顶管计算书解析
顶管计算
4.5.3.5顶管施工关键参数计算以下的顶管机主要性能参数的计算主要是根据本工程地质勘察报告和水文地质资料选取适当参数，并结合顶管机生产厂家设计共同计算完成。
一、顶力计算：顶管过程是一个复杂的力学过程，它涉及材料力学、岩土力学、流体力学、弹塑性力学等诸多学科。
但顶管计算的根本问题是要估计顶管的顶力。
顶管的顶力就是顶管过程管道受的阻力，包括工具头正面泥水压力、管壁摩擦阻力。
（一）4#～5#段4#~5#顶管段，长407.2m ，管顶覆土取13m式中： F ——总推力（kN ）F0——初始推力（kN ）f0——每米管子与土层之间的综合摩擦阻力（kN/m ）（1） 204)0(c B p p F π∆+=式中： Bc ——管外径，取4.14mp0——土水压力（砂分算，粘土合算）δ=r 1h 1tg 2(45-Ф2/2)-2c 2tg(45-Ф2/2)≈350KN/mgh p ρ=0＝1000×10×8＝80000Pa ＝80kPa △P ——附加压力（一般取20kPa ）式中： ρ——水的密度（kg/m 3）g ——重力加速度（m/s 2）h ——地下水位到挖掘机中心深度，取8m得： F 0＝（350+80+20）×××4＝6055（kN ）（2） f 0=RS式中： R ——综合摩擦阻力（kPa ），取8kPaS ——管外周长（m ），得S ＝c B π＝×＝13（m ）得： f0＝8×13＝104（kN/m ）（3）最后得出：总推力F ＝6055+104×＝48383（kN ）13000（kN ），需加中继间。
(二)5#~6#段5#~6#顶管段，长45.9m ，管顶覆土取13m式中： F ——总推力（kN ）F0——初始推力（kN ）f0——每米管子与土层之间的综合摩擦阻力（kN/m ）（1） 204)0(c B p p F π∆+=得： F 0＝6055（kN ） （2） RS f =0式中： R ——综合摩擦阻力（kPa ），取8kPaS ——管外周长（m ），得S ＝c B π＝×＝13（m ）得： f 0＝8×13＝104（kN/m ）（3）最后得出：总推力F ＝6055+104×＝10839﹤13000（kN ），不需要加中继间。
顶管计算书
目录目录 0顶管顶力、工作井及接收井计算书 (1)第一章顶管顶力计算书 (1)一、结构计算依据 (1)二、1000直径管涵顶力计算 (1)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)第二章工作井及接收井计算 (4)一、设计条件 (4)二、井壁水平框架的内力计算及结构配筋计算 (5)三、抗浮验算 (10)四、地基承载力验算 (11)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/ mm2HRB400级钢筋强度设计值fy=fy′=360N/ mm2（2）三级混凝土管fc=23.1N/ mm21.4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D1=1.0m综合摩擦阻力根据取f k=6 kPa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 2.3182.1414.342s s 2g =⨯⨯⨯==H D N F γπ管线总顶力计算:F k 10f N L D F +=π=3.14×1.2×70×6+65.1=1647.66kN钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力计算:NA f F p c Qd dk k 2.31203120215.6N )10001200(414.31.2379.03.185.005.19.05.05.0225321==-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==φλφφφkN 2.3120F 2141.958kN 3.11647.663.1dk 0==⨯=⨯＜F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 =6 kPa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 426.71844.1414.342s 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:NA f F p c Qd dk k 11.44934493110.5N )12001440(414.31.2379.03.185.005.19.05.05.0225321==-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==φλφφφ kN 11.4493F 3280.68kN 3.1596.25233.1dk 0==⨯=⨯＜F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。
顶管计算书(混凝土管)
