顶管计算书

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，兴建地点东莞安镇，管道埋深2.90~6.30

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/ mm2 Ф—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0.3~4.5m。 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D1=0.8m 综合摩擦阻力 R=5 kPa

顶入管总长度L=150m 管壁厚t=0.036m

顶入管每米重量W={3.14X（0.8722-0.82）/4}X22=2.05KN/m 管涵与土之间摩擦系数f=0.20

每米管子与土层之间的综合摩擦阻力 f011kN/m

初始推力 F0=（Pe+Pw+△P）(3.14/4)B2c=（150+5.3x10+20）x3.14/4x0.8722=133.13 kN

总推力 F= F0+ f0L=133.13+14.11x150=2249.6kN 2、壁板后土抗力计算：

顶管力至刃脚底的距离：hf=3m 沉井中心半径 rc=3.25m qAmax=4 Pt/3 rc hf 7kpa

qA=127.37x(9-1.8)/9=101. kpa MA=-0.307qAr2c2=-330.4 kN.m 3 后背土体的稳定计算：

主动土压力标准值Fep,k= tg2（45°--35）x10=18.29 kN/m2 235）.[(17.5-10)x7.7]+ tg2（45°22

被动土压力标准值Fp,k= tg（45°+

35352

）.[(17.5-10)x7.7]+ tg（45°+）22x10=250 kN/m2 hp=H/3=6.7/3=2.23 m

§=( hf-︳hf- hp︳)/ hf=0.74 Ptk=2249.6≤ §(0.8

二、1000直径管涵顶力计算

1、推力计算 管径D1=1.0m 综合摩擦阻力 R=5 kPa

顶入管总长度L=150m 管壁厚t=0.036m

顶入管每米重量W={3.14X（1.0722-1.02）/4}X22=2.58KN/m

管涵与土之间摩擦系数f=0.20

每米管子与土层之间的综合摩擦阻力 f0 kN/m

初始推力 F0=（Pe+Pw+△P）(3.14/4)B2c=（150+5.3x10+20）x3.14/4x1.0722=201.2 kN

总推力 F= F0+ f0L=201.2+17.35x150=2803.1 kN 2、壁板后土抗力计算：

顶管力至刃脚底的距离：hf=3.0m 沉井中心半径 rc=3.25m qAmax=4 Pt/3 rc hf 0kpa

qA=158.70x(9.0-1.8)/9.3=126.96 kpa MA=-0.307qAr2c2=-411.7 kN.m 3 后背土体的稳定计算：

主动土压力标准值Fep,k= tg2（45°--35）x10=18.09 kN/m2 235）.[(17.5-10)x7.6]+ tg2（45°22

被动土压力标准值Fp,k= tg（45°+

35352

）.[(17.5-10)x7.6]+ tg（45°+）22x10=247.23 kN/m2 hp=H/3=7.6/3=2.53 m

§=( hf-︳hf- hp︳)/ hf=0.84 Ptk=2803.1≤ §(0.8

三、1200直径管涵顶力计算

1、推力计算 管径D1=1.2m 综合摩擦阻力 R=5 kPa

顶入管总长度L=150m 管壁厚t=0.040m

顶入管每米重量W={3.14X（1.282-1.22）/4}X22=3.43KN/m 管涵与土之间摩擦系数f=0.20

每米管子与土层之间的综合摩擦阻力 f0 kN/m

初始推力 F0=（Pe+Pw+△P）(3.14/4)B2c=（150+5.3x10+20）x3.14/4x1.282=286.8 kN

总推力 F= F0+ f0L=286.8+20.78x150=3403.95 kN 2、壁板后土抗力计算：

顶管力至刃脚底的距离：hf=3.3m 沉井中心半径 rc=3.775m qAmax=4 Pt/3 rc hf 14=150.84kpa qA=150.84x(9.3-1.9)/9.3=120kpa MA=-0.307qAr2c2=-525.10 kN.m 3 后背土体的稳定计算：

