電纜沉井、頂管專題報告

1、編號：S15-001C-Z05 版次：01*路工程（江蘇省電力公司2015年設(shè)計競賽）電纜沉井、頂管專題報告 *2015年9月*路工程電纜沉井、頂管專題報告 批 準：審 核：校 核：編 制：目 錄一.設(shè)計依據(jù)1三. 工程概述2四. 沿線水文條件3五.沿線地質(zhì)條件4六.頂管的選擇5七.頂管工作井的設(shè)計與施工8八.頂管機的選擇15 專題報告一.設(shè)計依據(jù)采用的主要設(shè)計規(guī)范：建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB 50009-2012）給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 50069-2002）建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB 50011-2010）建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB 50007-2011）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 5

2、0010-2010）砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 50003-2011）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017-2003）地下工程防水技術(shù)規(guī)范（GB50108-2008）地下工程防水技術(shù)規(guī)范（GB50108-2008）混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范（GB50119-2003）混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范(GB/T 50476-2008)城市橋梁設(shè)計規(guī)范（CJJ 11-2011）采用的主要驗收規(guī)范給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范（GB 50268-97）建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ 79-2012）混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB 50204-2002）砌體結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB 50203-2002）建筑地

3、基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范（GB50202-2002）土工試驗方法標準（GB/T50123-1999）頂進施工法用鋼筋混凝土排水管(JC/T 640-1996)二. 工程建設(shè)規(guī)模本工程為*。線路起于*，止于110kV*。電纜路徑約4.53km，電纜通道按16孔設(shè)計。電纜采用ZR-YJLW03-64/110kV-1*1000mm2阻燃型交聯(lián)聚乙烯絕緣皺紋鋁包低密度聚乙烯外護套(LLDPE)單芯銅導體電力電纜。三. 工程概述 本工程電纜自*出線，沿現(xiàn)狀站內(nèi)電纜相西敷設(shè)至郭巷大道東側(cè)DL01處左轉(zhuǎn)，沿郭巷路大道東側(cè)綠化帶圍欄向南敷設(shè)，在DL05DL06段及DL09DL10段采用拉管敷設(shè)過已建道路及在

4、建道路，在DL012DL013段采用橋架過現(xiàn)狀小河，在DL19DL20段采用頂管過蘇州繞城高速公路及景觀河，在DL022DL23段采用拉管過吳淞路，電纜繼續(xù)向南敷設(shè)至吳淞一路左轉(zhuǎn)，沿吳淞一路北側(cè)向東敷設(shè)，在DL43DL44段采用拉管過景觀河及縱三路，電纜路徑在DL56處左轉(zhuǎn)，沿縱四路西側(cè)向北至DL58處左轉(zhuǎn)進入110kV*電所。繞城高速公路新建頂管電纜路徑在DL19DL20段頂管過蘇州繞城高速公路及景觀河四. 沿線水文條件沿線地處江蘇省*，為長江三角洲平原，隸屬長江流域太湖水系。本地區(qū)北有陽澄湖，西有太湖。境內(nèi)地勢較平坦，河網(wǎng)密布，略呈西高東低，地形大體可分為平原地區(qū)、低洼圩區(qū)和低山丘陵四類。

5、本次所址位于*南部，郭巷路東側(cè)，屬平原地區(qū)。五.沿線地質(zhì)條件該電纜沿線經(jīng)過重要市政路口、河流河塘以及高速公路時采用頂管法，其中層土、層土強度較好，可塑性較好，不易產(chǎn)生土體坍塌。層土易產(chǎn)生管涌、流砂等現(xiàn)象，可采用粉噴樁法加固處理。層土強度低，土體軟弱，在外力作用下易發(fā)生流、塑性變形，可采用粉噴樁法加固處理。頂管施工過程中應(yīng)采取有效措施，防止工具頭受力不均而引起偏向、突沉等現(xiàn)象，同時應(yīng)盡量減小對地基土的擾動，并加強管道口連接工藝。頂管設(shè)計參數(shù)詳見表。 沉井及頂管工程設(shè)計參數(shù) 層號頂管外壁單位面積干摩阻力M頂管觸變泥漿狀態(tài)下摩阻力M頂管正面端阻力B頂管切削面內(nèi)阻抗力B1土的變形模量E0靜止土側(cè)壓力系

