顶管机选型为挤压式(敞开式),管道截面形式为圆形,圆形顶管机外径1600mm,管道的计算顶进长度170m,地面至管道底部外缘的深度10000mm,管道外缘底部至导轨底面的高度140mm,基础及其垫层的厚度300mm,顶管机进入接收坑后支撑垫板厚度100mm,顶进坑地面至坑底的深度10440mm,接收坑地面至坑底的深度10550mm,后座墙的尺寸3000mm×3000mm,后座墙顶至地面高度5000mm,基坑支护基础底至后座墙底高度1000mm。
管材类型为混凝土管道,管道尺寸1500mm×150mm,管节长度2000mm。
顶进井布置设置中继间,主顶工作井千斤顶吨位2000kN,主顶工作井千斤顶个数4。
第1个中继间到顶管机端部距离20m,千斤顶吨位800kN,千斤顶台数10。
第2个中继间到顶管机端部距离50m,千斤顶吨位850kN,千斤顶台数10。
第3个中继间到顶管机端部距离90m,千斤顶吨位900kN,千斤顶台数10。
第4个中继间到顶管机端部距离140m,千斤顶吨位950kN,千斤顶台数10。
注浆压力设计值为26.004 kPa。
导轨高200mm,导轨上顶面宽150mm,管外底距导轨底距离50mm。
计算依据:
1、《顶管施工技术及验收规范》
二、土层参数
后座墙土体允许施加的顶进力:
F=KpγH1B(h5 2H h6)/(2η)=3×19×10.44×3×(5 2×3 1)/(2×1.5)=7140.96 kN
三、管道参数
管道许用顶力:[Fr]=0.5φ1φ2φ3fcA/(φ5γd)=0.5×0.9×1.05×0.85×14.3×1800/(0.79×1.3)=10066.044KN
四、主顶工作井
顶管机的迎面阻力Nf=πDs2(1-β)R/4=3.14×1.6×1.6×(1-0.3)×400/4=562.688KN
总顶力:P=πDLfk Nf=3.14×1×170×5 562.688=3231.688KN
主顶工作井的千斤顶顶推能力:Tz=ηhnzPz=0.7×4×2000=5600KN
五、中继间
第1个中继间顶推力:PJ1=πDLifk Nf
=3.14×1×20×5 562.688=876.688 kN
千斤顶顶推能力:T=ηhnPi=0.8×10×800=6400 kN
PJ1=876.688 kN ≤T=6400 kN
PJ1=876.688 kN ≤[Fr]=10066.044 kN
满足要求!
中继间安全阀的最大压力:maxP1= PJ1/(nηhAi)=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:PJ2=πDLifk
=3.14×1×30×5=471 kN
千斤顶顶推能力:T=ηhnPi=0.8×10×850=6800 kN
PJ2=471 kN ≤T=6800 kN
PJ2=471 kN ≤[Fr]=10066.044 kN
满足要求!
中继间安全阀的最大压力:maxP1= PJ2/(nηhAi)=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:PJ3=πDLifk
=3.14×1×40×5=628 kN
千斤顶顶推能力:T=ηhnPi=0.8×10×900=7200 kN
PJ3=628 kN ≤T=7200 kN
PJ3=628 kN ≤[Fr]=10066.044 kN
满足要求!
中继间安全阀的最大压力:maxP1= PJ3/(nηhAi)=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:PJ4=πDLifk
=3.14×1×50×5=785 kN
千斤顶顶推能力:T=ηhnPi=0.8×10×950=7600 kN
PJ4=785 kN ≤T=7600 kN
PJ4=785 kN ≤[Fr]=10066.044 kN
满足要求!
中继间安全阀的最大压力:maxP1= PJ4/(nηhAi)=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{ PJ1,PJ2,PJ3,PJ4,πD*(L-SN)fk }=max{ 876.688,471,628,785,3.14×1×30×5 }=876.688 kN
P =876.688 kN≤Tz =5600 kN
P =876.688 kN≤[Fr] =10066.044 kN
满足要求!
六、注浆压力计算
卸力拱高度:h0=D(1 tan(45°-φ/2))/(2tanφ)=1×(1 tan(45°-30°/2))/(2×tan30°)=1.366 m
PA=γwHz1 γh0=10×0.005 19×1.366=26.004 kPa
七、导轨间距
导轨间距:A=2((D- d1 e)( d1-e))0.5 d2=2×((1000- 200 50)×( 200-50))0.5 150=864 mm
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