246-2020
中国工程建设协会标准
给水排水工程顶管技术规程
Technicalspecificationforpipejackingofwatersupplyandsewerageengineering
（征求意见稿）
中国计划出版社
中国工程建设协会标准
给水排水工程顶管技术规程
Technicalspecificationforpipejackingofwatersupplyandsewerageengineering
T/CECS246-2020
主编单位：上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司批准部门：中国工程建设标准化协会实施日期：2020年xx月xx日
中国计划出版社2020北京
前言根据中国工程建设标准化协会文件（建标协字[2017]014号）：关于印发《2017年第一批工程建设协会标准制订、修订计划》的通知要求，由上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司会同有关单位共同修编《给水排水工程顶管技术规程》。
本规程系根据现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一规程》GB50068和《工程结构可靠度设计统一规程》GB50153规定的原则，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法编制，并与有关的结构专业设计规范协调一致。
在本规程编制过程中，进行了大量的调研和分析论证，收集了近年来顶管行业的新兴管材，总结了各地顶管的工程实践经验，并广泛征求了有关设计和施工单位意见。
本规程主要内容有：1总则；2术语和符号；3顶管工程地质调查与勘探；4管材选用及管件构造要求；5顶管管线设计；6顶管管道上的作用；7顶管结构基本设计规定；8承载能力极限状态计算；9正常使用极限状态验算；10顶管井；11顶管允许顶力设计；12特种顶管；13顶管沉降估算；14顶管施工；15顶管检测；16顶管验收标准。
各单位在使用中如发现需要修改或补充之处，请将意见和资料寄交编制组（上海市杨浦区中山北二路901号；邮编200092；E-mail：pengxiajun@），以供今后修订时参考。
主编单位：上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 参编单位： 主要起草人：主要审查人： 目 次 1总则............................................................................................1 2
术语和符号.......................................................................................2 2.1
术语..........................................2 2.2符号..........................................5 3顶管工程地质调查与勘探
8 布孔要求........................................8 地下水勘察.....................................10 勘察报告.......................................10 提供岩土物理力学指标的基本要求.................12 工程物理勘探...................................12 4管材选用及管件构造要求.............................................................14 4.1管材选用.....................................14 4.2钢管.........................................14 4.3钢筋混凝土管................................16 4.4预应力钢筒混凝土管JPCCP...................18 4.5球墨铸铁管...................................20 4.6玻璃纤维增强塑料夹砂管......................20 4.7橡胶密封圈...................................23 4.8木垫圈.......................................23 5顶管管线设计.................................................................................25 5.1
顶管管位选择................................255.2顶进土层选择................................255.3顶管间距.....................................255.4管顶覆盖层厚度..............................266顶管管道上的作用.........................................................................276.1作用的分类和作用代表值......................276.2永久作用标准值..............................286.3可变作用标准值及其准永久值系数.............307顶管结构设计基本规定.................................................................327.1一般规定.....................................327.2承载能力极限状态计算........................337.3正常使用极限状态验算........................358承载能力极限状态计算.................................................................378.1管道强度计算................................378.2管道稳定性验算..............................429正常使用极限状态验算.................................................................4410顶管井..........................................................................................45
10.1顶管井选址...................................4510.2顶管井围护形式..............................4510.3工作井尺寸要求..............................4610.4接收井尺寸要求..............................4710.5穿墙孔、接收孔尺寸要求......................48 10.6穿墙管止水装置..............................4811顶管允许顶力设计.......................................................................52 11.1管道管材允许顶力计算........................5211.2顶管井允许顶力计算..........................5312特种顶管......................................................................................56 曲线顶管
......................................56矩形顶管......................................59岩石顶管......................................60垂直顶升......................................6013顶管沉降估算...............................................................................6214顶管施工......................................................................................64一般规定......................................64顶管机选型....................................65辅助配套装备..................................67顶力估算......................................69中继间........................................71进洞、出洞....................................73管道顶进......................................75测量与纠偏....................................76减阻措施......................................77 管内弃土运输.................................79通风.........................................80 供电.........................................80 减少地面沉降措施.............................82 15顶管监测......................................................................................83 16
