

级为C20，中粗砂、豆石（粒径在0.5～

1.0cm）配比为水泥（PO3

2.5）:砂子:豆

石=1:2:2，速凝剂掺量为水泥重量的5%，

水泥、砂子豆石和速凝剂采用人工搅拌，混合料要随拌随用，不掺速凝剂的干料其存放时间不应超过45分钟，喷射作业应分层，分片分段依次进行，喷射顺序应自上向下，沿水平方向螺旋式移动，回旋直径应为300mm左右，一圈压半圈，一次喷射厚度不得大于100mm,分三层喷满，每次喷1m，不得在一处堆积，要求喷射密实不得露筋，锚喷厚度不得小于250mm厚。喷射前必须穿雨衣，带胶皮手套，戴防护眼镜和防

尘口罩，喷射前必须检查设备，材料是

否齐全完好。喷射时管道不准有死弯,非

操作人员不得在附近停留,喷枪在任何

情况下严禁对人。喷射机司机必须做到

开始时先送风，再开机，再供料，结束

时应待料喷完后再关风。向喷射机供料

应连续均匀，机器正常运转时，料具应保持有足够的料，喷射机的工作风压满足喷头处的压力在0.1Mpa左右，喷射作业完毕或因故中断时必须把喷射机和运料管的积料清理干净。喷射时施工操作遵守以下规定：喷射时经常保持喷头有良好的工作性能；喷头与受喷面保持垂直，保持在0.6～1.0m的距离，喷射混凝土时需控制好水灰比，保持混凝土表面平整，每次开挖喷射混凝土前，应将前次喷射混凝土的接茬部位凿毛，清除表面粘附的泥土，以保障接茬处混凝土的密实。

顶管坑设置I30a工字钢环撑一道,位置在坑口下2.5m处，八字斜撑四角满布与环撑满焊。

工作井施工完毕比后，浇筑C30钢筋砼靠背墙，高3m，埋入底板1m，厚0.75m，宽4m。

（锚喷混凝土顶管工作坑圈梁详见下图：锚喷混凝土顶管工作坑结构平剖面图、格栅配筋图）。

锚喷混凝土顶管工作井结构平剖面示意图

单位：mm

竖井结构剖面施工图

2.顶管坑支护计算

计算模型的建立

对于钢筋混凝土格栅梁和工字钢环撑的验算采用1/2分担法，即每道梁或撑承担其控制围土压力的作用。其中对钢筋混凝土格栅

梁假定为两端固定，工字钢环撑梁为四支点连续梁。

1）钢筋混凝土格栅梁配筋及结构尺寸抗弯性验算：

本工作坑-5.5m 至-6.5m 的位置为顶管坑后背承受压力最大的部位，因此该围的钢筋混凝土格栅是计算检验的重点。

故选取-6m 位置，格栅层高为b=0.24m 的钢筋混凝土格栅梁进行计算： -6m 位置的主动土压力为：

24524522a e Htg Ctg ϕϕγ⎛⎫⎛

⎫=--- ⎪ ⎪

⎝⎭⎝

⎭

栅格钢架展开图

栅格钢架图

栅格断面

蹬筋

蹬筋

栅格钢架间距0.5m ，长度2m ；钢架之间采用波浪形连接；

纵向连接筋

20，间距1m 内层放置钢筋网 6，100×100，内外层放置。

栅格配筋图

2

2/756.132404513.182********m KN tg tg =⎪⎭⎫ ⎝⎛

-⨯⨯-⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯=

钢筋混凝土格栅梁所受均布载荷为：

m

KN h e q a /3.30124.0756.13=⨯=⨯=

钢筋混凝土格栅梁实际承受最大弯距为：

m KN ql M ⋅=⨯⨯==

676.126.9301.3241

24122max

l ——格栅（顶管工作坑）的长度=9.6m

钢筋混凝土格栅最大计算弯距为（正截面受弯承载力计算模型）：

[]()()m kN a h A f x h bx f M s s y cm ⋅=-+-=94.692/'0''0

式中：

2

/6.9mm N f cm = 混凝土强度设计值c20；（按《混凝土结构设计规》

（GB50010-2000））

2

'/300mm N f f y y == 钢筋抗拉（压）强度设计值；（按《混凝土结

构设计规》（GB50010-2000））

'

s a ——受压格栅主筋至锚喷墙表距离；

h ——格栅截面有效高度（格栅受拉筋至土层距离）；

b ——格栅截面的宽度（格栅纵筋竖直间距+20mm ）；