主动土压力标准值Fep,k= tg2（45°--35）x10=19.31 kN/m2 235）.[(17.5-10)x8.2]+ tg2（45°22

被动土压力标准值Fp,k= tg（45°+

35352

）.[(17.5-10)x8.2]+ tg（45°+）22x10=263.84 kN/m2 hp=H/3=8.2/3=2.73m

§=( hf-︳hf- hp︳)/ hf=0.83 Ptk=3403.95≤ §(0.8

四、1400直径管涵顶力计算

1、推力计算

管径D1=1.4m 综合摩擦阻力 R=5 kPa

顶入管总长度L=150m 管壁厚t=0.048m

顶入管每米重量W={3.14X（1.4962-1.42）/4}X22=4.80KN/m 管涵与土之间摩擦系数f=0.20

每米管子与土层之间的综合摩擦阻力 f0kN/m

初始推力 F0=（Pe+Pw+△P）(3.14/4)B2c=（150+5.3x10+20）x3.14/4x1.4962=391.8 kN

总推力 F= F0+ f0L=391.8+24.45x150=4058.55kN 2、壁板后土抗力计算：

顶管力至刃脚底的距离：hf=3.4m 沉井中心半径 rc=3.775m qAmax=4 Pt/3 rc hf x3.14=4x5276.12/3x3.4x qA=174.55x(10.2-1.9)/10.2=142.04kpa MA=-0.307qAr2c2=-621.40kN.m 3 后背土体的稳定计算：

主动土压力标准值Fep,k= tg2（45°--35）x10=22.34 kN/m2 235）.[(17.5-10)x9.7]+ tg2（45°22

被动土压力标准值Fp,k= tg（45°+

35352

）.[(17.5-10)x9.7]+ tg（45°+）22x10=305.35 kN/m2 hp=H/3=9.7/3=3.23m

§=( hf-︳hf- hp︳)/ hf=0.95 Ptk=4058.55≤ §(0.8

五、1500直径管涵顶力计算

1、推力计算 管径D1=1.5m 综合摩擦阻力 R=5 kPa

顶入管总长度L=150m 管壁厚t=0.052m

顶入管每米重量W={3.14X（1.6042-1.52）/4}X22=5.58KN/m 管涵与土之间摩擦系数f=0.20

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）(3.14/4)B2c=（150+5.3x10+20）x3.14/4x1.6042=450.4kN

总推力 F= F0+ f0L=450.4+26.30x150=4395.55 kN 2、壁板后土抗力计算：

顶管力至刃脚底的距离：hf=3.45m 沉井中心半径 rc=3.775m qAmax=4 Pt/3 rc hf x3.14=4x

qA=186.31x(10.35-1.9)/10.35=152.11kpa MA=-0.307qAr2c2=-665.45 kN.m 3 后背土体的稳定计算：

主动土压力标准值Fep,k= tg2（45°--35）x10=23.96 kN/m2 235）.[(17.5-10)x10.5]+ tg2（45°2被动土压力标准值Fp,k= tg2（45°++

