顶管施工技术参数计算

顶管施工技术参数计算

一、顶推力计算

（1）推力的理论计算： (CJ2~CJ3段)

F=F1+F2

其中：F —总推力

Fl 一迎面阻力 F2—顶进阻力

F1＝π/4×D 2×P (D —管外径2.64m P —控制土压力)

P ＝Ko ×γ×Ho

式中 Ko —静止土压力系数，一般取0.55

Ho —地面至掘进机中心的厚度，取最大值6.43m

γ—土的湿重量，取1.9t/m 3

P ＝0.55×1.9×6.56＝6.8552t/m 2

F1=3.14/4×2.642×6.8552＝37.5t

F2＝πD ×f ×L

式中f 一管外表面平均综合摩阻力，取0.85t/m 2

D —管外径2.64m

L —顶距，取最大值204.53m

F2＝3.14×2.64×0.85×204.53＝1441.15t

因此，总推力F=37.5+1441.53=1479.04t 。

（2）钢管顶管传力面允许的最大顶力按下式计算：

F ds =φ1φ3φ4γQd

f s A p 式中 F ds — 钢管管道允许顶力设计值（KN ）

φ1—钢材受压强度折减系数，可取1.00

φ3—钢材脆性系数，可取1.00

φ4—钢管顶管稳定系数，可取0.36：当顶进长度＜300 m 时，穿越

土层又均匀时，可取0.45,：本式取0.36

γQd —顶力分项系数，可取1.3

A p —管道的最小有效传力面积（mm 2

）计算得181127=3.14*13222-3.14*13002

f s —钢材受压强度设计值（N/mm 2）235 N/mm 2

由上式可得钢管顶管传力面允许的最大顶力11787KN,约1202.75t

经计算得知总推力F=1479.04t ，大于钢管顶管传力面允许的最大顶力

1202.75t ，顶管时只能用其80%，1202.75×80%=966.2t 。主顶使用四台400t 级油缸，在推进时，每台油缸的最大顶力不得超过962.2t/4=240.5t 。剩余顶力需要中继间来解决。顶进时，当顶力达到中继间设计推力的60%时，即需设置中继间，当顶力达到中继间设计推力的80%时，即需启动中继间，中继间设计推力f 0=1000t 。（20只50t 小千斤顶组成）

当估算总顶力大于管节允许顶力设计值或工作井允许顶力设计值时，应设置中继间。

（3）设计阶段中继间的数量按下式计算：

n =πD 1ｆk (L+50)0.7×ｆ0

-1 式中 n —中继间数量（取整数）

D 1—管外径2.644m

ｆk —管外表面平均综合摩阻力，取0.85t/m 2

ｆ0—中继间设计允许顶力（KN ）1000t

L —顶管长度 204.53m

由上式可得n=1.56,取整数为2个中继间

（4）中继间位置布置

1.第一个中继间布置在76.9m 以内

因顶管时钢管顶管传力面允许的最大顶力1202.75×80%=966.2t

为了钢管传力面不至于变形，当顶力达到中继间设计推力的60%时，即需设置中继间966.2t ×60%=579.72t

F=F1+F2

579.72=37.5+3.14×2.64×0.85×L L=76.9m

又因第一个中继间顶力富裕量不宜小于40%，即中继间顶力不小于966.2t，设计为1000t

2.第二个中继间布置在154m以内

同理

第二个中继间顶力富裕量不宜小于30%，即中继间顶力不小于841.8t，设计为900t

（1）推力的理论计算：(CJ2~CJ3段)

F=F1+F2

其中：F—总推力

Fl一迎面阻力 F2—顶进阻力

F1＝π/4×D2×P (D—管外径2.64m P—控制土压力)

P＝Ko×γ×Ho

式中 Ko—静止土压力系数，一般取0.55

Ho—地面至掘进机中心的厚度，取最大值6.43m

γ—土的湿重量，取1.9t/m3

P＝0.55×1.9×6.56＝6.8552t/m2

F1=3.14/4×2.642×6.8552＝37.5t

F2＝πD×f×L

式中f一管外表面平均综合摩阻力，取0.85t/m2

D—管外径2.64m

L—顶距，取最大值154.93m

F2＝3.14×2.64×0.85×154.93＝1091.66t

因此，总推力F=37.5+1091.66=1129.16t。

经计算得知总推力F=1129.16t，小于钢管顶管传力面允许的最大顶力1202.75t