顶管沉井结构计算书.docx

1、顶管沉井结构计算书XXXX路及其配套设施建设项目（排水工程）工作井（沉井）结构计算书 计算:校核:审定:XXXXX设计建设有限公司二一二年X月1 目 录1.1 工程概况本工程污水管道起于XXX污水接入位置，沿XX快速路布设，汇入XXX路西侧的XX污水第一处理厂进场干管，长约1Km。主要解决包括XXXXX地块等的污水排放，管道布设位置距道路中线,为了不影响XX路的交通，W24W26段采用顶管穿越XXX路。1.2 结构计算依据1、测量资料、污水管道平面、纵断面设计图；2 、地勘资料（XXXX工程地质勘察队 2010年10月29日）；3、 室外排水设计规范GB50014-2006；4 、给水排水工程

2、构筑物结构设计规范（GB50069-2002）；5 、给水排水工程管道结构设计规范（GB50332-2002）；6 、给水排水管道工程施工及验收规范（GB50268-97）；7 、市政排水管道工程及附属设施（国家标准图集06MS201）；8 、混凝土结构设计规范GB 50010-2002；9 、顶管施工技术及验收规范（试行） 中国非开挖技术协会行业标准 2007年2月；10 、给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程（CECS 137：2002）。1.3 顶管概况1、 顶管工程性质为解决XX安置小区污水排放问题，兴建地点XX快速路接XX路交叉口处，顶管管径1m，管道埋深米。XX路顶管管道放置在密

3、实的卵石层内，覆土平均取4.5m，由于顶管长度较长，分两段顶管，每段长度L50m。顶管工作井、中继井尺寸*，顶管接收井尺寸*。2、 本工程设计合理使用年限为五十年，抗震设防烈度为七度。3、 钢筋及砼强度等级取值：（1） 钢筋HPB235级钢筋强度设计值fy=fy=210N/ mm2HRB335级钢筋强度设计值fy=fy=300N/ mm2（2） 圆管砼：采用C50，沉井采用C25。（3） 所顶土层为砂砾石，r=21KN/ m34、 本工程地下水埋深为。5、 本计算除井壁、底板外未采用专业计算软件。1.4 顶管工作井、接收井尺寸1、工作井尺寸的设计、核算由检查井的设计要求及顶管操作技术要求决定。

4、（1）、工作井的宽度计算公式 B =D+2b+2c 式中：B工作井宽度； D顶进管节的外径尺寸； b工作井内安好管节后两侧的工作空间，本工程采用每侧0.8m； c护壁厚度，本工程采用0.4m；本工程的顶管直径为D1000，壁厚200。因此，工作井的宽度尺寸为 B=140028002400=3800mm；（2）工作井底的长度计算公式 ：L=L1+L2+L3+2L4+L5式中： L工作井底部开挖长度 ； L1 管节长度 取2m ； L2顶镐机长度 取1.1m ； L3出土工作长度， 取1.1m； L4后背墙的厚度，取0.4m； L5已顶进的管节留在导轨上的最小长度，取0.3m。因此，确定本工程工作

5、井的底部长度尺寸为 L=2+2+=。（3）工作井的深度工作井的深度由设计高程和基础底板的厚度决定。（4）接收井尺寸只需满足工具管退出即可，本工程接收井尺寸*。1.5 1000mm管顶力计算1.5.1 推力计算管径D1= 水位至管顶高度：2m管外周长 S=顶入管总长度L=50m 管壁厚t= 水容重w=10KN/m3顶入管每米重量W=（）/4X25=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 f0=RS+Wf=+ kN/m初始推力 F0=（Pe+Pw+P）4)B2c=（150+ x10+20）=总推力 F= F0+ f0L=+= kN1.5.2 壁板后土抗力计算：顶管总推力设计值

6、Pt= kN顶管力至刃脚底的距离：hf= 沉井尺寸rc = qAmax=4 Pt/(3 rc hf) = qA=/8= kpa MA=2c= 1.5.3 后背土体的稳定计算： 主动土压力标准值Pa=rZtg2（45-）= 21x8xtg2（45-）=m2被动土压力标准值Pp= rZtg2（45+）= 21x8xtg2（45+）= kN/m2沉井前方总主动土压力标准值Pa=（45-）= x tg2（45-）= kN/m2沉井后方总被动土压力标准值Pp=（45+）= x tg2（45+）=m2hp=H/3=8/3=2.67 m=( hf-hf- hp)/ hf=( )/ = 总推力F= )= 满足

7、规范要求所以经过以上计算可知：采用管径D1=圆管，顶进距离50m符合要求。1.6 工作井（沉井）下沉及结构计算 3.8m沉井，本井为工作井，地下水位按地面以下-2.0m计（施工期间）由于地质条件好，在沉井范围内均为卵石土层，沉井考虑先开挖后下沉。1.6.1 基础资料：单位摩阻力fk25Kpa，地基承载力特征值取为350Kpa。采用C25砼，钢筋为HPB235，HRB335。卵石土天然容重取为21kN/m3，水容重w=10KN/m3 ,内摩擦角=35,井壁高,底板厚,壁厚。 1.6.2 下沉计算：下沉过程中水的浮托力标准值：Ffw,k=井壁总摩阻力标准值：TU=+xx+沉井自重标准值G1k下沉系

8、数：K1（G1k-Ffw,k）/ T（）/=(不满足规范要求) ，所以仅靠自重不能顺利下沉，需在顶部压重1.6.3 下沉稳定计算： 根据地勘资料,沉井下沉土层为卵石土层，因此下沉稳定满要求。1.6.4 抗浮稳定计算(沉井下沉到设计标高浇注底板后)：a.施工阶段沉井自重标准值GK25=基底的水浮力标准值：Ffbw,k10 抗浮系数：Kfw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。1.6.5 刃脚计算： 水平框架作用的判别,L1=4.9m,h=1.3maf =/(h4+0.05 L14)=1af1，刃脚在内墙荷载作用下，不作水平分配，只按悬臂计算。(1)刃脚向外悬臂弯曲计算a.