顶管验收......................................................................................84 管材验收标准
..................................84 顶进施工验收标准..............................87 附录A柔性管道在各种荷载作用下的最大弯矩系数和竖向变形系 数..........................................................................................89 附录B刚性管道在各种荷载作用下的内力系数.............................90 附录C地面车辆荷载对管道作用标准值的计算方法...................92 附录D钢筋混凝土矩形截面处于受弯或大偏心受拉（压）状态时的 最大裂缝宽度计算...............................................................95 本规范用词说明.................................................................................98 引用标准名录.....................................................................................99 条文说明 100 Contents 1Generalprinciples..............................................................................12Definitionsandsymbols.....................................................................2 2.1Definitions.................................................................................2
2.2Symbols.....................................................................................53Geologicalinvestigation.....................................................................83.1Generalrequirements.................................................................83.2Undergroundwaterinvestigation...............................................83.3Holearrangementrequirements...............................................103.4Geologicalinvestigationreports..............................................103.5Generalrequirementsforgeotechnicalphysics-mechanicsindex supply......................................................................................123.6Geophysicalexploration..........................................................124Materialselectionanddetailingrequirementsofpipe......................134.1Materialselectionofpipe.....................................................134.2Steeltube...............................................................................134.3Reinforcedconcretetube.......................................................154.4pe.......................................................................................184.5Ductileironpipe...................................................................104.6Rpmp......................................................................................204.7Grommet..................................................................................22
4.8Woodengaske.........................................................................23 5Pipelinedesign.................................................................................245.1Locationselectionofpipejacking......................................245.2Jackingsoillayerselection.................................................245.3Pipejackingspacing.....................................................245.4Thicknessofcoveringlayer..................................................25 6Actiononthejackingpipe................................................................266.1Classificationandrepresentativevalue............................266.2Characteristicvalueofpermanentaction...............................276.3Characteristicvalueofvariableactionandcoefficientofitsquasi-permanentvalue......................................................................29 7Structuralbasicrequirements...........................................................317.1Generalrequirements.............................................................317.2Ultimatelimitstates...............................................................337.3Serviceabilitylimitstates......................................................34 8Ultimatelimitstatesdesign..............................................................368.1Calculationofpipestrength............................................................368.2Checkingofpipestability..................................................41 