顶管计算书（混凝土管）一、设计条件计算为不开槽顶管施工为检查井W152至W155段管，基本参数如下：内径D0=1.00m管壁厚度t=0.10m选用等级：Ⅲ级γ1=1.20γ2=1.27支撑角2a=120°覆土深度H S=3.60m 管内水重力密度γw=10kN/m3K aμ=0.11 参照CECS 246：2008的6.2.1取钢筋混凝土管重力密度γc=26kN/m3K0=0.50管底土层内摩擦角ψ=30°覆土平均重力密度γs=18kN/m3C=0.0kPa二、荷载计算1、永久作用1.1管自重：管自重标准值:G0k=γcπ(D0+t)t=9.0kN/m设计值:G0=γ1G0k=10.8kN/m1.2管内水重：管内水重标准值:G wk=γwπ(D0/2)2=7.9kN/m设计值:G w=γ2G wk=10.0kN/m1.3管顶土压力：H S/D1=H S/(D0+2t)=3.00c je=0.73竖向土压力标准值:F SV,k=C jeγs H s D1=56.8kN/m设计值:F sv=γ2F sv,k=72.1kN/m1.3管侧土压力：标准值:F ep,k=K0(F sv,k/D1+γs+D1/2)=33.0kN/mp ep,k=F rp,k D1=39.5kN/m2、可变作用2.1地面堆积荷载：q mk=10kN/m2q mk D1=12kN/m设计傎q m D1=16.8kN/m三、圆管内力分析管底弯矩最大时，地基土支撑角取2a=120°-30°=90°查表得：k m0=0.123k mw=0.123k mv=0.178k mp=-0.1253.1满水时：M A=∑k mi p iγc=(D0+t)[k mo G0+k mw G w+k mv(F sv+q m D1)+k mp p ep,k]/2==14.8kN/mM A,k=∑k mi p iγc=(D0+t)[k mo G0k+k mw G wk+k mv(F sv,k+q mk D1)+k mp p ep,k]/2==11.2kN/m3.2空水时：M A=∑k mi p iγc=(D0+t)[k mo G0+k mv(F sv+q m D1)+k mp p ep,k]/2==13.4kN/mM A,k=∑k mi p iγc=(D0+t)[k mo G0k+k mv(F sv,k+q mk D1)+k mp p ep,k]/2==10.1kN/m3.3计算取值：M A=14.8kN/m M A,k=11.2kN/m四、核定圆管的荷载查表知，预制钢筋混凝土管的破坏荷载为:179kN/mp=2M A/0.318(D0+t)=84kN/m<197kN/m，满足要求。
顶管结构计算书
Φ1500×2000×150 III级钢承口顶管结构计算书设计条件：管顶覆土高度HS=5.5m，管内直径D0=1500mm，管壁厚t=150mm，管外径D1=1800mm，管计算半径R0 =825mm，土重力密度γs=18.0KN/m3。
管顶以上主动土压力系数和内摩擦系数乘积Kμ=0.19，管侧土内摩擦角φ取300。
混凝土净保护层C=C`=20mm。
混凝土C30，混凝土轴心受压设计强度fc=14.0N/mm2，抗拉强度ftk=2.01N/mm2。
钢筋采用冷轧带肋钢筋fy=360N/mm2。
（一）管体作用荷载计算1、管自重G0G0=π/4（D12-D02）γh=20.206KN/m2、管内水重GwGw=π/4D02γW=17.663KN/m3、管顶垂直土压力GvGv=nγsHSD1=213.84KN/m4、管上腔土重GjGj=0.1073D12γs=6.258KN/m5、管侧主动土压力GsGs=1/3γs（HS+D1/2）D1=69.12KN/m6、地面荷载GdGd=10D1=18KN/m（二）管截面（A）弯距计算MA1、管自重引起Ma0=kmAG0R0=2.050404KNm/m2、管内水重引起Maw=kmAGwR0=1.792353KNm/m3、管顶垂直土压力引起Mav=kmAGvR0=31.402404KNm/m4、管上腔土重引起Maj=kmAGjR0=0.800242KNm/m5、管侧主动土压力引起Mas=-kmAGsR0=-7.128KNm/m6、地面荷载引起Mad=kmAGdR0=2.6433KNm/m强度计算弯距MAMA=1.2Ma0+1.27Maw+1.27Mav+1.27Maj+1.0Mas+1.4Mad=4 2.206754KNm/m裂缝核算弯距MaMa=Ma0+Maw+Mav+Maj+Mas+0.5Mad=30.239053KNm/m(三)管侧截面（C）弯距计算Mc1、管自重引起Mc0=kmCG0R0=-1.366936KNm/m2、管内水重引起Mcw=kmCGwR0=-1.194902KNm/m3、管顶垂直土压力引起Mcv=kmCGvR0=-25.58061KNm/m4、管上腔土重引起Mcj=kmCGjR0=-0.604053KNm/m5、管侧主动土压力引起Mcs=kmCGsR0=7.128KNm/m6、地面荷载引起Mcd=kmCGdR0=-2.15325KNm/m管侧截面弯距组合MCMC=Mc0+Mcw+Mcv+Mcj+Mcs+Mcd=23.771751KNm/m（四）管侧截面轴力计算Nc1、管自重引起NC0=knCG0=5.0515KN/m2、管内水重引起NCw=knCGw=-1.218747KN/m3、管顶垂直土压力引起NCv=knCGv=106.92KN/m4、管上腔土重引起NCj=knCGj=3.129KN/m5、管侧主动土压力引起NCs=knCGs=0KN/m6、地面荷载引起NCd=knCGd=9KN/m管截面C轴力组合NcNc=1.2NC0+1.0NCw+1.27NCv+1.27NCj+0+1.40NCd=157.20 5283KN/m(五)管截面配筋计算内层钢筋计算As=As=1038.15mm2/m实配20.7Φz8(每根管配42环Φz8）外层钢筋计算As`=As`=624.2mm2实配12.4Φz8(每根管配25Φz8）（六）裂缝开展宽度核算Wmax=1.8ψ（1.5C+0.11 ）γψ=1.1-σsq=σsq= 265.7N/mm2ρte=ρte= 0.0165ψ=0.802Wmax=0.1108mmWmax<0.2mm配筋合适。