9、起沉时 井体重量为，平均每延米重量= KN/m。刃脚插入土中最大深度为米，=n=0.3m,c=0.3m=m取=30水平推力H=V2tg(-)=-30)= m向外悬臂弯矩M=沉至井深一半，井为全高时，沉井入土深度H=4m,此时摩阻力为：TU=+xx(4+刃脚斜面垂直反力及水平推力：=m H=V2tg(-)=-30)= m向外悬臂弯矩：M=下沉至设计标高时，刃脚内部全部挖空，在外侧水、土作业下，刃脚向里悬臂弯曲的计算： qa=130KN qb=向里悬臂弯矩：= (2)刃脚配筋计算计算时，刃脚自重及井壁摩阻力略去不计。MC=1/2*+1/2* (13* *2/3=选择钢筋截面：M=，h0=510mm

10、,b=1000mm,s=M/1fcbh02=/*1000*510*510)=AS=192mm2AS,min=%*550*1000=1100mm2,按构造配筋，AS=1100mm2,选用814。1.6.6 沉井竖向计算：1）、抽垫木时井壁竖向计算沉井在开始下沉特别是在抽垫木时，井壁会产生皆大的弯曲应力。沉井采用四个支承点，定位支撑点布置如图。（1）假定定位承垫木间距为，不考虑刃脚下回填砂的承载力，如图a所示。井壁单宽自重标准值：gk=*25=65KN/m井壁单宽自重标准值：gs=*65=m支座弯矩：M支=-1/2*2-1/2*跨中弯矩：M中=1/8*=、假定抽垫木时，先抽并回填部位已经压实变成支

11、点。此时，沉井井壁支承在三个点上，如图b所示。支座弯矩：M支=-1/8*=跨中弯矩：M中=*=配筋计算L10/H2，按深梁进行设计，根据混凝土结构设计规范，计算如下：因为L10满足要求。c. 使用阶段由于使用阶段井顶板有覆土，可满足要求。1.7.5 刃脚计算： 水平框架作用的判别,L1=2.35m,h=1.3m水平分力分配系数：=1又工作井计算可知，下沉至设计标高时，刃脚内部全部挖空，在外侧水、土作业下，刃脚向里悬臂弯曲的计算值最大，则： qa= qb=（45-）= x tg2（45-）= kN/m向里悬臂弯矩：= 刃脚配筋计算：计算时，刃脚自重及井壁摩阻力略去不计。MC=1/2*+1/2*

12、(13* *2/3=选择钢筋截面：M=，h0=460mm,b=1000mm,s=M/1fcbh02=/*1000*460*460)=AS=163mm2AS,min=%*500*1000=1000mm2,按构造配筋，AS=1100mm2,选用814。1.7.6 沉井竖向计算1）、抽垫木时井壁竖向计算沉井在开始下沉特别是在抽垫木时，井壁会产生皆大的弯曲应力。沉井采用四个支承点。（1）假定定位承垫木间距为，不考虑刃脚下回填砂的承载力，如图a所示。井壁单宽自重标准值：gk=*25=m井壁单宽自重标准值：gs=*=m支座弯矩：M支=-1/2*2-1/2*跨中弯矩：M中=1/8*=、假定抽垫木时，先抽并回

13、填部位已经压实变成支点。此时，沉井井壁支承在三个点上，如图b所示。支座弯矩：M支=-1/8*=跨中弯矩：M中=*=配筋计算L10/H2，按深梁进行设计，根据混凝土结构设计规范，计算如下：因为L10H，内力臂：z1=0.6 L10=*=刃脚底部：M中= M中/fyz1=8500/（300*）=17.5mm2井墙顶部：M支= M支/fyz1=21500/（300*）=44.3mm2求得的钢筋值较小，故按构造配筋已能满足要求。2）、井壁的抗拉计算根据规程，由于本工程地基为卵石土层地基，不必进行竖向拉断计算。1.7.7 井壁内力计算：(理正结构工具箱计算)（1）池壁荷载计算: 池外荷载: 主动土压力系

14、数Ka= 侧向土压力荷载组合(kN/m2):部位(标高)土压力标准值水压力标准值活载标准值基本组合准永久组合地面池壁顶端地下水位处底板顶面 池内底部水压力: 标准值= kN/m2, 基本组合设计值= kN/m2底板荷载计算(池内无水，池外填土): 水池结构自重标准值Gc= 基础底面以上土重标准值Gt= 基础底面以上水重标准值Gs= 基础底面以上活载标准值Gh= 水池底板以上全部竖向压力基本组合: Qb = +/ = m2 水池底板以上全部竖向压力准永久组合: Qbe = +/ = m2 板底均布净反力基本组合: Q = = kN/m2 板底均布净反力准永久组合: Qe = = kN/m2底板荷载计算(池内有水，池外无土): 水池底板以上全部竖向压力基本组合: Qb = + +/ = m2 板底均布净反力基本组合: Q = + = m2 水池底板以上全部竖向压力准永久组合: Qbe = + +/ = m2 板底均布净反力准永久组合: Qe = + = m2（2） 内力,配筋及裂缝计算 弯矩正负号规则: 顶板:下侧受拉为正,上侧受拉为负 池壁:内侧受拉为正,外侧受拉为负 底板:上侧受拉为正,下侧受拉为负 荷载组合方式: 1.池外土压力作用(池内无水，池外填土) 2.池内水压力作用(池内有水，池外无土) 3