9Checkingofserviceabilitylimitstates.............................................4310Pipejackingshaft...........................................................................44 10.1Siteselection.........................................................................4410.2Structureselection.......................................................4410.3Sizedeterminationofworkingshaft.....................................45 10.4Sizedeterminationofarrivingshaft...................................4710.5Sizedeterminationoftheholeforratingwalland receiving....................................................................4710.6Sealingdeviceforratingwallpipe...............................4811Allowancejackingpressuredesign.................................................5011.1Totaljackingpressureestimate......................................................5011.2Calculationofpipematerial’sallowancejackingpressure...........5111.3Calculationofpipejackingshafts’allowancejackingpressure.5211.4Intermediatestation......................................................5412Specialpipejacking...........................................................5612.1Jackingincurve..........................................................5612.2Rectanglepipejacking.................................................5812.3Rockpipejacking.......................................................6012.4Verticaljacking...........................................................6013Settlementestimate........................................................................6114Pipe-jackingconstruction...............................................................6315Pipe-jackingmonitoring.................................................................8216Pipe-jackingeptance.................................................................83AppendixAThemaximumbendingmomentandverticaldeformation coefficientofflexibletubeundervariousloads............88AppendixBTheinnerforcecoefficientofrigidtubeunderdifferent supportconditionsandvariousloads...........................89 AppendixCCharacteristicvaluecalculationmethodoftheeffectofgroundvehicleloadonthepipe...................................91 AppendixDMaximuncrackwidthcalculationofreinforcedconcreterectanglesectionunderbendingorlargeentricity tension(stress)states...................................................94Explanationofwordinginthisspecification.....................................97Listofquotedstandards......................................................................98Explanationofprovisions...................................................................100 1总则 1.0.1为了规范各地顶管工程中的设计施工质量，贯彻国家的技术经济政策，力求做到技术先进、经济合理、安全适用、保障工程建设安全和质量，制定本规程。
1.0.2本规程适用于口径DN800及以上，并使用顶管机顶进的给水排水顶管工程的勘察、设计、施工和验收，微型顶管工程和非给水排水的顶管工程也可参照使用。
1.0.3本规程适用于钢管、钢筋混凝土管、玻璃纤维增强塑料夹砂管、球墨铸铁管、预应力钢筒混凝土管及矩形箱涵的顶管工程。
1.0.4对于拟建在地震区、冻土地区、湿陷性黄土地区及膨胀土地区的顶管工程，尚应符合国家现行的有关标准的规定。
1.0.5顶管规程除应符合本规程规定外，尚应符合国家、行业和本市现行有关规范的规定。
1 2术语和符号2.1术语 2.1.1顶管pipejacking借助顶推装置，将管道在地下逐节顶进的非开挖施工技术。
2.1.2小直径顶管smallerdiameterpipejacking不宜进人或无法进人作业的内径800mm（包含）~1400mm（包含）的顶管。
2.1.3大直径顶管largerdiameterpipejacking内径不小于3500mm的顶管。
2.1.4长距离顶管longdistancepipejacking一次连续顶进长度500m~1000m的顶管。
2.1.5超长距离顶管Superlongdistancepipejacking 一次连续顶进长度大于1000m的顶管。
2.1.6工作井startingshaft顶管始发端放置顶进设备并进行顶进作业的竖井。
2.1.7接收井arrivingshaft顶管终端接收顶管机及管道的竖井。
2.1.8曲线顶管curvilinearpipejacking轴线在水平方向或垂直方向呈曲线变化的顶管。
2.1.9顶管机jackingmachine安装在顶进管道最前端的，用于掘进、防坍、出泥和导向等的机械。
2 2.1.10主顶站mainjackingstation设置在工作井内并向顶进管道尾端施加推力的装置。
2.1.11中继间intermediatejackingstation为控制最大顶力而设置在管道中间的续顶机构。
2.1.12导轨guidetrack固定在工作井底板上，作为顶管初始导向和管段拼接平台用的轨道。
2.1.13穿墙孔passageholeforpipejacking顶管机从工作井穿墙入土的墙洞。
2.1.14接收孔arrivingholeforpipejacking顶管机从土中穿入接收井的孔洞。
2.1.15不稳定土nonstabilizedsoil指饱和、松散的粉细砂、淤泥、淤泥质土等。
2.1.16反力墙（后座墙）reactionwall工作井中承受顶力的墙体。
2.1.17后座jackingbase安装在主油缸与反力墙之间，用于扩大反力墙受力面积的支承件。
2.1.18特殊管材specialpipe指玻璃纤维增强塑料夹砂管、预应力钢筒混凝土管及球墨铸铁管等顶管管材。
2.1.19特种顶管specialpipejacking
3 采用特殊的施工方法的顶管，如曲线顶管、矩形顶管等。
2.1.20超挖量over-excavatedvolume顶管机顶进过程中，开挖土体的体积减去顶进管道占用体积的差值。
2.1.21预应力钢筒混凝土顶管jackingofprestressedconcretecylinderpipe）带有钢筒的混凝土管芯外侧缠绕环向预应力钢丝，然后在外层设置钢筋骨架，再采用立式振动方法浇灌管外壁混凝土制成的适用于顶进法施工的管子。