6、數(shù)K0深攪樁樁周土側(cè)阻力特征值qsikPakPakPakPaMPakPa5075504006.80.70183563503205.00.50153585503506.00.45152562502503.50.4012根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（GB18306-2012）國家標準的規(guī)定中表明，所址區(qū)位于地震動峰值加速度0.05g的區(qū)劃區(qū)，抗震設(shè)計為第一組，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.40s。根據(jù)110750千伏架空輸電線路設(shè)計規(guī)范（GB 50545-2010）、電力設(shè)施抗震設(shè)計規(guī)范(GB 50206-96)、構(gòu)筑物抗震設(shè)計規(guī)范(GB 50191-93)、建筑抗震設(shè)防分類標準(GB 50223-95)

7、中相關(guān)規(guī)定，可不考慮粉土液化的影響。根據(jù)調(diào)查訪問，沿線地區(qū)未發(fā)現(xiàn)有開采價值的礦藏及具有保護價值的文物。六.頂管的選擇鋼筋混凝土管道的許用頂力管道斷面的許用頂力是決定頂進長度的一個重要因素，管道的許用頂力取決于管材強度、頂進時的加壓方式和受力面積以及頂鐵與管道端面的接觸狀態(tài)等。鋼筋混凝土管道的強度決定于離心混凝土的強度，從理論上講，離心混凝土強度應(yīng)高于普通混凝土強度的1.25倍，但實際上我國混凝土管道的抗壓強度應(yīng)大于30MPa。 在頂管施工中，加壓面的中心即頂力作用中心應(yīng)與管壁中心重合，否則在管壁上除產(chǎn)生壓應(yīng)力外，還會引起其他應(yīng)力的產(chǎn)生，如拉應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力等，容易造成管壁的破壞。從理論上

8、講，管道端面和頂鐵應(yīng)平整接觸，無間隙，而實際上由于管道制造和頂鐵加工中都存在誤差，不可能實現(xiàn)密切接觸，為了補救這一不足，在施工中需在兩者之間加墊層，常采用的鋪墊材料有油氈、橡膠、塑料和軟木板等?；炷凉艿赖脑S用頂力通?？捎霉竭M行計算： 式中：Fr許用頂力，kN；管體抗壓強度，kN/m2；A加壓面積，m2；S安全系數(shù)，取S=2.53.0。根據(jù)本工程實際電纜管數(shù)及與排管配合，參照JC/T640-2010<中華人民共和國建材行業(yè)標準>使用內(nèi)徑為2.0米、壁厚0.2米的鋼筋混凝土水泥管。管道內(nèi)電纜排管的布置見下圖。推力的計算：（以2000mm計算）   &#

9、160;  FF1F2      其中F總推力          F1迎面阻力         F2頂力阻力F1/4*D2*P （D管外徑2.4m  P控制土壓力）  PKo*Ho  式中Ko靜止土壓力系數(shù)，一般取0.55   &

10、#160;  Ho地面至掘進機中心的厚度，取最大值6m      土的濕重量，取1.9t/m3  P0.55*1.9*66.27t/m2  F13.14/4*2.4*6.2711.82tF2D*f*L  式中f管外表面平均（根據(jù)頂進距離平均沙礫土）綜合摩阻力，取0.8t/m2   D管外徑2.4m   L頂距       