顶管计算书.doc
目录顶管顶力、工作井及接收井计算书 (1)第一章顶管顶力计算书 (1)一、结构计算依据 (1)二、 1000 直径管涵顶力计算 (1)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)第二章工作井及接收井计算 (4)一、设计条件 (4)二、井壁水平框架的内力计算及结构配筋计算 (5)三、抗浮验算 (10)四、地基承载力验算 (11)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2 fy=fy ′=270N/ mmHRB400级钢筋强度设计值2 fy=fy ′=360N/ mm2（2）三级混凝土管 fc=23.1N/ mm1.4 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 D1=1.0m综合摩擦阻力根据取 f k=6 kPa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s18kN / m 3管道覆土层厚度 Hs=3.2m顶管机迎面阻力 N F D g2 s Hs3.141.22 18 3.2 65.1kN4 4管线总顶力计算 : F0 π D1Lf k N F=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:F dk 0.5 1 2 3 f c A p 0.5 0.9 1.05 0.85 23.1 3.14 (12002 10002 )Qd 51.3 0.79 43120215.6N 3120.2kNF0 1.3 1647.66 1.3 2141.958kN ＜ F dk3120.2kN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 D1=1.2m综合摩擦阻力 f k=6 kPa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s 18kN / m 3管道覆土层厚度 Hs=7.426m顶管机迎面阻力 N F D g2 s Hs3.141.442 18 7.426 217.58kN4 4管线总顶力计算 : F0 π D1 Lf k N F=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:Fdk 0.5123 f c A p 0.5 0.9 1.05 0.85 23.1 3.14(14402 12002 )Qd 51.3 0.79 4 4493110.5N 4493.11kNF0 1.3 2523.596 1.3 3280.68kN ＜ F dk 4493.11kN 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。
顶管计算书
一、结构计算依据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东莞市建筑行业强制性标准规范、规程;2、由深圳地质建设工程公司提供的补充勘察报告;3、工程性质为管线构筑物,兴建地点东莞市长安镇,管道埋深~米;4、本工程设计合理使用年限为五十年,抗震设防烈度为七度;5、管顶地面荷载取值为：汽－20;6、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/ mm2Ф—HRB335级钢筋强度设计值fy=fy′=300N/ mm2（2）砼：采用C20、C25;7、本工程地下水埋深为~;8、本计算未采用专业计算软件;二、800直径管涵顶力计算1、推力计算管径D=1综合摩擦阻力 R=5 kPa顶入管总长度L=150m 管壁厚t=顶入管每米重量W={/4}X22=m管涵与土之间摩擦系数f=每米管子与土层之间的综合摩擦阻力 f 011kN/m初始推力 F0=Pe+Pw+△P4B 2c=150++20= kN 总推力 F= F 0+ f 0L=+=2、壁板后土抗力计算：顶管力至刃脚底的距离：h f =3m 沉井中心半径 r c =q Amax =4 Pt/3 r c h f 7kpaq A =/9= kpaM A ==3 后背土体的稳定计算：主动土压力标准值Fep,k= tg 245°-235.+ tg 245°-235︒x10= kN/m 2 被动土压力标准值Fp,k= tg 245°+235︒.