2.1.22球墨铸铁顶管jackingofductileironpipe外包钢筋混凝土保护层，保证承口外径一致、适用于顶进法施工的球墨铸铁管。
4 2.2符号2.2.1管道结构上的作用和作用效应Fsv×k1——管顶覆土小于1倍管径或覆土皆为淤泥时，管顶上部竖向土压力标准值；Fsv×k2——管拱背部竖向土压力标准值；Fsv×k3——管顶覆土较深时的竖向土压力标准值；Fd0——顶力偏心时管道传力面承受的最大顶力设计值；Fdk——顶力作用标准值；Ftk——温度作用力标准值；Fwk——管道内水压力标准值；Gwk——管内水重标准值；S——作用效应组合值；R——材料抗力设计值。
2.2.2土及管材性能C——土的粘聚力；Ep——管材弹性模量；Ed——管侧原状土的变形模量；Ef——垫圈材料弹性模量；f——钢管材料抗拉强度；fc——混凝土材料抗压强度；ftd——球墨铸铁管材抗拉强度fth——玻璃纤维增强塑料夹砂管管材的环向等效折算抗拉强度；
5 ftm——玻璃纤维增强塑料夹砂管管材的环向等效折算抗弯强度；fd——地基承载力特征值；SN——玻璃纤维增强塑料夹砂管刚度等级；gs——土的重度；g——管材重度；k——土的渗透系数；f——管顶土的内摩擦角。
2.2.3几何参数Ap——当管节间无脱离时，木垫圈与管道的接触面积；Bt——竖向土压力传至管顶的影响宽度；Do——管道公称直径；D——管道内径；D——管道外径；
1 DN——管道公称直径；Hs——管顶覆土厚度；Hw——地下水位深度；t——管壁设计厚度；R1——曲率半径；a——最大允许安装偏转；a1——木垫圈厚度；hp——垫圈宽度；Ap——垫圈与管材接触面积；
6 a——中继间允许转角；q——管道张口角度；d——用度表示的最大允许偏转角；Vs——超挖量；V——总挖量。
2.2.4设计系数Ka——主动土压力系数；jc——可变荷载组合系数；f1——承受顶力的受压强度折减系数；f2——偏心受压最大压应力提高系数；f3——材料脆性系数；f4——钢管顶管稳定系数；f5——混凝土强度规程调正系数；Kd——顶力附加系数； ——箱涵顶面与顶上土的摩擦系数；——箱涵底板与基地土的摩擦系数；——箱涵侧面摩擦系数；i——地面沉降槽宽度系数。
7 3顶管工程地质调查与勘探 一般规定3.1.1对顶管井的地质勘察可根据施工工法参照基坑、沉井的勘察要求进行。
3.1.2对顶管区段的勘察，应符合下列要求： 1应查明顶管区段沿线的地质、地貌、地层结构特征、各类土层的性质和空间分布。
2应查明顶管区段沿线暗埋的河、湖、沟、坑的分布范围、埋置深度，提供覆盖层的工程地质特性。
3应查明顶管区段沿线的软弱土、潜蚀、流沙、管涌和液化土层的分布范围、埋深、厚度及其工程地质特性。
4应查明地下障碍物及邻近地段地下埋设物的分布范围、埋置深度和特性。
5应查明顶管区段沿线对人有害气体和其它有害物质的分布位置。
6位于化工区内的顶管工程，应查明地下受工业污染的程度及分布范围。
布孔要求3.2.1矩形顶管井的勘探孔应布置在四角，圆形顶管井的勘探孔应沿周边均匀布置。
3.2.2顶管井勘探孔的间距不宜超过30m。
孔的数量不宜少于2个。
3.2.3顶管井的勘探孔深度：沉井法施工，勘探孔深度宜达沉井以下0.5~1.0倍井宽（或井直径）；且不小于沉井刃脚以下5m；基坑法施工，
8 一般性勘探孔深度不宜小于基坑开挖深度2.5倍。
特殊情况应适当加深。
3.2.4顶管区段的勘探孔应沿顶管设计轴线两侧5m~10m（水域 8m~15m）范围交叉布置，不宜布置在顶管管体范围，并应满足设计、 施工要求。
管道穿越河道或主要道路时，在河道或道路两侧宜布置勘探 孔。
3.2.5顶管区段勘察的勘探孔间距，按现行国家规范《市政工程勘察规 范》CJJ56的场地条件复杂程度确定。
初步勘察应符合表3.2.5-1的规定， 详细勘察应符合表3.2.5-2的规定。
表3.2.5-1初步勘察勘探孔间距（m） 场地条件复杂程度 一级 二级 勘探孔间距 30－60 60－100 三级100－150 场地条件复杂程度勘探孔间距 表3.2.5-2详细勘察勘探孔间距（m） 一级 二级 20－30 30－50 三级50－100 3.2.6管道穿越河流时，河床及两岸均应布置勘探点；穿越铁路、公路 时，铁路和公路两侧应布置勘探点。
3.2.7顶管的勘探孔深度一般应达到管底设计标高以下5m～10m。
遇有下列情况之一时，应适当增加勘探孔深度： 1当管道穿越河谷时，勘探孔深度应达到河床最大冲刷深度以 下4m～6m，并应满足管底勘探深度要求； 2当基底下存在松软土层或未经沉降稳定的回填土时，勘探孔 深度应适当增加； 3当基底下存在可能产生流沙、潜蚀、管涌或液化地层时，应
9 予以钻穿；4当已有资料证明，或勘探过程中发现粘性土层下存在承压含 水层，且其水压较大，需要降水施工时，勘探孔应适当加深，并应测量其水压。
地下水勘察3.3.1应调查地下水历史的最高水位和最低水位及其季节性变化范围。
3.3.2在有地下水的地区，应测定地下水的水温随深度的变化。
当无地下水时，应测定土体温度随埋深的变化。
3.3.3应采集水样进行水质分析，测定地下水的pH值、氯离子、钙离子和硫酸根离子等含量以及对混凝土、钢、铸铁及橡胶的腐蚀程度。
3.3.4当地下有承压水分布时，应测定承压水的水头高度，评价对顶管施工的影响。
勘察报告3.4.1勘察报告由文字和图表构成，应满足相应设计阶段的技术要求。
3.4.2初步勘察报告，应阐述场地工程地质条件、评价场地稳定性和适应性，为合理确定平面布置、选择顶进标高，防治不良地质现象提供依据。
3.4.3详细勘察报告，应提供顶管区段和工作井、接收井设计、施工所需的各土层、岩石物理力学性质设计参数，以及地下水和环境资料，并作出针对性的分析评价、结论和建议。
3.4.4施工勘察报告，应满足设计、施工的具体要求，提供相应的资料，并作出结论和建议。
10 3.4.5勘察报告文字部分应包括下列内容：1勘察目的和任务要求；2拟建顶管工程的基本特性；3勘察方法和工作布置说明；4场地地形、地质（地层、地质构造）、地貌、岩土性质、地下水及不良地质现象的阐述和评价；5地基与边坡稳定性评价；6岩土参数的分析及选用；7建议地基处理方案；8工程施工及使用期间可能发生的岩土工程问题的预测及监控、防治措施的建议；有关顶管工程设计及施工措施的建议。
3.4.6勘察报告图表部分应包括以下内容：1勘探点平面布置图；2工程地质柱状图；3工程地质剖面图；4原位测试成果图表；5室内试验成果图表；6岩土工程计算简图及计算成果图表；7建议地基处理方案的图表。
根据设计要求，勘察报告可附特殊性岩土分布图、综合工程地质 图，或工程地质分区（段）图、地下水等水位线图、素描及照片等。
工程地质条件简单和勘察工作量小的工程，可适当简化勘察报告的内容。
11 提供岩土物理力学指标的基本要求3.5.1岩石和土的物理力学性质指标，应按工程地质区（段）及层位分别统计，当线路较长，宜进一步划分土质单元，并分别进行统计。
3.5.2土层物理力学性质参数表应具有下列内容：土的颗粒分析、密实度、垂直和水平渗透系数、粘聚力、内摩擦角、土与管材的摩擦系数、土的变形模量、泊松比、地基承载力及其它所需的常规参数。
3.5.3岩石层物理力学性质参数表应具有下列内容：块体重度、单轴抗压强度试验（天然、饱和、干燥）、抗剪强度、变形试验、膨胀岩还需进行膨胀性试验、岩石与混凝土、钢和玻璃钢等材料的摩擦系数及其它所需的常规参数。
并进行岩石坚硬程度、完整程度分类。
3.5.4对于顶管范围内的碎石土，应测定颗粒级配，对于漂石、块石、卵石、碎石，应注明粒径大小、含量及密实度等参数。
3.5.5对于金属管道，尚应对管道埋设深度范围内各岩土层进行电阻率测试。
工程物理勘探3.6.1顶管工程设计前，应对顶管区段沿线范围内的障碍物进行物理勘探，为设计和施工提供依据。
3.6.2物理勘探内容：物探应查明顶管区段沿线范围内已有管线、建（构）筑物及其它地下障碍物。
3.6.3顶管物理勘探范围：平面范围顶管中心线两侧各2倍管道外径，且每侧不应小于5m。
物探深度为地面至管底下1倍管径且不应小于管底以下3m。
12 3.6.4提交物理勘探成果报告，并附有物探范围内分布的地下管线、建（构）筑物及地下障碍物的平面及剖面图。
13 4管材选用及管件构造要求 4.1管材选用 4.1.1顶管材质应根据管道用途、管材特性及使用经验确定。
4.1.2排水工程管道宜选用钢筋混凝土管或玻璃纤维增强塑 料夹砂管，也可选用球墨铸铁管或JPCCP。
4.1.3给水工程管道宜选用钢管，也可选用玻璃纤维增强塑 料夹砂管、球墨铸铁管或预应力钢筒混凝土管。
4.1.4输送腐蚀性水体及管外水土有腐蚀性时，应优先选用 玻璃纤维增强塑料夹砂管或钢筋混凝土管。
4.2钢管 4.2.1顶管用钢材宜选用Q235B，也可采用Q355B。
4.2.2顶管钢材的规格和性能应符合现行国家标准《碳素结 构钢》GB/T700或《低合金高强度结构钢》GB/T1591的要求。
4.2.3管壁厚度应采用计算厚度加腐蚀量厚度，腐蚀量构造 厚度不应小于2mm。
钢管年腐蚀量规程可参见表4.2.3。
表4.2.3钢管年腐蚀量（单面）规程 腐蚀环境 低于地下水位区 海水 淡水 地下水位变化区 海水 淡水 高于地下水位区 腐蚀量(mm/年) 0.03 0.02 0.06 0.04 0.03 4.2.4
卷制钢管的长度一般为钢板宽度，同一横断面内宜采用 一条纵向焊缝。
若采用两条纵向焊缝，则管道焊缝间距应大于 300mm。
4.2.5卷制钢管接长时，管口对接应平整，当采用300mm的 14 直尺在接口外纵向贴靠检查时，相邻管壁的错位允许偏差为0.2倍壁厚，且应不大于2mm。
相邻管段对接时，纵向焊缝位置错开的距离应大于300mm。
4.2.6下井管段的长度应为卷制管段的倍数。
管段长度不宜小于6m，长距离顶管管段长度可适当增长。
4.2.7工厂内制作管节的焊缝可根据板厚采用单边V形坡口、双边V形坡口、X形坡口等。
4.2.8井内管道的对接焊缝：小直径管道焊缝宜采用单边V形坡口，大直径管道宜采用K形坡口，也可采用单边V形坡口。
