1、附件一頂構1 .設計依據及基本資料1.1 設計依據水工建筑物荷載設計規(guī)范（DL5077-1997）;水工鋼筋混凝土設計規(guī)范（SDJ20-78）。1.2 基本資料工程等級：頂管設計按2級建筑物考慮地震烈度：工程區(qū)域內地震基本烈度為6度，按不設防考慮。巖土物理力學參數：參考值見表1-1。表1-1巖土物理力學參數表巖性及代號巖石容重泊松比內摩擦角凝聚力單位彈抗系數堅固系數YE巾kcKofg/cm3MPa度KPa104KN/m3Q31.776.590.451412/外水頭按6m考慮，運行期內水頭為1.378m。硅強度等級：預制頂管硅為C50。鋼筋級別：受力鋼筋采用II級鋼筋（20MnSi）,分布鋼筋采

2、用I級鋼筋（AJ3或A3）。鋼筋保護層：按2cm進行計算。2 .結構計算2.1 設計準則襯砌設計按限裂考慮，最大裂縫寬度不超過0.2mm2.2 計算荷載及荷載組合荷載：基本荷載包括圍巖壓力、襯砌自重、內水壓力、穩(wěn)定滲流場靜水壓力；特殊荷載包括施工荷載、灌漿壓力、溫度荷載、地震荷載等。鑒于頂管所處洞段土質很差，計算可不考慮彈性抗力。荷載組合：見下表2-1。表2-1荷載組合表工期,、山巖壓力自重內水外水彈性施工柚鼓溫度作用地震作用施工期VVVVV完建期VVVVV運行期VVVV檢修期VVV2.3荷載計算及計算工況2.3.1荷載計算內水壓力：按設計水深加一定超高考慮，取1.7m。外水壓力：按有一定外水

3、考慮，取6m。自重：按設計厚度計算自重荷載，鋼筋混凝土容重取2.5T/m3;施工推進力：按頂管最大推進長度對應的推進力考慮；溫度荷載：考慮到襯砌分縫等結構措施，可不計；地震荷載：可不考慮；圍巖壓力：可按松動介質平衡理論和彈塑性理論估算圍巖壓力，采用普氏理論、太沙基、鐵路公式、彈塑性理論公式分別計算，經綜合分析后，確定不同的圍巖壓力分布作為計算組次。各種公式類比計算結果見表2-2。表2-2山巖壓力荷載計算及選取值圍-uU類別計算參數物理力學參數幾何參數Q3巖石谷重kkN/m317.7洞室開挖寬度B(m):堅固系數0.62.3單位彈抗K0104XkN/m3/洞室開挖圖度H(m)內摩擦角k142.3

4、計算項目普氏公式太沙基公式鐵路公式彈塑性理論公式塌落拱高度h(m)4.918.310.5/垂直山巖壓力q(kN/m2)611461861239水平山巖壓力e(kN/m2)50751401239側向壓力系數入0.820.510.751說明普氏公式h=(b+2mH)/2fm=tg(45-k/2)q=0.7丫he=m2T(0.7h+0.5H)太沙基公式q=0.7y(B/2+mH)/(tgk)h=q/ye=m2丫(0.7h+0.5H)式中m=tg(45-k/2)鐵路公式q=0.4526-以丫e=aqh=q/丫=1+i(B-5)i=0.1a=1/2、1/3、1/6、0、0(對應與V、IV、III、II、

5、I類圍巖)Q3:a=0.51;Q2:a=0.30.5;N2:a=0.150.3s對應I、II、III、IV、V(包括N2、Q2、Q3依次為：6、5、4、3、2、1、1、1彈塑性理論公式q=YHe=q2.3.2計算工況工況一(完建期)：山巖壓力+自重+外水；工況二(運行期)：山巖壓力+自重+內水+外水工況三(施工期)：山巖壓力+自重+頂進力+外水；工況四(檢修期)：山巖壓力+自重+外水。工況一、二為基本荷載組合，工況三、四為特殊荷載組合2.3.3計算結果對不同工況下襯砌承載情況，分別按不同側向山巖壓力系數(入=0.51.0）考慮，列出計算組次，采用桿件系統(tǒng)結構力學的方法計算求出控制性的主要組次下