+ tg 245°+235︒x10=250 kN/m 2 h p =H/3=3= m§= hf -︳hf- hp︳/ hf=Ptk=≤§二、1000直径管涵顶力计算1、推力计算管径D1=综合摩擦阻力 R=5 kPa顶入管总长度L=150m 管壁厚t=顶入管每米重量W={/4}X22=m管涵与土之间摩擦系数f=每米管子与土层之间的综合摩擦阻力 fkN/m 初始推力 F0=Pe+Pw+△P4B2c=150++20= kN总推力 F= F0+ fL=+= kN2、壁板后土抗力计算：顶管力至刃脚底的距离：hf = 沉井中心半径 rc=qAmax =4 Pt/3 rchf0kpaq A = kpaM A ==3 后背土体的稳定计算：主动土压力标准值Fep,k= tg 245°-235.+ tg 245°-235︒x10= kN/m 2被动土压力标准值Fp,k= tg 245°+235︒.+ tg 245°+235︒x10= kN/m 2 h p =H/3=3= m§= h f -︳h f - h p ︳/ h f =Ptk=≤ §三、1200直径管涵顶力计算1、推力计算管径D 1=综合摩擦阻力 R=5 kPa顶入管总长度L=150m 管壁厚t=顶入管每米重量W={/4}X22=m管涵与土之间摩擦系数f=每米管子与土层之间的综合摩擦阻力 f 0 kN/m初始推力 F0=Pe+Pw+△P4B 2c=150++20= kN总推力 F= F 0+ f 0L=+= kN2、壁板后土抗力计算：顶管力至刃脚底的距离：h f = 沉井中心半径 r c =q Amax =4 Pt/3 r c h f 14=q A =M A ==3 后背土体的稳定计算：主动土压力标准值Fep,k= tg 245°-235.+ tg 245°-235︒x10= kN/m 2被动土压力标准值Fp,k= tg 245°+235︒.+ tg 245°+235︒x10= kN/m 2 h p =H/3=3=§= h f -︳h f - h p ︳/ h f =Ptk=≤ §四、1400直径管涵顶力计算1、推力计算管径D 1=综合摩擦阻力 R=5 kPa顶入管总长度L=150m 管壁厚t=顶入管每米重量W={/4}X22=m管涵与土之间摩擦系数f=每米管子与土层之间的综合摩擦阻力 f 0kN/m初始推力 F0=Pe+Pw+△P4B 2c=150++20= kN总推力 F= F 0+ f 0L=+=2、壁板后土抗力计算：顶管力至刃脚底的距离：h f = 沉井中心半径 r c =q Amax =4 Pt/3 r c h f =q A =M A == 后背土体的稳定计算：主动土压力标准值Fep,k= tg 245°-235.+ tg 245°-235 x10= kN/m 2被动土压力标准值Fp,k= tg 245°+235︒.+ tg 245°+235︒x10= kN/m 2 h p =H/3=3=§= h f -︳h f - h p ︳/ h f =Ptk=≤ §五、1500直径管涵顶力计算1、推力计算管径D 1=综合摩擦阻力 R=5 kPa顶入管总长度L=150m 管壁厚t=顶入管每米重量W={/4}X22=m管涵与土之间摩擦系数f=每米管子与土层之间的综合摩擦阻力 f 0=RS+Wf=kN/m初始推力 F0=Pe+Pw+△P4B 2c=150++20=总推力 F= F 0+ f 0L=+= kN2、壁板后土抗力计算：顶管力至刃脚底的距离：h f = 沉井中心半径 r c =q Amax =4 Pt/3 r c h f =4xq A =M A ==3 后背土体的稳定计算：主动土压力标准值Fep,k= tg 245°-235.+ tg 245°-235︒x10= kN/m 2被动土压力标准值Fp,k= tg 245°+235︒.+ tg 245°+235︒x10=m 2h p =H/3=3=§= h f -︳h f - h p ︳/ h f =Ptk=≤§六、1600直径管涵顶力计算1、推力计算管径D 1=综合摩擦阻力 R=5 kPa顶入管总长度L=150m 管壁厚t=顶入管每米重量W={/4}X22=m管涵与土之间摩擦系数f=每米管子与土层之间的综合摩擦阻力 f 0 kN/m初始推力 F0=Pe+Pw+△P4B 2c=150++20=总推力 F= F 0+ f 0L=+=2、壁板后土抗力计算：顶管力至刃脚底的距离：h f = 沉井中心半径 r c =q Amax =4 Pt/3 r c h fq A =M A == 后背土体的稳定计算：主动土压力标准值Fep,k= tg 245°-235.+ tg 245°-235︒x10= kN/m 2被动土压力标准值Fp,k= tg 245°+235︒.+ tg 245°+235︒x10=m 2h p =H/3=3=§= h f -︳h f - h p ︳/ h f =Ptk=≤§七、2000直径管涵顶力计算1、推力计算管径D1=综合摩擦阻力 R=5 kPa顶入管总长度L=150m 管壁厚t=顶入管每米重量W={/4}X22=m管涵与土之间摩擦系数f=每米管子与土层之间的综合摩擦阻力 fkN/m 初始推力 F0=Pe+Pw+△P4B2c=150++20=总推力 F= F0+ fL=+=沉井下沉及结构计算一、Φ7000直径沉井本井为工作井,地下水位按地面以下计施工期间由于地质条件较差,在沉井范围内均为淤泥层,沉井考虑分两段施工 ;1 基础资料：单位摩阻力fk＝10Kpa,地基承载力特征值考虑到地基在沉井处采用了搅拌桩处理,取为150Kpa;采用C25砼,钢筋为HPB235,HRB335;土天然容重取为m,内摩擦角Φ=°.2. 