11、60; F23.14*2.4*0.96*1701229.88t。 七.頂管工作井的設(shè)計與施工工作井形狀一般有矩形、圓形、腰圓形、多邊形等幾種，其中矩形工作井最為常見。在直線頂管中或在兩段交角接近180º的折線的頂管施工中，多采用矩形工作井。矩形工作井的短邊與長邊之比通常為2:3。如果在兩段交角比較小或者是在一個工作井中需要向幾個不同方向頂進時，則往往采用圓形工作井；另外，較深的工作井也一般采用圓形，且常采用沉井法施工。沉井材料采用鋼筋混凝土，工程竣工后沉井則成為管道的附屬構(gòu)筑物。腰圓形的工作井的兩端各為半圓形狀，而其兩邊則為直線；這種形狀的工作坑多用成品的鋼板構(gòu)筑成，而且大

12、多用于小口徑頂管中。矩形工作坑的底部尺寸應(yīng)滿足下列公式要求：B = D1 + SL = L1 + L2 + L3 + L4 + L5式中：B矩形工作井的底部寬度，m；D1管道外徑，m；S操作寬度，可取2.43.2m；L矩形工作井的底部長度，m；L1頂管掘進機長度，當采用管道第一節(jié)管作為頂管掘進機時，對于鋼筋混凝土管，不宜小于0.3m；鋼管則不宜小于0.6m；L2管節(jié)長度，m；L3輸土工作間長度，m；L4千斤頂長度，m；L5后座墻的厚度，m。工作井深度應(yīng)符合下列公式要求（見圖6.1.4）：H1 = h1 + h2 + h3H2 = h1 + h3+ t +h4式中：H1頂進井地面至坑底的深度，m

13、；H2接收井地面至坑底的深度，m；h1地面至管道底部外緣的深度，m；h2管道外緣底部至導軌底面的高度，m；h3基礎(chǔ)及其墊層的厚底(不應(yīng)小于該處井室的基礎(chǔ)及墊層厚度)，m；h4頂管機進入接收井后支撐墊板厚度，m；頂進工作井深度示意圖t 管壁厚度，m?？梢愿鶕?jù)需要和施工條件允許確定工作井的尺寸，頂進井和接收井的最小尺寸可分別參照表頂進井的形狀和最小尺寸 a) 擋板支護的矩形頂進井b) 內(nèi)襯板支護的兩端半圓矩形頂進井頂進管道直徑/mm擋板支護的矩形頂進坑長度 L /m內(nèi)襯板支護的兩端半圓矩形頂進坑長度L/m頂進坑的寬度B /m7005.305.502.508005.605.902.809005.60

14、5.902.8010005.906.253.0011006.106.403.0012006.306.603.2013506.707.003.3015006.807.103.3016506.807.103.3018007.207.503.8020007.507.804.0022007.607.904.20接收坑的形狀和最小尺寸 a) 擋板支護的方形接收坑b) 內(nèi)襯板支護圓形接收坑頂進管道直徑DN/ID工作坑長度L /m工作坑寬度B /m圓形工作坑直徑D /m7002.402.502.508002.702.802.809002.702.802.801002.903.003.0011002.903.

15、003.0012003.003.203.2013503.103.303.3015003.103.303.3016503.203.303.4018003.503.503.8020003.803.504.1022003.903.504.20根據(jù)本工程實際情況，本工程共設(shè)計頂管工作井和接收井各一座，采用沉井施工，工作井內(nèi)凈尺寸長寬高為7.2*5.5*8.0米，壁厚1.0米，接收井內(nèi)凈尺寸長寬高為5.5*5.5*8.0米，壁厚1.0米，混凝土強度等級為C30，抗?jié)B強度0.6Mpa。頂管工作井為單向頂進，沉井允許最大頂力為16000KN。根據(jù)設(shè)計要求，沉井分二節(jié)制作、一次下沉。一次制作總高度一般不超過短