不论采用何种坡口形式，同顶铁的接触面应为坡口的平端。
4.2.9钢管焊缝质量检验，非压力管不应低于焊缝质量分级的Ⅲ级标准；压力管不应低于焊缝质量分级的Ⅱ级标准。
4.2.10钢管内外应做防腐处理。
下井管节两端各100mm范围应在井下焊缝检查合格后再涂快干型涂料防腐。
给水管道的内壁防腐可采用涂料或水泥砂浆，所用防腐涂料应具有相应的卫生检验合格证书。
管道的外壁防腐宜采用熔结环氧粉末涂料。
4.2.11水泥砂浆内防腐层的质量应符合下列规定： 1宜在顶管完成后，一次性施工；2水泥砂浆的抗压强度标准值不应小于30N/mm2；3水泥砂浆防腐层厚度可根据钢管直径按《埋地给水钢管道水泥砂浆衬里技术标准》CECS10选用。
4.2.12当顶管两端设有工作井和接收井，并且管道长度在 15 100m以上时，工作井的穿墙孔或接收井的接收孔宜允许管道伸缩；长度超过600m时，工作井的穿墙孔、接收井的接收孔均宜允许管道伸缩。
4.2.13钢管与两井墙均采用刚性连接时，必须验算温差作用下的井墙受力和管道的连接强度。
4.3钢筋混凝土管4.3.1钢筋混凝土顶管的混凝土强度等级不宜低于C50，抗渗等级不应低于P8。
4.3.2当地下水或管内贮水对混凝土和钢筋具有腐蚀性时，应按现行相关规范要求对钢筋混凝土管内外壁做相应的防腐处理。
4.3.3混凝土的耐久性应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010及《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T50476的有关规定，氯离子含量不得大于胶凝材料总量的0.06%，混凝土的总碱含量不应大于3.0kg/m3，电通量不应大于1000C，设计配制的混凝土使用前必须经过氯离子扩散系数测定，氯离子扩散系数不应大于1.2×10-8cm2/s。
4.3.4采用外加剂时应符合现行国家标准《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119的规定。
4.3.5钢筋应选用HPB300级热轧光圆钢筋、HRB400级热轧带肋钢筋及CRB550冷轧带肋钢筋，其性能应符合现行国家标准《钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋》GB1499.1、 16 《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》GB1499.2、《冷轧带肋钢筋》GB13788的规定。
优先选用带肋钢筋。
4.3.6混凝土及钢筋的力学性能指标，应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定采用。
4.3.7钢筋混凝土顶管管节长度应根据顶管线型、使用条件和起吊能力确定。
4.3.8钢筋混凝土管接头可按下列原则选用： 1钢筋混凝土管接头宜使用钢承口（单橡胶圈）（见图4.3.9-1）和钢承口双橡胶圈（见图4.3.9-2）。
图4.3.9-1钢承口接头（单橡胶圈） 1-钢承口；2-钢筋挡圈；3-膨胀橡胶条；4-插口钢环；5-弹性密封填料；6-木垫圈；7-弹性密封填料；8-密封橡胶圈 17 图4.3.9-2钢承口接头（双橡胶圈） 1-钢承口；2-钢筋挡圈；3-膨胀橡胶条；4-插口钢环；5-弹性密封填料；6-木垫圈；7-弹性密封填料；8-密封橡胶圈 2曲线顶管时，应优先采用钢承口双橡胶圈。
3接头的允许偏转角应大于0.3°。
4.3.9钢筋混凝土管传力面上均应设置环形木垫圈，并用胶粘剂粘在传力面上。
4.3.10承口接头的钢套管与钢筋混凝土的接缝应采用弹性密封填料勾缝。
4.3.11接头钢套管宜采用Q355B级低合金结构钢，其性能应符合现行国家标准《碳素结构钢和低合金钢结构钢热轧厚钢板和钢带》GB3274的规定，且必须有良好的防腐措施。
4.4预应力钢筒混凝土管JPCCP4.4.1顶管用预应力钢筒混凝土管质量应符合现行国家标准《预应力钢筒混凝土管》GB/T19685的要求。
4.4.2管芯混凝土设计强度等级不得低于C50。
4.4.3钢筒用钢板的厚度不得小于1.5mm，其物理力学性能指标应符合现行国家标准《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》GB3274的规定。
薄钢板的最小屈服强度不应低于215MPa。
4.4.4预应力钢丝应采用冷拉钢丝，钢丝力学性能应符合现行国家标准《预应力混凝土用钢丝》GB/T5223的规定。
4.4.5制造承插口接头钢环所用的承口钢板和插口异型钢应 18 分别符合现行国家标准《优质碳素结构钢》GB/T699、《碳素结构钢》GB/T700和《碳素结构钢和低合金钢结构钢热轧厚钢板和钢带》GB3274的规定，钢板的最小屈服强度不应低于205MPa，优选用Q355B级低合金结构钢。
4.4.6预应力钢筒混凝土顶管应采用钢制承插口橡胶圈密封接头，钢制承插口必须与管身钢筒焊接，并应预留设置橡胶密封圈的凹槽和预留注浆孔。
见图4.4.6所示。
图4.4.6预应力钢筒混凝土顶管接头示意图 1-锚固块；2-钢承口；3-楔形橡胶；4-木衬垫；5-锚筋；6-加强筋；7-纵筋；8-环筋；9-插口钢环；10-注浆孔；11-橡胶圈；12-试压孔；13-承口钢环；14-钢筒；15-预应力钢丝 19 4.5球墨铸铁管4.5.1顶管用球墨铸铁管的质量应符合现行国家标准《水及燃气用球墨铸铁管、管件和附件》GB/T13295的要求。
4.5.2球墨铸铁顶管外覆混凝土保护层，并在插口端焊接顶推法兰。
4.5.3球墨铸铁顶管的承口端面和顶推法兰间的传力面上应设置环形木垫圈。
4.5.4球墨铸铁顶管的外包混凝土强度设计等级不应低于C30。
4.5.5球墨铸铁顶管接头的最大允许偏转角不应大于1°。
4.5.6球墨铸铁顶管接头型式采用滑入式柔性接口，接头型式可参照图4.5.6。
图4.5.6球墨铸铁顶管接头 1-钢筋网；2-混凝土；3-法兰；4-木垫圈；5-球墨铸铁管；6-密封胶圈 4.6玻璃纤维增强塑料夹砂管4.6.1顶管用玻璃纤维增强塑料夹砂管宜选用机制的、管壁结构致密均匀的管材，管材质量应符合现行国家标准《玻璃纤维增强塑料顶管》GB/T21492的要求。
20 4.6.2缠绕管管体抗压强度等级不应小于75MPa，管端抗压强度不应小于105MPa；离心管抗压强度不应小于90MPa。
4.6.3顶管用管道的刚度等级不应小于20000Pa。
4.6.4玻璃纤维增强塑料顶管接头宜用双插口接头。
无内水压顶管双插口接头见图4.6.4-
1，有内水压顶管双插口接头见图4.6.4-
2。
图4.6.4-1无内水压双插口接头 1-钢或玻璃钢套筒；2-橡胶密封圈 图4.6.4-2有内水压双插口接头 1-套筒式接头 4.6.5玻璃纤维增强塑料顶管接头的最大允许偏转角不应高于 表4.6.5的要求： 表4.6.5玻璃纤维增强塑料顶管接头的最大允许偏转角 公称直径 最大允许安装偏转 最大允许安装偏转角 DN(mm) a（mm/m） δ（度） 800≤DN≤1000 10 0.5729 1000＜DN a
=10´1000D1 由a的值求得 21 d用度表示的最大允许偏转角，(°)，a用毫米每米表示的最大允许偏转角 图4.6.5玻璃纤维增强塑料顶管接头的最大允许偏转角示意图 4.6.6管道内表面应光滑、无缺陷和损伤。
管道外表面平直度 应小于3mm。
4.6.7玻璃纤维增强塑料顶管管段长度为1m、2m、3m、4m、 6m。
长度允许误差应符合表4.6.7的规定。
表4.6.7管道长度允许误差（mm） 管段长度 1000 2000 3000 4000 6000 允许误差 ±
5 ±10 ±15 ±20 ±30 4.6.9管径允许误差应符合现行国家标准《玻璃纤维增强塑料 顶管》GB/T21492的规定。
4.6.104.6.11 管端垂直度误差应符合表4.6.10的规定。
表4.6.10管端垂直度允许误差（mm） 公称直径DN 管端垂直度偏差mm 800≤DN＜1600 ≤2.0 DN≥1600 ≤2.5 用于输送饮用水的顶管，管内涂层树脂必须符合现行 国家标准《生活饮用水卫生规程》GB5749的要求。
4.6.12双插口接头的玻璃纤维增强塑料夹砂管在顶进时，应 在与顶铁及中继间接触面加设木垫圈；玻璃纤维增强塑料夹砂 管在顶进时，应在每根管节头处加设木垫圈。
22 4.7橡胶密封圈4.7.1无压排水管接头可使用单胶圈的橡胶密封圈。
4.7.2有压水管或地下水位较高的接头应使用双胶圈的橡胶密封圈。
4.7.3双插口管接头的密封圈宜采用“L”形、齿形、半圆半方形或楔形密封圈。
密封圈材料技术规程应符合现行国家标准《橡胶密封件给、排水管及污水管道用接口密封圈材料规范》GB/T21873的要求。
4.7.4遇含油地下水，密封圈宜选用丁晴橡胶；遇有弱酸、弱碱地下水，密封圈宜选用氯丁橡胶；遇霉菌侵蚀时宜选用防霉等级达二级及以上的橡胶；平均气温低于0℃，密封圈宜选用三元乙丙橡胶。
4.8木垫圈4.8.1木垫圈应选用质地均匀富有弹性的除疖松木、杉木或多层胶合板。
4.8.2木垫圈的压缩模量不应大于140MPa。
4.8.3木垫圈厚度通常为10mm~30mm。
木垫圈厚度应根据管道直径和曲率半径确定。
4.8.4钢筋混凝土管木垫圈外径应与橡胶密封圈槽口齐平，内径应比管道内径大20mm。
4.8.5玻璃纤维增强塑料夹砂管木垫圈外径应等于接头的最小外径，内径应比管道内径大2mm。
23 4.8.6球墨铸铁管的木垫圈最小外径应比顶推法兰外径小2mm，内径与顶推法兰内径齐平。
24 5顶管管线设计5.1顶管管位选择 5.1.1顶管位置宜避开地下障碍物，不宜穿越重要的构（建）筑物。
5.1.2穿越河道时的埋置深度，应满足河道的规划深度要求，并应布置在河床的冲刷线以下。
5.1.3穿越铁路、公路、堤防或其他重要设施时，管道上部覆土厚度应遵守铁路、公路、堤防或其它设施的相关安全规定。