下沉计算：下沉过程中水的浮托力标准值：Ffw,k= kN井壁总摩阻力标准值：沉井自重标准值X25= kN下沉系数：Kst＝G1k-Ffw,k/ Fsk＝/=>满足规范要求3. 下沉稳定计算：由于下沉系数较小,沉井壁周围和刃脚下布有搅拌桩,因此下沉稳满足要求;4. 抗浮稳定计算：a.施工阶段沉井自重标准值G K ＝＋4π×72××25= 基底的水浮力标准值：Ff b w,k ＝2＝抗浮系数：K fw ＝k f b w F G K ＝＝>满足要求 b. 使用阶段由于使用阶段井顶板有覆土,可满足要求;5. 刃脚计算：tg θ=3.02.1=4 θ＝°d 1＝θg t 22.1－θtg 0.25120.160.1+⨯+⨯3×+2×＝－＝ Rj ＝××25＝mP1＝θtg 25.020.10.14.67⨯+⨯tg θ-β0＝ 其中 β0=20 M1＝×－30.1+×＝ ××25＝F ep1××tg 245°-20.5︒+×10＝m 2F ˊepe ××tg 245°-20.5︒+×10＝m 2 M 1=61×2×+×＝mN θ＝P1r c ＝×2= kN6. 沉井下沉考虑采用垫木支承支承时井壁内力计算：M 0＝×πg ×r c 2＝×π××＝m/mMs ＝－πg r c 2＝m/mTmax ＝πg r c 2＝m/mVmax ＝πg r c ＝7. 井壁水平内力计算：ωˊ＝A B ρρ-1 ρB ＝10tg 245°-20.5︒+×45°-20.5︒＝m 2 ρA ＝10tg 245°-212︒+×45°-212︒＝m 2 ωˊ＝5.1024.130-1＝ N A ＝××1+×＝mN B ＝××1+×＝mM A =×××＝m/mM B ＝－×××＝m/m8. 水下封底计算：P k ＝20.744.3998⨯π＝m 2 M=××＝m/mh ＝1.11000103.29372.56⨯⨯⨯+300＝1234mm 取h ＝1800mm9. 底板受力计算：按周边铰支圆板计算P k ＝20.744.3998⨯π＝m 2 径向弯矩 M rK ＝K r P k r 2环向弯矩 M tk ＝K t P k r 2P k r 2＝×2＝中间 M rk ＝M tk ＝×＝m/m 底板上部受拉10.配筋计算：刃脚 竖向钢筋As ＝3009.111.1⨯×1000×550×1-2655010009.111.1106.14027.121⨯⨯⨯⨯⨯⨯-＝1105mm 2 按最小配筋率计算： As ＝％×1000×550＝825mm 2 设计配筋满足环向配筋：As ＝3001.1107.13027.13⨯⨯⨯＝609mm 2 设计配筋满足 11. 井壁在施工阶段的计算：拉断计算；由于本工程地质情况较差,大部分位于较弱土层,因竖向筋布置较多,因此,拉断计算可不做;12. 井壁及底板强度计算和正常使用极限状态计算,查手册,配筋详结构图;13. 本工程由于沉井施工的井高段地质情况地下水位均较复杂,但由于本工程沉井计算典型井中结构主要时由抗浮来控制,结构配筋主要是构造配筋;因此,沉井结构是安全的;如局部地段地下水位过高,施工中可采取临时降水等措施解决;。
顶管施工计算书
顶管施工计算书计算依据：1、《顶管施工技术及验收规范》2、《给水排水工程顶管技术规程》CECS246-20083、《混凝土结构设计规范》GB50010-20105、《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008一、基本参数工作坑后座墙示意图二、土层参数土的重度γ(kN/m3) 19 土的内聚力c(kPa) 40土的内摩擦角φ(°) 30 被动土压力系数K p 3F=K pγH1B(h5+2H+h6)/(2η)=3×19×10.44×3×(5+2×3+1)/(2×1.5)=7140.96 kN三、管道参数管材类型混凝土管道管道尺寸(mm)：【外径DX壁厚t】1000X250 管道最小有效传力面积A(m2) 1.8 顶力分项系数γd 1.3管材受压强度折减系数φ1 0.9 偏心受压强度提高系数φ2 1.05管材脆性系数φ3 0.85 混凝土强度标准调整系数φ5 0.79管材受压强度设计值fc(N/mm2) 14.3管道管道许用顶力：[Fr]=0.5φ1φ2φ3f c A/(φ5γd)=0.5×0.9×1.05×0.85×14.3×1800/(0.79×1.3)=10066.044KN四、主顶工作井顶进井布置设置中继间主顶工作井千斤顶吨位Pz(kN) 2000主顶工作井千斤顶个数n z 4 主顶工作井千斤顶液压作用效率系数ηh0.7管道外壁与土的平均摩擦力fk(kN/m2) 5 挤压阻力R(kN/m2) 400f总顶力：P=πDLf k+N f=3.14×1×170×5+562.688=3231.688KN主顶工作井的千斤顶顶推能力：Tz=ηh n z P z=0.7×4×2000=5600KN五、中继间中继间平均周长C(mm) 4200 中继间千斤顶液压作用效率系数ηh0.8第N个中继间到顶管机端部距离S i(m) 中继间净距L i(m) 千斤顶吨位P i(kN)单个油缸的作用面积A i(mm2)千斤顶台数n1 20 20 800 50000 102 50 30 850 50000 10J1i k f=3.14×1×20×5+562.688=876.688 kN千斤顶顶推能力：T=ηh nP i=0.8×10×800=6400 kNP J1=876.688 kN ≤T=6400 kNP J1=876.688 kN ≤[Fr]=10066.044 kN满足要求！