长距离顶管施工中继间的分布

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长距离顶管施工中继间的分布

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长距离顶管施工中继间的分布

1中继间的顶力

为了留有足够的顶力储备，当顶进的过程中顶力达到中继间顶力的50%时就需要下中继间。

中继间油缸的活塞杆直径d=140mm,中继间压力等级为Pmax＝31.5MPa。

中继间顶力

F中＝n×Pmax×A（1）

=24×31.5×106×π×(0.14/2)2

=11632kN

2顶力计算

在普通泥水平衡顶管施工中，顶力计算：

F=Fo+πBcτaL（2）

式中：F——总顶力（kN）；

Fo——初始顶力（kN）；

Bc——管外径（m）；

τa——管子与土之间的剪切摩阻力（kPa）;

L——推进长度（m）

初始顶力

Fo＝（Pe+Pw+ΔP）πBc2/4（3）

式中：Pe——挖掘面前土压力（根据土质情况计算，现阶段管道的埋深一般不会超过20m，考虑排泥不畅等原因，取Pe＝200kPa）；

Pw——地下水的压力（kPa）；

ΔP——附加压力（一般为20kPa）；

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（4）

式中：——管与土之间的粘着力（kPa）；

——管与土的摩擦系数（）

（5）

式中：W——每米管子的重力（kN/m）；

t——管壁厚度（m）

将式（15）、（14）代入（12）经变换位置后得

（6）

式中：q——管子顶上的垂直均布荷载（kPa）；

a——管子法向土压力取值范围，可参见表

q=We+P（7）

式中：We——管顶上方的土的垂直荷载（kPa）；

P——地面的动荷载（kPa）（现阶段顶管施工的埋深较深，地面的动荷载可以忽略，即取p＝0）

（8）r——土的容重

c——土的内聚力（kPa）；

Be——管顶土的扰动宽度（m）

Ce——土的太沙基荷载系数（土的有效高度）

(9)

式中：K——土的太沙基侧向土压力系数（K=1）；μ——土的摩擦系数（μ＝tgφ）

(10)

式中：Bt——挖掘的直径（m）；Bt=Bc+0.1

在一般的泥水平衡顶管所适应的土质中，根据经验a与C′的取值

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可参见下表。

3中继间在顶进管道中的分布

为了留有足够的顶力储备，当顶力达到中继间最大顶力的一半的时候就要放中继间。

F＝0.5F中（11）

由式（1）、式（6）和式（11）可得出放第一个中继间距离L1。

第一个中继间工作后，主顶的顶力就只有第一个中继间后面管道的摩阻力。

即（12）

F’=0.5F中（13）

由式（12）和式（13）可得第二个中继间和往后的中继间的位置

L2。

4工程实例计算分析

某工程砂性土根据标惯资料N平均值为7，依据《工程地质手册》标贯值查得砂性土的内摩擦角为29°。砂性土的容重18kN/m3，土的内聚力为11kPa，土与管子的粘着力C’=0,覆土深度为5.5m，地下水位为5m；管外径2400mm，壁厚20mm，每米管子的重力35.06kN/m，取a＝1.0。计算无须考虑地面的动荷载。

Bt=Bc+0.1=2.4+0.1=2.5m

q=40.93kPa

Fo＝（Pe+Pw+ΔP）πBc2/4

=(200+50+20)×3.14×2.42/4=1220.832kN

=1220.832+38.65L1kN

F＝0.5F中

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即1220.832＋38.65L1＝0.5×11632

得第一个中继间的距离是

L1=119m

由式（12）和（13）得第二个中继间以后的间距为

L2=150m

施工过程中如果采用注浆减摩，顶力会相应变小，而中继间的间隔也可以相应增加。

参考文献

1.余彬泉陈传灿顶管施工技术人民交通出版社1998.8

2.朱林海安关峰顶管顶力计算公式辨析

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