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+πBcτa L （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）；

　　（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

　　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