中继间安全阀的最大压力：maxP1= P J1/(nηh A i)=876.688/(10×0.8×0.05)=2191.72 kPa千斤顶布设间距：l=C/n=4200/10=420 mm第2个中继间顶推力：P J2=πDL i f k=3.14×1×30×5=471 kN千斤顶顶推能力：T=ηh nP i=0.8×10×850=6800 kNP J2=471 kN ≤T=6800 kNP J2=471 kN ≤[Fr]=10066.044 kN满足要求！中继间安全阀的最大压力：maxP1= P J2/(nηh A i)=471/(10×0.8×0.05)=1177.5 kPa 千斤顶布设间距：l=C/n=4200/10=420 mm第3个中继间顶推力：P J3=πDL i f k=3.14×1×40×5=628 kN千斤顶顶推能力：T=ηh nP i=0.8×10×900=7200 kNP J3=628 kN ≤T=7200 kNP J3=628 kN ≤[Fr]=10066.044 kN满足要求！中继间安全阀的最大压力：maxP1= P J3/(nηh A i)=628/(10×0.8×0.05)=1570 kPa千斤顶布设间距：l=C/n=4200/10=420 mm第4个中继间顶推力：P J4=πDL i f k=3.14×1×50×5=785 kN千斤顶顶推能力：T=ηh nP i=0.8×10×950=7600 kNP J4=785 kN ≤T=7600 kNP J4=785 kN ≤[Fr]=10066.044 kN满足要求！中继间安全阀的最大压力：maxP1= P J4/(nηh A i)=785/(10×0.8×0.05)=1962.5 kPa 千斤顶布设间距：l=C/n=4200/10=420 mm主顶工作井顶推力：P=max{ P J1，P J2，P J3，P J4，πD*(L-S N)f k }=max{ 876.688，471，628，785，3.14×1×30×5 }=876.688 kNP =876.688 kN≤T z =5600 kNP =876.688 kN≤[F r] =10066.044 kN满足要求！六、注浆压力计算h0=D(1+tan(45°-φ/2))/(2tanφ)=1×(1+tan(45°-30°/2))/(2×tan30°)=1.366 mPA=γw H z1+γh0=10×0.005+19×1.366=26.004 kPa七、导轨间距112200+50)×( 200-50))0.5+150=864 mm。
顶管计算书(仅供参考)
目录顶管顶力、工作井及接收井计算书 (1)第一章顶管顶力计算书 (1)一、结构计算依据 (1)二、1000直径管涵顶力计算 (1)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)第二章工作井及接收井计算 (4)一、设计条件 (4)二、井壁水平框架的内力计算及结构配筋计算 (5)三、抗浮验算 (10)四、地基承载力验算 (11)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 =6 kPa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 2.3182.1414.342s s 2g =⨯⨯⨯==H D N F γπ管线总顶力计算:F k 10f N L D F +=π=3.14×1.2×70×6+65.1=1647.66kN钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力计算:NA f F p c Qd dk k 2.31203120215.6N )10001200(414.31.2379.03.185.005.19.05.05.0225321==-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==φλφφφkN 2.3120F 2141.958kN 3.11647.663.1dk 0==⨯=⨯＜F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 =6 kPa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 426.71844.1414.342s 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:NA f F p c Qd dk k 11.44934493110.5N )12001440(414.31.2379.03.185.005.19.05.05.0225321==-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==φλφφφ kN 11.4493F 3280.68kN 3.1596.25233.1dk 0==⨯=⨯＜F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。