5.2顶进土层选择5.2.1顶管可在淤泥质黏土、黏土、粉土、砂土、碎石土及岩石中顶进。
5.2.2下列符合一个情况时，不宜采用顶管施工： 1土体地基承载力特征值fd＜30kPa；2江河中覆土层渗透系数k＞10-2cm/s；3漂石或块石；4坚硬岩。
5.2.3顶管不宜在土层软硬明显的界面上长距离顶进。
5.3顶管间距5.3.1互相平行的管道水平净距应根据土层性质、顶进距离、管材、管道直径和管道埋置深度等因素确定，宜大于1倍的管道外径。
若在一根顶管完成后，再进行平行的另一根顶管的；或者一次顶进距离少于500m的，水平净距可适当减少，但不 25 宜小于0.5倍管道外径，且不小于1m。
5.3.2空间交叉管道的净间距，钢管不宜小于0.5倍管道外径，且不宜小于1.0m；球墨铸铁管、钢筋混凝土管和玻璃纤维增强塑料夹砂管不宜小于1倍管道外径，且不宜小于2m。
5.3.3顶管底与建筑物基础底面相平时，直径小于1.5m的管道宜保持2倍管径净距；直径不小于1.5m的管道宜保持不小于3m净距。
5.3.4顶管底低于建筑基础底标高时，顶管间距除应满足本规程5.3.3条要求外，尚应考虑基底土体稳定。
5.4管顶覆盖层厚度5.4.1管顶覆盖层厚度在不稳定土层中宜大于管道外径的1.5倍，且不宜小于1.5m。
5.4.2穿越江河水底时，覆盖层最小厚度不宜小于外径的1.5倍，且不宜小于2.5m。
5.4.3管顶覆盖层的厚度尚应满足管道抗浮要求。
26 6顶管管道上的作用6.1作用的分类和作用代表值 6.1.1顶管管道上的作用，可分为永久作用和可变作用两类：1永久作用应包括管道结构自重、竖向土压力、侧向土压力、管道内水重和顶管轴线偏差引起的纵向作用；2可变作用应包括管道内的水压力、管道真空压力、地面堆积荷载、地面车辆荷载、地下水作用、温度变化作用和顶力作用。
6.1.2顶管管道设计时，对不同性质的作用应采用不同的代表值： 1对永久作用，应采用标准值作为代表值；2对可变作用，应根据设计要求采用标准值、组合值或准永久值作为代表值；3可变作用组合值应为可变作用标准值乘以作用组合系数；可变作用准永久值应为可变作用标准值乘以作用的准永久值系数。
6.1.3当顶管管道承受两种或两种以上可变作用时，承载能力极限状态设计或正常使用极限状态按短期效应的标准组合设计，可变作用应采用组合值作为代表值。
6.1.4正常使用极限状态应按长期效应组合设计，可变作用应采用准永久值作为代表值。
27 6.2永久作用标准值 6.2.1管道结构自重标准值可按下式计算： ()G1k=g×41p×D12-D2 （6.2.1） 式中G1k——单位长度管道结构自重标准值（kN/m）； D1——管道外径（m）；D——管道内径（m）； g——管材重度，可按现行国家标准《建筑结构荷载规 范》GB50009的规定采用。
6.2.2作用在管道上的竖向土压力，其标准值应按覆盖层厚度和力学指标确定。
1管拱背部的竖向土压力可近似化成均布压力，其标准值为： 式中 Fsv×k1=0.215gsiR2 （6.2.2-1） Fsv,k1——管顶上部竖向土压力标准值（kN/m2）； gsi——管道上部各土层重度（kN/m3），地下水位以下应 取有效重度； hi——管道上部各土层厚度（m）； R2——管道外半径（m）。
2管顶覆盖层厚度小于等于1倍管外径或覆盖层均为淤泥土 时，管顶上部竖向土压力标准值应按下式计算： 式中 n åFsv×k1=gsihii=
1 （6.2.2-2） Fsv,k2——管拱背部竖向土压力标准值（kN/m2）； 28 3管顶覆土层不属上述情况时，顶管上部竖向土压力标准值 应按下式计算： Fsv,k3=Cj(gsiBt-2C) （6.2.2-3） Bt = D1 éê
1 + tg çæ 45° - f öù÷ú ëè 2øû （6.2.2-4） 1- expççæ- 2Kam
H s ÷ö÷ C= è Btø j2Kam 式中F——管顶竖向土压力标准值（kN/m2）；sv,k3 （6.2.2-5） Cj——顶管竖向土压力系数； Bt——管顶上部土层压力传递至管顶处的影响宽度（m）； gsi——土的重度（kN/m3），地下水位以下应取有效重度； f——管顶土的内摩擦角（°）； C——土的粘聚力（kN/m2），宜取地质报告中的最小值；Hs——管顶至原状地面埋置深度（m）；Kam——原状土的主动土压力系数和内摩擦系数的乘积，普通粘土可取0.13，饱和粘土可取0.11，砂和砾石可取 0.165。
4当管道低于地下水位以下时，尚应计入地下水作用在管道 上的压力。
6.2.3作用在管道上的侧向土压力，标准值可按下列几种条件分别计算： 1管道处于地下水位以上时，侧向土压力标准值可按主动土压力计算。
29 管中心侧压力Fh,k=(åFsv×ki+gsiD1/2)×Ka-2CKa（6.2.3-1） 式中F——侧向土压力标准值（kN/m2），作用在管中心；h,kKa——主动土压力系数，Ka=tg2(45°-f2)； 2管道处于地下水位以下时，侧向压力标准值应采用水土分 算，取主动土压力和地下水静水压力之和；土的侧压力按 （6.2.3-1）式计算，重度取有效重度。
6.2.4管道内水重的标准值，可按不同水质的重度计算。
6.3可变作用标准值及其准永久值系数 6.3.1管道设计水压力的标准值，可按表6.3.1采用。
准永久 值系数可取0.7，但不得小于工作压力。
表6.3.1压力管道内设计水压力标准值 管道类型 工作压力（MPa）Fwk 设计水压力Fwd,k（MPa） 焊接钢管球墨铸铁管 混凝土管玻璃纤维增强塑料 夹砂管 FwkFwk≤0.5Fwk＞0.5Fwk≤0.6Fwk＞0.6 Fwk Fwk＋0.5≥0.92Fwk Fwk＋0.51.5FwkFwk+0.3 1.4Fwk 注：1工业企业中低压运行的管道，其设计内水压力可取工作压力的1.25倍，但不得 小于0.4MPa； 2混凝土管包括钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管； 3当管线上设有可靠的调压装置时，设计内水压力可按具体情况确定。
6.3.2管道在运行过程中可能产生的真空压力，其标准值可 取0.05MPa计算，其准永久值系数可取yq=
0。
6.3.3地面堆积荷载传递到管顶处竖向压力标准值qmk，可按10kN/m2计算，其准永久值系数可取yq=0.5。
6.3.4地面车辆轮压传递到管顶处的竖向压力标准值qvk可按 30 附录C规定确定，其准永久值系数应取yq=0.5。
当埋深大于2m时可不计冲击系数。
地面堆积荷载与地面车辆轮压可不考虑同时作用。
6.3.5温度作用标准值，可按温差±20℃计算，其准永久值系数可取yq=1.0。
31 7顶管结构设计基本规定7.1一般规定 7.1.1本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度量管道结构的可靠度，除管道的稳定验算外，均 应采用分项系数的设计表达式进行设计。
7.1.2管道结构的计算分析模型应按下列原则确定：1对于矩形管道结构，均应属刚性管；应按截取单元框架 结构的模型进行静力计算。
2对于圆形管道结构，应根据管道结构刚度与管周原状土 体刚度的比值as，判别为刚性管道或柔性管道，以此确定管道 结构的计算分析模型： 当as³1时，应按刚性管道计算，如钢筋混凝土管及预应力 钢筒混凝土管； 当as<1时，应按柔性管道计算，如钢管、玻璃纤维夹砂管 及球墨铸铁管； 7.1.3圆形管道结构与管周土体刚度的比值as可按下式确定： Ep æt
3 ö as = Ed ççè r0 ÷÷ø （7.1.3） 式中Ep——管材弹性模量（MPa）； Ed——管侧原状土的变形模量（MPa）； t——管道的管壁厚度（mm）； r0——管道结构的计算半径（mm），即自管中心至管壁中 心线的距离。
32 7.1.4管道结构设计应计算下列两种极限状态： 1承载能力极限状态：管道结构纵向超过最大顶力破坏， 管壁因材料强度被超过而破坏；柔性管道管壁截面丧失稳定； 管道的管段接头因顶力超过材料强度破坏。
2正常使用极限状态：柔性管道的竖向变形超过规定限值； 钢筋混凝土管道裂缝宽度超过规定限值。
7.1.5管道结构的内力分析，均应按弹性体系分析，不考虑 由非弹性变形所引起的塑性内力重分布。
7.2承载能力极限状态计算 7.2.1管道结构按承载能力极限状态进行强度计算时，结构 上的各项作用均应采用设计值。
作用设计值，应为作用代表值与作用分项系数的乘积。
7.2.2管道按强度计算时，应采用下列极限状态计算表达式： g0S£
R （7.2.2） 式中g0——管道的重要性系数，给水工程单线输水管取1.1； 双线输水管和配水管道取1.0；污水管道取1.0；雨水管道取 1.0。
S——作用效应组合的设计值。
R——管道结构抗力设计值。
钢筋混凝土管道按现行《混 凝土结构设计规范》（GB50010），钢管道按现行《钢结 构设计标准》（GB50017）的规定确定，其它材质管道按 相应规程确定。
33 7.2.3作用效应的组合设计值，应按下式确定 S=gG1CG1G1k+gG,SVCSVFSV,K+gGWCGWGWK+jcgQ(CQ,wdFwd,k+CQVqvk+CQmqmk+CQtFtk+CQdFdk) （7.2.3） 式中gG1——管道结构自重作用分项系数，取gG1=1.3； gG,SV——竖向和侧向水土压力作用分项系数，取gG,SV=1.27； gGW——管内水重作用分项系数，取gGW=1.2；gQ——可变作用的分项系数，取gQ=1.5； CG1、CSV、CGW——分别为管道结构自重、竖向和侧面土压 力及管内水重的作用效应系数； CQ,wd、CQV、CQm、CQt、CQd——分别为内水压力、地面车辆 荷载、地面堆积荷载、温度变化作用和顶力作用效应系 数； G1k——管道结构自重标准值；Fsv,k——竖向和侧向水土压力标准值；Gwk——管内水重标准值；Fwd,k——管内水压力标准值；qvk——车行荷载产生的竖向压力标准值；qmk——地面堆积荷载作用标准值；Ftk——温度变化作用标准值；Fdk——顶力作用标准值；jc——可变荷载组合系数，对柔性管道取jc=0.9；对其它管道取jc=1.0。