35）x10=327.49kN/m2 235）.[(17.5-10)x10.5]+ tg2（45°2hp=H/3=10.5/3=3.5m

§=( hf-︳hf- hp︳)/ hf=0.95 Ptk=4395.55≤§(0.8

六、1600直径管涵顶力计算

1、推力计算 管径D1=1.6m 综合摩擦阻力 R=5 kPa

顶入管总长度L=150m 管壁厚t=0.055m

顶入管每米重量W={3.14X（1.712-1.62）/4}X22=6.29KN/m 管涵与土之间摩擦系数f=0.20

每米管子与土层之间的综合摩擦阻力 f0 kN/m

初始推力 F0=（Pe+Pw+△P）(3.14/4)B2c=（150+5.3x10+20）x3.14/4x1.712=511.9kN

总推力 F= F0+ f0L=511.9+28.1x150=4726.90kN 2、壁板后土抗力计算：

顶管力至刃脚底的距离：hf=3.50m 沉井中心半径 rc=3.775m qAmax=4 Pt/3 rc hf

qA=197.49x(10.5-1.9)/10.5=161.75kpa MA=-0.307qAr2c2=-707.66kN.m 3 后背土体的稳定计算：

主动土压力标准值Fep,k= tg2（45°--35）x10=19.31 kN/m2 235）.[(17.5-10)x8.2]+ tg2（45°22

被动土压力标准值Fp,k= tg（45°+

35352

）.[(17.5-10)x8.2]+ tg（45°+）22x10=263.94kN/m2 hp=H/3=8.2/3=2.73m

§=( hf-︳hf- hp︳)/ hf=0.78 Ptk=4726.95≤§(0.8

七、2000直径管涵顶力计算

1、推力计算 管径D1=2.0m 综合摩擦阻力 R=5 kPa

顶入管总长度L=150m 管壁厚t=0.061m

顶入管每米重量W={3.14X（2.1222-2.02）/4}X22=8.68KN/m 管涵与土之间摩擦系数f=0.20

每米管子与土层之间的综合摩擦阻力 f0 kN/m

初始推力 F0=（Pe+Pw+△P）(3.14/4)B2c=（150+5.3x10+20）x3.14/4x2.1222=788.3kN

总推力 F= F0+ f0L=788.3+35.04x150=6043.7kN

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-2.0m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17.5kN/m，内摩擦角Φ=5.0°. 2. 下沉计算：

下沉过程中水的浮托力标准值：

Ffw,k=3.14x8.2x(4.052-3.82)x10=505.3 kN 井壁总摩阻力标准值： 沉井自重标准值

G1k2-3.52)X25=3325.3 kN 下沉系数：

Kst＝（G1k-Ffw,k）/ Fsk＝（3325.3-505.3）/1958.41=1.44>1.05 (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

GK＝3325.3＋×72×0.7×25=3998.4kN

4基底的水浮力标准值：

Ffbw,k＝3.14x(8.1/2)2x7.2x10＝3708.3kN

抗浮系数：

Kfw＝

GKFfbwk＝3998.4/3708.3＝1.08>1.0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：

tgθ=1.20.3=4 θ＝76.0° d1＝1.21.0－（3×0.25+2×0.30）＝0.15－0.0752tg61.0120.25tg＝0.075m

Rj＝4.9×0.55×25＝67.4kN/m P1＝

67.41.01.020.25tgtg（θ-β0）＝33.3kN 其中 β0=20

M1＝33.3×（1.2－

1.03）+67.4×0.075＝33.93kN ×1.2×25＝55.4kN

F5.0ep1×7.2)×tg2（45°-

2）+10.2×10＝202.8kN/m2 Fˊtg2（45°-5.0epe×6.0)×2）+9.0×10＝180.3kN/m2 M1=16×（2×202.8+180.3）×1.22＝140.6kN/m

Nθ＝P1rc＝33.3×7.85/2=130.7 kN 6. 沉井下沉考虑采用垫木支承 支承时井壁内力计算：

M0＝0.035×πg×r2c＝0.035×π×67.4×3.7752＝105.6kNm/m Ms＝－0.068πg r2c＝205.1kNm/m Tmax＝0.011πg r2c＝33.2kNm/m Vmax＝0.25πg rc＝199.7kN 7. 井壁水平内力计算：

ωˊ＝B-1

A ρB＝10tg2（45°-

5.05.0）+17.5×8.3tg2（45°-）＝130.4kN/m2

2222 ρA＝10tg2（45°-12）+17.5×8.3tg2（45°-12）＝102.5kN/m2 ωˊ＝

130.4-1＝0.27 102.5NA＝102.5×3.775×（1+0.7854×0.27）＝466.2kN/m NB＝102.5×3.775×（1+0.5×0.27）＝439.2kN/m MA=-0.1488×102.5×3.7752×0.27＝-58.7kNm/m MB＝－0.1366×102.5×3.7752×0.27＝-53.9kNm/m 8. 水下封底计算： Pk＝

3998.44＝103.94kN/m2

7.02 M=0.198×103.94×3.7752＝293.3kNm/m

5.72293.3106 h＝+300＝1234mm

10001.1 取h＝1800mm 9. 底板受力计算： 按周边铰支圆板计算 Pk＝

3998.44＝103.94kN/m2

7.02径向弯矩 MrK＝KrPkr2 环向弯矩 Mtk＝KtPkr2

Pkr2＝103.94×（3.775）2＝1481.2kN.m

中间 Mrk＝Mtk＝-0.1979×1481.2＝-293.1kNm/m 底板上部受拉

10.配筋计算：

刃脚 竖向钢筋 As＝1.111.930021.27140.61062

×1000×550×（1-1）＝1105mm 21.111.91000550按最小配筋率计算：

As＝0.15％×1000×550＝825mm2 设计配筋满足 环向配筋：

1.27130.71031.1As＝＝609mm2 设计配筋满足

30011. 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。