6、襯砌內力后，可進行配筋及裂縫計算分析。表2-3設計配筋表洞段圍巖類別壞向鋼筋縱向鋼筋備注內層外層內層外層Q313（|）1213（|）1245小845（|）82m段長說明：表中環(huán)向鋼筋為二級鋼筋。3.施工輔助計算3.1推力設計推力計算是頂管施工最基本的計算之一，計算公式如下：F=F0+（兀Bcq+W）廣FBcCL式中：F總才t力（kN）Fo初始推力（kN）Bc管外徑（m）q管周邊士布載荷（kPa）W每m管的重力（kN/m）w'管與土之間的摩擦系數，w'=tg（0C'管與土之間的粘著力（kPa）L推進長度（m）其中，在手掘式頂管中，Fo=13.2兀BcN,N標準貫入值;管周

7、邊均布載荷q計算公式如下：q=We+p式中：We=（丫-2c/Be）Ce土白容重（kN/m3）c土的凝聚力（kPa）Be管頂土的擾動寬度（m）Be=Bt1+sin（45-©/2）/cos（45-©/2）Bt為挖掘直徑（m），Bt=Bc+0.1Ce土的太沙基載荷系數（m）,Ce=1/（2K區(qū)/Be）1-e-（2KH/Be）H管頂以上覆土影響深度（m）K土的太沙基側向壓力系數，K=1-土的摩擦系數，=tg©0土的內摩擦角（°）按全段推進計算，推進力為4800噸，鑒于頂進設備限制，以最大頂進力1800噸確定單段頂進長度和中繼間個數及設計相應輔助設備。經計算，單

8、段頂進長度為110m,頂進力16750KN,需布置二個中繼間。3.2 掘進方法設計擬采用手掘式掘進方式，其計算主要內容為：挖掘面自穩(wěn)計算覆土深度復核。3.2.1 挖掘面自穩(wěn)計算對于砂性土而言，挖掘面自穩(wěn)高度計算公式如下：%=4c/丫ttg（45+小式中：h0自立高度（m）c土的凝聚力（kPa）丫t土的容重（kN/m3）0土的內摩擦角（°）經計算，挖掘面自穩(wěn)高度ho=3.47m挖掘直徑Bt=2.3m,挖掘面穩(wěn)定。3.2.2 覆土深度復核對于可自立的砂性土，最小覆土深度計算公式如下：灰）或45。一孰中式中：Z管頂覆土深度（m）c土的凝聚力（kPa）丫t土的容重（kN/m3）。一一土的內摩

9、擦角（°）Bc管外徑（m）Bs工具管挖掘長度（m）經計算，最小覆土深度為2.2m,頂管上埋度滿足要求。3.3 工作坑設計3.3.1 工作坑后座墻尺寸計算工作坑需提供反力以保證頂管單段推進的最大推力，其反力應為總推力的1.21.6倍。反力計算公式如下：R=AB（丫H2Kp/2+2cHKp0.5+丫hHKp）式中：R一一總推力之反力（kN）一一一系數（取1.52.5）B后座墻的寬度（m）土白容重（kN/m3）H一一后座墻的高度（m）Kp被動土壓力系數，Kp=tg2（45+0/2）C土的凝聚力（kPa）H地面到后座墻頂部土體的高度（m）經計算，確定后座墻埋置深度1.5m,墻高出坑底5m提供反力最大可達2020噸。3.3.2 工作坑后座墻結構計算后座墻結構計算需復核墻的承受頂推力、土壓力自重作用彎距和局部承壓抗剪切能力。后座墻承受彎距計算公式為Mr=0.28BT。ct式中：Mr后座墻所能承