顶管施工推力的理论计算及中继间布置 - secret

顶管施工

6.3.1 工具管选型

6.3.1.1 顶管机型的选择， 我们主要从环保等方面考虑，由于大口径管Φ1500出泥量较大， 因此选用多刀盘土压平衡式工具管，该机型切削后的土体皆为原状土，利于弃土的外运，不会对环境产生污染。

6.3.1.2 工具管施工原理及主要特点

多刀盘土压平衡式工具管机型源于DK式大刀盘土压平衡式工具管，所不同的是用四个对称布设小刀盘(70%的切削断面)代替了全断面刀盘， 这样就解决了大刀盘的昂贵而笨重的驱动系统，使整机重量、成本大为降低，机内空间大增，且维修简单、操作方便。

6.3.2 推力的理论计算及中继间布置 以最长距离178m，工作井段顶管计算： F=F1+F2

其中F—总推力

F1—迎面阻力 F2—顶进阻力

F1=π/4*D2*P（D—管外径2.05m P—控制土压力） P=KO*R*HO

式中KO--静止土压力系数，一般取0.55

HO--地面至掘进机中心的厚度，取最大值9.2m γ--土的湿重量，取1.9T/m3 P=0.55*1.9* 9.2=9.61T

F1=3.14/4*2.052*9.61=31.70T F2=πD*f*L

式中:f—管外表面综合摩阻力,取0.5T/M2 D—管外径2.05m L—顶距178m

F2=3.14*2.05*0.5*178=572.89T，既每顶进一米的顶力为3.22T。 F=F1+F2=31.70+572.89=604.59T

经计算得知顶管的总推力为604.59T，大于设计沉井后靠最大承载力（一般为5000KN，既500T），顶管时只能用其80%，500*0.8=400T。主顶使用四台200T级油缸，在推进时，每台油缸的最大顶力不得超过100T。剩余顶力需要设置中继间来解决。顶进时，当顶力达到中继间设计推力的60%时，即需设置中继间，当顶力达到中继间设计推力的80%时，即需启动中继间，中继间设计总推力F’=500T。（由10只50T小千斤顶组成）

中继间由前壳体、千斤顶及后壳体组成。前壳体与前接管连接，后壳体与后接管连接，前后壳体间为承插式连接，两者间依靠橡胶止水带密封，防止管道外水土和浆液倒流入管道内，钢壳体结构进行精加工，保证其在使用过程中不发生变形。中继间壳体外径与管节外径相同，可减少土体扰动、地面沉降和顶进阻力。

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