集美新城集美大道220kv、110kv架空线路缆化工程 顶管施工专项方案 Fp=πD0Lfk+NF

式中：Fp：计算的总顶力（KN）； D0：管道的外径（m），取值3.9；

L：管道的计算顶进长度（m），取值97.5；

fk：顶进时，管道表面与其周围土层之间的摩系数，取值4； NF：顶进时，工具管的迎面阻力（KN），NF =π（Dg-t）tR Dg：顶管机外径（mm）;

t：工具管刃脚厚度或挤压喇叭口的平均宽度（m）； R：挤压阻力（KN/m）,取R=300~500KN/m；

Fp=3.14x3.9x97.5x5+3.14x（3.9-0.1）x0.1x500=6566KN 2）管节所能承受的最大抗力

我们选取内径2.2m，壁厚22cm钢筋混凝土管来进行验算，查询《给水排水工程顶管技术规程》可得钢筋混凝土管道传力面最大顶力公式为：

Fdc=0.5xΦ1xΦ2xΦ3xfcxAp/(γQdxΦ5) Fdc : 混凝土管道允许顶力设计值（N）； Φ1：混凝土材料受压强度折减系数，可取0.9； Φ2：偏心受压强度提高系数，可取1.05； Φ3：材料脆性系数，可取0.85；

Φ5：混凝土强度标准调整系数，可取0.79； fc：混凝土受压强度设计值（N/mm2）; fc=23.1Mpa； Ap ：管道的最小有效传力面积（mm2）; γQd：顶力分项系数，可取1.3。

查《给水排水工程顶管技术规程》（CECS 246: 2008）第4.6.4条，“混凝土管木垫圈外径应与橡胶密封圈槽口齐平，内径比管道内径大20mm”。因此，最小传力面积为管道承插口的面积，Ap=π/4【d12-（d+20）2】

d1：管道插口外径=2640mm d：管道内径=2200mm

则Ap=3.14【26402-（2200+20）2】/4 =1602342mm2 ;

内径2.2m钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力：Fdc=0.5x0.9x1.05x0.85x23.1x1602342/(1.3x0.79)=14475KN

由上可知，本工程所用的内径最小2.2m钢筋混凝土管传力面允许最大顶力＞总顶力Fp

2

2

- 17 -

集美新城集美大道220kv、110kv架空线路缆化工程 顶管施工专项方案 3）顶管后座处的沉井侧壁所能承受的最大抗力

以工作井1顶至接收井1来作为代表来计算顶管后座处沉井侧壁所能承受的最大抗力。

R=AB(γH2Kp/2+2Ch Kp?+γhHKp) 式中：

R-总推力之反力

a-系数（取1.5-2.5之间），此处取2 B-后座墙的宽度（m） 此处取10.4m；

γ-土的容重（KN/m3），查地勘资料此地层位粘土，取值18.5； H-后座墙的高度（m），查“杏林湾路口顶管纵剖面图”为13.853； Kp-被动土压系数tg2（45°+Φ/2）

c-土的内聚力（kPa），查地勘资料，取值35；

h-地面到后座墙顶部土体的高度（m），查“杏林湾路口顶管纵剖面图”为2.853； 按上式计算，工作井加护套后能承受75746KN顶力＞实际顶力6566KN。完全能满足要求。

4) 导轨、顶管后背安装

① 工作井导轨宜选用钢质材料制作，并应有足够的刚度，一般采用重型钢轨，长度以管材长度1.5-2倍为宜；两导轨距离控制在管径的0.45-0.6倍之间，安装导轨时，应首先利用垂球和直尺确定导轨间距和平面位臵，然后根据放样高程调整导轨高程，两导轨应顺直、平行、等高，，其纵坡与管道设计坡度相一致；安装后的导轨应当牢固，不得在使用中产生位移，并经常检查校核。

② 两导轨间距可按照下式计算： A=2√(D-h+e)(h-e)

式中：D-管外径(mm) h-导轨高度(mm) e-管外底距基础的距离 （一般为10-25mm）

③ 导轨安装的允许偏差为：

轴线位移：左3mm，右3mm；顶面高程：0-+3mm；两轨内距：〒2mm。

④ 后靠背是把主顶油缸推力的反力传递到工作坑后部土体中去的墙体，它的构造会因工作坑构筑方式不同而不同。利用混凝土沉井壁作后靠背时，由于主顶油缸较细，对于后靠背的混凝土墙来说只相当于几个点，如果把主顶油缸直接抵在座墙上，则后座墙极易损坏，为防止此类事件发生，在后座墙与主顶油缸之间，再垫上一块厚度为20cm-40cm的钢结构件，称之为后靠板，这样后座墙就不易损坏了。具体见下图-顶进设备布臵图