16、邊。依次高度若過大，施工比較困難，下沉時易引起傾斜，本工程沉井尺寸，故采取分節(jié)澆注，一次下沉。分節(jié)高度應(yīng)保證其穩(wěn)定性，并使沉井能在自重狀態(tài)下順利下沉，其下沉系數(shù)K不小于1.15?？砂聪率接嬎悖?K=（Q*B/（L（H-2.5）F+H）>1.15（當H>5m時）式中 Q沉井輜重及附加荷載（t） B被井壁排除的水重（t）當采取排水下沉B=0H-沉井下沉深度（m） L沉井外部周長（m） 2.5按摩擦力在深5m時達到最大值，5m以下保持常值 F單位面積摩擦力的平均值 R刃腳反力，當挖空時R=0.6下沉中如遇下沉困難，在井壁與土層2cm3cm間隙間進行灌水，保證下沉順利進行。施工順序是：第一

17、節(jié)沉井混凝土澆好后 ，強度達到75% 澆筑第二節(jié)混凝土，強度達到100% 沉井下沉到設(shè)計標高處。八.頂管機的選擇可參照表選擇頂管機和相應(yīng)施工方法。頂管機和相應(yīng)施工方法選擇參照表 編號頂管機形式適用管道內(nèi)徑D/mm管頂覆土厚度H/m地層穩(wěn)定措施適用地層適用環(huán)境1手掘式D: 900-4200H: 3m或1.5D1. 遇砂性土用降水法疏干地下水；2. 管道外周注漿形成泥漿套。粘性或砂性土，在軟塑和流塑粘土中慎用。允許管道周圍地層和地面有較大變形，正常施工條件下變形量10-20cm.2擠壓式D: 900-4200H: 3m或1.5D1. 適當調(diào)整推進速度和進土量；2. 管道外周注漿形成泥漿套。軟塑和流

18、塑性粘土，軟塑和流塑的粘性土夾薄層粉砂。允許管道周圍地層和地面有較大變形，正常施工條件下變形量10-20cm.3網(wǎng)格式(水沖)D: 1000-2400H: 3m或1.5D適當調(diào)整開口面積，調(diào)整推進速度和進土量，管道外周注漿形成漿套。軟塑和流塑性粘土，軟塑和流塑的粘性土夾薄層粉砂。允許管道周圍地層和地面有較大變形，精心施工條件下地面變形量可小于15cm。4斗鏟式D: 1800-2400H: 3m或1.5D氣壓平衡工作面土壓力，管道周圍注漿形成泥漿套。地下水位以下的砂性土和粘性土，但粘性土的滲透系數(shù)應(yīng)不大于10-4cm/s.允許管道周圍地層和地面有中等變形，精心施工條件下地面變形量可小于10cm。

19、5多刀盤土壓平衡式D: 900-2400H: 3m或1.5D胸板前密封艙內(nèi)土壓平衡地層和地下水壓力，管道周圍注漿形成泥漿套。軟塑和流塑性粘土，軟塑和流塑的粘性土夾薄層粉砂。粘質(zhì)粉土中慎用。允許管道周圍地層和地面有中等變形，精心施工條件下地面變形量可小于10cm。6刀盤全斷面切削土壓平衡式D: 900-2400H: 3m或1.5D胸板前密封艙內(nèi)土壓平衡地層和地下水壓力，以土壓平衡裝置自動控制，管道周圍注漿形成泥漿套。軟塑和流塑性粘土，軟塑和流塑的粘性土夾薄層粉砂。粘質(zhì)粉土中慎用。允許管道周圍地層和地面有較小變形，精心施工條件下地面變形量可小于5cm。7加泥式機械土壓平衡式D: 600-4200H: 3m或1.5D胸板前密封艙內(nèi)混有粘土漿液的塑性土壓力平衡地層和地下水壓力，以土壓平衡裝置自動控制，管道周圍注漿形成泥漿套。地下水位以下的粘性土、砂質(zhì)粉土、粉砂。地下水壓力>200kPa, 滲透系數(shù)10-3cm/s時慎用。允許管道周圍地層和地面有較小變形，精心施工條件下地面變形量可小于5cm。8泥水平衡式D: 250