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顶管结构计算书项目号本计算书共页项目名称子项1－2号顶管计算日期校对日期专业负责人：日期审核人：日期一、基础资料1、地质条件根据宁波大学地基处理中心2010年11月提供的《宁波市毛家坪水厂出厂管复线工程岩土工程勘察报告》，在沉井深度范围内，各（亚）层土的空间展布、工程地质特征：1、杂填土杂色，松散，湿，为人工填土，主要为塘渣、碎石、块石、建筑垃圾、生活垃圾及少量粘性土组成，为新近填土，力学性质不稳定，本层局部分布，层厚为0.30~3.00米，层底埋深为0.30~3.00米。
2-1、粘土灰黄色，可塑为主，局部软塑，饱和，主要为粘土，局部为粉质粘土，具厚层状构造，含铁锰质斑点，上部0.15~0.20米左右为耕植土，含植物根茎，无摇振反应，切面光滑，干强度、韧性高，具中等偏高压缩性，力学性质一般，本层局部缺失。
层厚0.30~2.10米，层底埋深为1.00~2.60米。
2-2、粉质粘土灰黄色，软塑，饱和，主要为粉质粘土，局部为粘土，具厚层状构造，含铁锰质斑点，无摇振反应，切面稍光滑，干强度、韧性中等，具中等压缩性，力学性质一般，本层局部分布。
层厚0.70~1.40米，层底埋深2.20~3.10米。
3-1、淤泥灰色，流塑，饱和，主要为淤泥，厚层状构造，含腐杂质，局部渐变为淤泥质粘土和淤泥质粉质粘土，无摇振反应，切面光滑，干强度、韧性高，具极高压缩性，力学性质极差，本层局部分布，层厚为0.30~1.90米，层底埋深为1.40~3.40米。
3-2、泥炭质土灰黑色，流塑，饱和，主要为泥炭质土，具腥臭味，含植物腐植质及碳质木屑。
内摩擦角、凝聚力接近零，本层仅局部分布，具极高压缩性，力学性质极差。
层厚为0.10~0.60米，层底埋深为1.10~3.80米。
3-3、淤泥质粘土灰色，流塑，饱和，主要为淤泥质粘土，局部渐变为淤泥及淤泥质粉质粘土，厚层状构造，局部夹薄层状粉土，含少量腐杂质，无摇振反应，切面光滑，干强度、韧性高，具极高压缩性，力学性质差，本层全场分布，本层局部未揭穿，层厚为2.40~19.50米，层底埋深为3.80~21.50米。
3-3夹、粘土灰色，软塑，饱和，主要为粘土组成，局部渐变为粉质粘土，具厚层状构造，无摇振反应，切面光滑，干强度、韧性高，具高压缩性，力学性质差，本层局部分布。
层厚为0.70~2.40米，层底埋深为4.00~8.20米。
4、粉质粘土灰黄~褐黄色，局部灰绿色，可塑，局部硬塑，主要为粉质粘土，局部渐变为粘土，厚层状构造，见铁锰质斑点，切面稍光滑，无摇振反应，干强度与韧性中等。
具中等压缩性，力学性质良好，本层仅局部揭露及揭穿，层厚为1.80~20.50米，层底埋深为7.40~35.60米。
2、设计安全等级根据GB50153《工程结构可靠度设计统一标准》，构筑物的安全等级为二级。
3、设计使用年限根据GB50153《工程结构可靠度设计统一标准》，构筑物设计使用年限为50年。
4、抗震设防根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001（2008年版），宁波市抗震基本烈度6度，地震峰值加速度为0.05g。
5、构筑物裂缝控制根据CECS 137:2008《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》，净水处理沉井混凝土结构计算裂缝宽度≤0.25mm。
6、设计荷载水的重力密度取10.kN/m2。
施工阶段地下水位按设计地面以下2.0m计算，使用阶段地下水位按设计地面标高计算；沉井主要处于③-3淤泥质粘土层，土压力计算时取φ＝10°，c＝10kN/m2，摩阻力取10kN/m2。
顶管位置为③-3淤泥质粘土层，迎面土压力为45kN/m2，顶管(钢管)触变泥浆中管壁与土的平均摩阻力3.0kN/m2地面活载取10kN/m2。
7、材料混凝土: C30 S6 防水混凝土,钢筋混凝土底板垫层 C15。
钢筋Φ＜10 为HPB235级钢Φ≥10为HRB335级钢。
8、保护层钢筋混凝土底板下层钢筋保护层厚度为40；底板上层钢筋、沉井壁板钢筋保护层厚度为35，后浇阀门井、湿井及顶板钢筋保护层厚度为30。
9、地基基础沉井刃脚底面土层一般为③-3淤泥质粘土层，承载力特征值为50kN/m2；基础设计等级为丙级。
10、结构计算配筋按裂缝宽度控制，荷载均采用标准值（裂缝计算标准组合值）。
双向板、连续梁内力计算采用《理正工具箱5.72版》计算，配筋采用自编电子表格计算，裂缝宽度计算按GB50010，偏于安全作为安全储备。
二、顶管工作井1、顶力估算按CECS 246:2008 公式(12.4.1)计算，钢管外径2.22m，采用泥水平衡机头。
2号顶管所需顶力：（计算长度取200m）F=3.14×2.22×200×3＋3.14/4×2.302×18.5×8.0＝4180＋615 ＝4800 kN9号顶管所需顶力：（计算长度取450m）F=3.14×2.22×450×3＋3.14/4×2.302×18.5×8.0＝4180＋615 ＝10000 kN壁板后的最大土抗力计算：按CECS137:2002计算。