7.2.4承载能力极限状态计算的作用组合，应根据顶管实际 34 条件按表7.2.4的规定采用。
表7.2.4承载能力极限状态计算的作用组合表 永久作用 可变作用 管 管自重竖向和水 材计算工况 平土压力 G1
F sv 管内水重 Gw 管内水压 Fwd 地面车辆荷载或堆载 qv,qm 温度作用 Ft 空管期间√ √ √ √ 钢管内满水√√√管 √ √ 使用期间√ √ √ √ √ √ 钢空管期间√ √ √ 筋 混 凝管内满水√ √ √ √ 土 管使用期间√ √ √ √* √ 注：1玻璃纤维增强塑料夹砂管、球墨铸铁管和预应力钢筒混凝土管可参照钢筋混凝土管组合； 2*指压力管。
7.2.5对柔性钢管管壁截面进行稳定验算时，各项作用应取 标准值，并应满足稳定系数不低于2.0，作用组合应按表7.2.5 规定采用。
表7.2.5 永久作用 管壁稳定验算作用组合表 可变作用 竖向土压力 侧向土压力 地面车辆或堆积荷载 真空压力 √ √ √ √ 7.3正常使用极限状态验算 地下水√ 7.3.1管道结构按正常使用极限状态进行验算时，各项作用 效应均应采用作用代表值。
7.3.2当验算构件截面的最大裂缝宽度时，应按准永久组合 35 作用计算。
作用效应的组合设计值应按下式确定： ååm n S=CGiGik+yqjCqjQjk i=
1 j=
1 （7.3.2） 式中yqj——第j个可变作用的准永久值系数，应按本标准6.3 节的规定采用。
7.3.3正常使用极限状态验算时，作用组合工况可按本标准 表7.2.4的规定采用。
7.3.4柔性管道在准永久组合作用下长期竖向变形允许值， 应符合下列要求： 1内防腐为水泥砂浆的钢管、球墨铸铁管，先抹水泥砂浆 后顶管时，最大竖向变形不应超过0.02D0；顶管完成后再 抹水泥砂浆时，最大竖向变形不应超过0.03D0。
2内防腐为延性良好的涂料的钢管、球墨铸铁管，其最大 竖向变形不应超过0.03D0。
3玻璃纤维增强塑料夹砂管最大竖向变形不应超过0.05D0。
7.3.5钢筋混凝土管道在准永久组合作用下，最大裂缝宽度 不应大于0.2mm。
36 8承载能力极限状态计算 8.1管道强度计算 8.1.1 钢管管壁截面的最大组合折算应力应满足下式要求： hsq£f （8.1.1-1） hsx£f （8.1.1-2） g0s£f （8.1.1-3） s=h sq2 + s 2x -sqs x （8.1.1-4） 式中：sq——钢管管壁横截面最大环向应力（N/mm2）； sx——钢管管壁的纵向应力（N/mm2）； s——钢管管壁的最大组合折算应力（N/mm2）； h——组合应力折减系数，可取h=0.9； 8.1.2 f——钢管管材强度设计值。
钢管管壁横截面的最大环向应力sq应按下式确定： sq=bNt+b6Mt2 00 00
N =jcgQ(Fwd,k - F'wd,k )r0b0 （8.1.2-1）（8.1.2-2） M=j(gG1kgmG1k+gG,svkvmFsv,kD1+gGWkwmGwk+gQjckvmqikD1)r0b0（8.1.2-3） 1+0.732Ed(r0)3Ept0 式中：b0——管壁计算宽度（mm），取1000mm； j——弯矩折减系数，有内水压时取0.7，无内水压时 取1.0；jc——可变作用组合系数，可取0.9；t0——管壁计算厚度（mm），使用期间取t0=t-2；施工 37 期间及验水期间取t0=t；r0——管的计算半径（mm）； M——在荷载组合作用下钢管管壁截面上的最大环向 弯矩设计值（N·mm）； N——在荷载组合作用下钢管管壁截面上的最大环向 轴力设计值（N）； Ed——钢管管侧原状土的变形模量（N/mm2）；Ep——钢管管材弹性模量（N/mm2）kgm、kvm、kwm——分别为钢管管道结构自重、竖向土压力和管内水 重作用下管壁截面的最大弯矩系数，土弧支承角取120°，可 按附录A确定； D1——管道外径（mm）。
F 'wd , k — — 管 外 水 压 力 ， 按 最 低 地 下 水 位 计 算 （
N / m m
2 ）； qik——地面堆载和车辆荷载的传递至管顶压力的较大 标准值。
当计算土柱高度cj(rsiBt-2c)小于覆土深度H时，q可以不 gssik 计。
8.1.3钢管管壁的纵向应力可按下式计算： s=ns±jgaEDT±0.5EpD0 x pq cQp R1 f
2 + çæ L1 ö2÷
1 R= è2ø 12f1 （8.1.3-1）（8.1.3-2） 38 式中：np——钢管管材泊松比，可取0.3； a——钢管管材线膨胀系数； DT——钢管的计算温差； R1——钢管施工变形形成的曲率半径（mm），取R1³1350D0； f1——管道顶进允许偏差（mm）,应符合本标准附录E的规定； L1——出现偏差的最小间距（mm）,视管道直径和土质决定，一般可取管线中继间之间的距离，并不小 于50m。
8.1.4钢筋混凝土管道在组合作用下，管道横截面的环向内 力可按下式计算： n åM=r0kmiPii=
1 （8.1.4-1） n åN=kniPii=
1 （8.1.4-2） 式中：M——管道横截面的最大弯矩设计值（N·mm/m）； N——管道横截面的轴力设计值（N/m）；kmi——弯矩系数，应根据荷载类别按附录B确定；kni——轴力系数，应根据荷载类别按附录B确定；Pi——作用在管道上的i项荷载设计值（N/m）。
8.1.5 玻璃纤维增强塑料夹砂管的强度应按下列公式计算： g0h1(ycsth+afrcstm)£fth （8.1.5-1） 39 g0ycsth£fth （8.1.5-2） g0stm£ftm （8.1.5-3） 式中：sth——管道内设计水压力产生的管壁环向等效折算拉伸 应力设计值（MPa）；stm——在外压力作用下，管壁最大的环向等效折算弯曲 应力设计值（MPa）fth——管材的环向等效折算抗拉强度设计值（MPa）；ftm——管材的环向等效折算抗弯强度设计值（MPa）；af——管材的环向等效折算抗拉强度设计值与等效折算 抗弯强度设计值的比值，即a=fth； fftm rc——管道的压力影响系数。
对重力流排水管道应取1.0， 对有压力管道可按表8.1.5取值； h1——应力调整系数，取0.8。
表8.1.5管道压力影响系数 管道工作压力
F 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 wd（MPa） rc 0.93 0.87 0.80 0.73 0.67 注：其他工作压力的影响系数可取线性插值。
8.1.6玻璃纤维增强塑料夹砂管管道设计内水压力产生的管 壁环向等效折算拉应力按下式计算： sth=gQFwd,kD02t （8.1.6） 式中：Fwd,k——管道的设计内水压力标准值（MPa）; 40 gQ——管道的内水压力分项系数，取1.4。
8.1.7玻璃纤维增强塑料夹砂管管道在外压力作用下，管壁 最大的环向等效折算弯曲应力可按下式计算： stm=DfEp(wd,max)(t)D0D0 （8.1.7-1） SN=Ept3´10612D03 （8.1.7-2） 式中：wd,max——管道的最大长期竖向变形（mm），可按9.1.2 式计算； Ep——管材的环向弯曲弹性模量（MPa）；Df——管道的形状系数。
刚度等级为20000Pa时Df＝ 3.2。
SN——管材的刚度。
8.1.8预应力钢筒混凝土顶管的结构设计按照中国工程建设 协会标准《给水排水工程埋地预应力混凝土管和预应力钢筒混 凝土管管道结构设计标准》CECS140规定执行，管道竖向土 压力按本标准6.2.2条计算，侧向土压力按本标准6.2.3条计 算。
8.1.9球墨铸铁顶管的管壁横截面的最大环向应力按本标准 8.1.2条计算，并符合下式要求。
g0sqd£ftd （8.1.9） 式中：ftd——球墨铸铁管材抗拉强度设计值，取ftd=230（MPa）； 41 8.2管道稳定性验算 8.2.1钢管在真空工况作用下管壁截面环向稳定验算应满足 下式要求： ()Fcr,k³KstFsv,k+qik+Fvk （8.2.1） 式中F——管壁截面失稳临界压力标准值（N/mm2）;cr,k Fvk——管内真空压力标准值（N/mm2）； F——管外水土压力标准值（N/mm2）；sv,k qik——地面堆载或车辆轮压传至管顶的压力标准值 （N/mm2）； Kst——钢管管壁截面设计稳定性系数，可取2.0。
8.2.2钢管管壁截面的临界压力应按下式计算： 式中n 2Ep(n2-1)ætö
3 E Fcr,k= 3(1-n2) ççè
D ÷÷ø +2(n2-1)d(1+n ) p
0 s （8.2.2） ——管壁失稳时的折绉波数，其取值应使Fcr,k为最小并 为不小于2的正整数； ns——管两侧胸腔土的泊桑比，应根据土工试验确定；
一 般对砂性土可取0.30，对粘性土可取0.40； np——钢材的泊桑比，np=0.30； D0——管壁中心直径（mm）； Ep——管材弹性模量（N/mm2）； Ed——管侧土的变形模量（N/mm2）。
8.2.3玻璃纤维增强塑料夹砂管管道的管壁截面环向稳定验 算，应满足下式的要求： 42 Fcr,k³Kst(Fsv,k+qik´10-3+Fvk) （8.2.3） 式中：Fcr,k——管壁截面环向失稳的临界压力标准值（N/mm2）； Kst——玻璃纤维增强塑料夹砂管管壁截面环向稳定性 抗力系数，应不低于2.5； 8.2.4玻璃纤维增强塑料夹砂管管壁截面环向失稳的临界压 力，应按下式计算： F=8´10-6SN(n2-1)+ Ed cr,k (