- 18 -

集美新城集美大道220kv、110kv架空线路缆化工程 顶管施工专项方案 图一 顶进设备布臵图 5) 顶管设备安装 ① 主顶装臵

顶管采用的主顶装臵由主千斤、主顶油泵、操纵台及油管等四部分组成。根据顶力计算，拟配备两台400t油压千斤顶，按左右对称布臵，主千斤顶油缸的压力油由主顶油泵通过高压油管供给，千斤顶行程1.1m，最大顶力为8000KN,但是用不超过6566KN。主顶油缸宜固定在支架上，并与管道中心的垂线对称，其合力的作用点应在管道中心的垂直线上。

油泵宜安装在主顶油缸附近，油管顺直、转角少；与主顶油缸相匹配，并应备有油泵，油泵安装完毕，应进行试运转；顶进中若发现油压突然增高，应立即停止顶进，检查原因并经处理后方可继续进行顶进；主顶油缸活塞退回时，油压不得过大，速度不得过快。 ② 顶铁

顶铁是顶管过程中传递力的工具，它可延长主顶油缸的行程，并且扩大管节端部的承压面积，顶铁根据安放位臵和使用作用不同可分为直顶铁、环形顶铁、弧形顶铁、和马蹄形顶铁四种；安装后的顶铁轴线应与管道轴线平行、对称，顶铁的允许联接长度，应根据顶铁的截面尺寸确定。顶进时，工作人员不得在顶铁上方及侧面停留，并随时观察顶铁有无异常现象。

③ 工作平台和棚架

工作平台搭设在工作坑的顶面，主梁采用型钢，上面铺设15cm〓15cm方木，作为承重平台，中间留出下管和出土的方孔为平台口；承重平台主梁根据荷载计算选用（管体中、操作人体重及其他附加荷载），主梁两端伸出工作坑壁搭地不得小于1.2m。 棚架即起重架与防雨篷合成一体，找一防雨篷布为工作棚，起重用卷扬机、滑轮或电葫芦门式架或汽车起重机，一起构成顶管施工的运输系统，各设备的型号、功率，

- 19 -

集美新城集美大道220kv、110kv架空线路缆化工程 顶管施工专项方案 根据其中重量符合计算配备。

④ 工作井的防护

工作井顶部周围必须安装护栏，护栏应用钢管制作（钢管Φ40mm），当在工作井四周固定时，可采用钢管并打人地面50～70crn深。钢管离边口的距离，不应小于50crn。工作井四周采用1.0米×1.2米封闭围挡。工作井上下应配有梯子，梯子必须有扶手，其跨度尺寸不大于30cm，作业人员应从规定的通道上下，不得从非通道进行攀爬。

6) 下管

下管前先对管节外观进行检查，主要检查管节是否有破损、纵向裂缝，管径符合规范要求，管口无破损，检查合格的管节方可用起重设备吊至工作井的导轨上就位。 起重设备应预先进行调试，现场经检查、试吊、确认安全可靠方可下管。下管时工作井内严禁站人。当所下管子距导轨小于50cm时，操作人员方可进前工作。管节就位，第一节管节下到导轨上，测量管体中心及前后端的管底高程，确认高程合格后方可顶进。第一节管作为工具管，顶进方向与高程的准确，是保证整段顶管质量的关键。

7) 管前挖土与顶进 ① 管前挖土

管前挖土是控制管节顶进方向和高程、减少偏差的重要作业环节，是保证顶管质量及管上构筑物安全的关键。因此对管前挖土顶进的规定是：

挖土采取人工开挖，在一般顶管地段，若土质良好，可超越管端30-50cm；在不允许基土下沉的顶管地段（如上面有重要构筑物或其他管道），管子周围一律不得超挖；在一般顶管地段，上面挖弧面允许超挖1.5cm，但在下弧面135o范围内不得超挖，一定保持管壁与土基表面吻合；在土层松散或有流沙地段顶管时，为防止土方坍落，保证安全便于操作，在首节管前端可安装管帽（帽檐伸出长度取决于土质）将帽檐顶入土中后，方可在帽檐下挖土。土方在管内可采用电瓶车进行，也可采用人力斗车进行运输。土方在工作井采用电动葫芦进行垂直运输，运至地面后，由土方车转运至弃土场。

②管节顶进

A、工具管前端破取一定长度后，启动油泵，千斤顶进油，活塞伸出一个工作行程，将管节往前推进。

B、停止泵油，打开控制阀，千斤顶回油，活塞回缩。 C、添加顶铁，重复上述操作，直至需要安装下一节管节为止。

D、卸下顶铁，下管，用F型钢套接口连接混凝土管节，以保证接口缝隙和受力均匀。

8) 测量与纠偏

- 20 -