H f ＝4.20m＞0.5L＝0.5×6.8＝3.4mb’＝4.2+3.4=7.6m2号顶管壁板后的最大土抗力qmax＝2×4800/（3×7.6×4.2）＝100.0 kN/m2 9号顶管壁板后的最大土抗力qmax＝2×10000/（3×7.6×4.2）＝208.0 kN/m2沉井后背土体稳定性验算：取沉井后背宽度为7.60m，高度11.60m.φ＝10°c=10kN/m2，按朗肯公式计算。
主动土压力EEP,K＝820.1×7.6＝6233 kN被动土压力EPK＝1832.9×7.6＝13930 kNE PK －EEP,K＝13930-6233＝7697 kN2号顶管Ks=7697/4800=1.60＞1.309号顶管顶管后背注浆加固，后背最大顶力按10000控制，并应采取适当措施，满足顶力要求。
2、施工方法采用井点降水，井内排水下沉，干封底。
基槽开挖深度在原地面下1.8m ，满铺砂垫层0.8m ，实际下沉深度为12.6m ，井体分三次浇筑（刃脚、下段壁板、上段壁板），可分二次下沉到设计标高。
3、下沉计算工作井平面外包尺寸 11.10×7.60m,刃脚高度2.40m ，刃脚厚度1.05m ；壁板高度10.5，壁板厚度800（下部5.0m 高度）和500（上段）。
工作井采用钢筋混凝土底板，厚度700。
沉井按排水下沉计算。
壁板重量标准值：G ＝8.95×25×（10.3＋6.8）×2＝7650 kN 井壁摩阻力标准值：井壁单位摩阻力为10kPaF ＝(11.1+7.6)×2×〔1/2×10×5＋（12.9－5）×10〕＝3890 kN k st ＝7650/3890＝1.97＞1.05 下沉系数满足要求。
淤泥质粘性土极限承载力取200，按刃脚斜面1/2入土时接触面积计算： R b ＝（11.1×7.6－9.7×6.2）×200＝4844 kN K st,s ＝7650/（3890＋4844）＝0.875 下沉稳定系数满足要求。
4、施工阶段壁板计算： 1）壁板水土压力壁板水土压力见右图：22）刃脚计算沉井长度方向在刃脚部位设置 中间支撑梁，需考虑壁板侧向 荷载对刃脚的作用（按双向板下边平均反力约300kN/m 2计算） ，刃脚按水平框架计算，计算简 图见下图：刃脚按三跨连续梁计算：计算条件：荷载条件:均布恒载标准值: 416.00kN/m 活载准永久值系数: 1.00 均布活载标准值: 0.00kN/m 支座弯矩调幅系数: 100.0% 恒载分项系数: 1.00 活载分项系数 : 1.00配筋条件:抗震等级 : 非抗震 纵筋级别 : HRB335 混凝土等级 : C30 箍筋级别 : HRB335 配筋调整系数: 1.0 保护层厚度 : 40mm 最大裂缝限值: 0.250mm 挠度控制系数C : 200 截面配筋方式: 单筋 按裂缝控制配筋计算计算结果：梁号 1: 跨长 = 5050 B ×H = 2000 × 1050左 中 右 弯矩(-) : -1506.852 0.000 -1474.709716kN/m弯矩(+) : 0.000 753.431 0.000剪力: 1783.962 6.369 -1771.232上部纵筋: 5163 4200 5049下部纵筋: 4504 4504 4504上纵实配: 20D25(9817)下纵实配: 13D25(6381)裂缝: 0.248 0.180 0.236挠度: 0.000 1.114 0.000最大裂缝:0.248mm＜0.250mm最大挠度:1.114mm<25.250mm(5050/200)----------------------------------------------------------------------- 梁号 2: 跨长 = 6600 B×H = 2000 × 1050左中右弯矩(-) : -1474.709 0.000 -1474.710弯矩(+) : 0.000 725.062 0.000剪力: 1333.198 -0.003 -1333.198上部纵筋: 5049 4200 5049下部纵筋: 4504 4504 4504上纵实配: 20D25(9817)下纵实配: 13D25(6381)裂缝: 0.236 0.170 0.239挠度: 0.000 1.798 0.000最大裂缝:0.236mm＜0.250mm最大挠度:1.798mm<33.000mm(6600/200)----------------------------------------------------------------------- 梁号 3: 跨长 = 5050 B×H = 2000 × 1050左中右弯矩(-) : -1474.709 0.000 -1506.853弯矩(+) : 0.000 753.431 0.000剪力: 1771.232 -6.369 -1783.962上部纵筋: 5049 4200 5163下部纵筋: 4504 4504 4504上纵实配: 20D25(9817)下纵实配: 13D25(6381)裂缝: 0.236 0.180 0.248挠度: 0.000 1.114 0.000最大裂缝:0.248mm＜0.250mm最大挠度:1.114mm<25.250mm(5050/200)----------------------------------------------------------------------- 所有简图：3）短向壁板：短向壁板分二段计算；下段壁板厚度800，跨度6.80；上段壁板厚度500，跨度7.10；均按底部自由、上端自由、两侧固定的双向板计算。