1 - n 2p ) 2(n2-1)(1+ns) （8.2.4） 43 9正常使用极限状态验算 9.1.1钢管、球墨铸铁管管道在土压力和地面荷载作用下产 生的最大竖向变形wc,max，应按下式计算： kbr03(Fsv,k+yqqik)D1 wc,max=EI+0.061Er3 pp d0 （9.1.1） 式中：kb——竖向压力作用下柔性管的竖向变形系数，按附录 A确定；yq——地面作用传递至管顶压力的准永久值系数；Ip——钢管、球墨铸铁管管壁单位纵向长度的截面惯性 矩（mm4/m）。
9.1.2玻璃纤维增强塑料夹砂管管道在土压力和地面荷载作 用下产生的最大长期竖向变形wd,max可按下式计算： w=(Fsv,k+yqqik)D1kb´10-3d,max8´10-6SN+0.061Ed （9.1.2） 9.1.3钢筋混凝土管道结构构件在长期效应组合作用下，计 算截面处于大偏心受拉或大偏心受压状态时，最大裂缝宽度可 按附录D计算，并应符合本标准7.3.5条的规定。
44 10顶管井10.1顶管井选址 10.1.1顶管井的位置应按以下因素确定：1应利用管线上的工艺井；2应考虑排水、出土和运输方便；3应靠近电源和水源；4应远离居民区和高压线；5应避免对周围建构筑物和设施产生不利影响；6当管线坡度较大时，工作井宜设置在管线埋置较深一端，接收井宜设置在管线埋置较浅一端；7在有曲线又有直线的顶管中，工作井宜设在直线的一端。
10.2顶管井围护形式 10.2.1顶管井围护形式可采用板桩围护墙、型钢水泥土搅拌墙、灌注桩排桩围护墙、地下连续墙或沉井。
10.2.2当顶管井埋置较浅、地下水位较低、顶进距离较短时，宜选用板桩围护墙或型钢水泥土搅拌墙。
10.2.3在顶管井埋置较深、顶管顶力较大的软土地区，顶管井宜采用沉井或地下连续墙。
10.2.4除沉井外其它形式的工作井，当顶力较大时皆应设置钢筋混凝土内衬及后座墙。
10.2.5顶管井可分为圆形、矩形和多边形三种。
管线交叉的中间井和深度大的顶管井应采取圆形或多边形顶管井。
45 10.3工作井尺寸要求 10.3.1工作井的长度，应根据顶管机长度、千斤顶长度、下 井管节长度和井内接管、吊装管节要求综合确定。
1当按顶管机长度确定时，工作井的内净长度可按下列公 式计算： L³l1+l3+k （10.3.1-1） 式中L——工作井的最小内净长度（m）； l1——顶管机下井时最小长度，如采用刃口顶管机应包括 接管长度（m）； l3——千斤顶长度，一般取2.50m； k——后座和顶铁的厚度及安装富余量，可取k=1.60m。
2当按下井管节长度确定时，工作井的内净长度可按下列 公式计算： L≥l2+l3+l4+k （10.3.1-2） 式中l2——下井管节长度，参考长度如下： 钢管一般可取6.0m；长距离可取8.0～12.0m。
钢筋混凝土管可取2.5～3.0m； 预应力钢筒混凝土管、球墨铸铁管、玻璃纤维增强 玻璃纤维增强塑料夹砂管可取4.0～6.0m。
钢筋混凝土矩形箱涵可取1.5～3.0m； l4——留在井内的管道最小长度，可取l4=0.5m； 3工作井的最小内净长度应按上述两种方法计算结果取 46 大值，并与井内工艺接管要求综合确定。
10.3.2工作井的宽度，应根据管道外径和两侧工作面的宽度 综合确定。
最小内净宽度可按下列公式计算： B=D1+2´(1.0~2.0) （10.3.2） 式中B——工作井的内净宽度（m）； D1——管道的外径（m）。
10.3.3工作井深度，应根据管顶覆土厚度，管道外径和管底 工作面的高度综合确定。
应按下列公式计算： H=Hs+D1+h （10.3.3） 式中H——工作井底板面最小深度（m）； Hs——管顶覆土层厚度（m）； h——管底操作空间（m）， 钢管和矩形箱涵可取h=0.70~1.00m； 钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管、球墨铸铁管和玻 璃纤维增强塑料夹砂管等可取h=0.4m~0.5m。
10.3.4工作井底板应预埋安装导轨的预埋钢板。
10.4接收井尺寸要求 10.4.1接收井最小内净宽度应按下式计算： B=Dg+2´(1.0~1.5) （10.4.1） 式中 B——接收井最小内净宽度（m）；Dg——顶管机外径（m）。
10.4.2接收井的最小内净长度应满足顶管机在井内拆除和 47 吊出的需要。
10.4.3接收井尺寸应满足工艺管道连接的要求。
10.5穿墙孔、接收孔尺寸要求 10.5.1工作井的穿墙孔尺寸应按下式确定： D''=Dg+2´0.10 （10.5.1） 式中D—''—穿墙孔的直径（m）； 10.5.2接收井的接收孔尺寸应按下式确定： D'=Dg+2(c10+01000) （10.5.2） 式中D'——接收孔的直径（m）； c——管道允许偏差的绝对值（mm）见本规程附录
E。
10.5.3穿墙孔、接收孔外为不稳定土层时，应对孔外的不稳 定土层应经过洞口加固。
10.5.4顶管完成后，穿墙孔、接收孔应按设计要求将穿墙孔、接收孔和管道之间空隙封堵。
永久性工作井上的橡胶板止水穿 墙管应改造成永久性柔性堵头。
当接收井与管道之间可能产生 不均匀沉降时，应采用柔性材料封堵。
10.5.5穿墙孔临时封堵可采用下列材料：1沉井穿墙孔可采用砖砌体或低强度水泥土。
2地下连续墙穿墙孔可用低强度水泥土或钢板。
10.6穿墙管止水装置 10.6.1盘根止水穿墙管构造见图10.6.1，盘根止水穿墙管可用于以下情况： 48 1穿墙管处于透水层或承压水层（包括砂土、粉土和砾石）；2地下水压力＞0.08MPa；3穿墙管兼作释放管道温度应力的伸缩机构；4一次性顶进距离超过1000m以上的。
图10.6.1盘根止水穿墙管构造 1-顶管井井壁；2-穿墙套管；3-顶管管节；4-洞口封堵材料；5-高强螺栓；6-橡胶止水板；7-止水挡板；8-止水法兰；9-挡土板；10-钢挡圈1；11-橡胶圈；12钢挡圈2；13-牛油盘根；14-闷板；15-预留注浆管，沿120°设置3个； 10.6.2橡胶板压板止水穿墙管的构造见图10.6.2，橡胶板压板止水穿墙管可用于以下情况： 1穿墙管处于渗透系数小的粘性土土层；2穿墙管处的地下水压力≤0.08MPa；3一次性顶进距离300m以内的。
49 图10.6.2橡胶板止水穿墙管构造 1-顶管井井壁；2-穿墙套管；3-顶管管节；4-洞口封堵材料；5-高强螺栓；6-插板；7-橡胶止水板；8-预留注浆管，沿120°设置3个 10.6.3橡胶板插板止水穿墙管的构造见图10.6.3，橡胶板插板止水穿墙管可用于以下情况： 1穿墙管处于透水层或承压水层（包括砂土、粉土和砾石）；2地下水压力＞0.08MPa；3一次性顶进距离300m以上的。
50 图10.6.3橡胶板插板止水穿墙管构造 1-顶管井井壁；2-穿墙套管；3-顶管管节；4-洞口封堵材料；5-高强螺栓；6-插板；7-橡胶止水板；8-预留注浆管，沿120°设置3个；9-预留注浆孔 51 11顶管允许顶力设计 11.1管道管材允许顶力计算 11.1.1钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力可按下式计算： F=0.5f1f2f3fAdcgQdf5cP （11.1.1） 式中Fdc——混凝土管道允许顶力设计值（N）； f1——混凝土材料受压强度折减系数，f1=0.90； f2——偏心受压强度提高系数，f2=1.05；f3——材料脆性系数，f3=0.85； f5——混凝土强度标准调整系数，f5＝0.79； fc——混凝土受压强度设计值（N/mm2）； AP——管道的最小有效传力面积（mm2）；gQd——顶力分项系数，gQd=1.3。
11.1.2玻璃纤维增强塑料夹砂管顶管传力面允许最大顶力可按下式 计算 F=0.5f1f2f3fA gdb bP Qd （11.1.2） 式中Fdb——玻璃纤维增强塑料夹砂管道允许顶力设计值（N）； f1——玻璃纤维增强塑料夹砂管材料受压强度折减系数， f1=0.90； f2——偏心受压强度提高系数，f2=1.00；f3——玻璃纤维增强塑料夹砂管材料脆性系数，f3=0.80； fb——玻璃纤维增强塑料夹砂管受压强度设计值（N/mm2）。
52 11.1.3钢管顶管传力面允许的最大顶力按下式计算： F=f1f3f4fA gds sP Qd （11.1.3） 式中Fds——钢管管道允许顶力设计值（N）； f1——钢材受压强度折减系数，f1=1.00； f3——钢材脆性系数，f3=1.00； f4——钢管顶管稳定系数，f4=0.36； fs——钢材受压强度设计值（N/mm2）。
11.1.4预制管节接触面有脱离时最大允许顶力可根据接触面的脱离 情况计算确定。
11.1.5预应力钢筒混凝土管最大顶力可按照钢筋混凝土管计算确定。
11.1.6球墨铸铁管最大顶力为前管节的顶推法兰和后管节的承口端面传递顶力，可利用有限元方法计算确定，也可按表11.1.6直接选用。
表11.1.6球墨铸铁管顶管的允许顶力值 允许顶力/kN 允许顶力/kN DN DN K8 K9 K8 K9 700 1640 2720 1500 6810 11350 800 1980 3300 1600 7420 12360 900 2490 4140 1800 7420 12360 1000
3050 5080 20001019016970 11003670 6110 22001019016970 12004350 7240 24001019016970 14005420 9020 26001401023340 11.2顶管井允许顶力计算 11.2.1圆形沉井在顶管力作用下，后背土体的稳定应符合下 列公式规定(见图11.2.1)： 53 Ptk=x(0.8Epk-Eep,k) （11.2.1-1） E=1prH×
F pk4 pk （11.2.1-2） E=1prH×
F ep,k4 ep,k （11.2.1-3） x=(hf-hf-hp)/hfhp=H/3 （11.2.1-4）（11.2.1-5） 式中：H——沉井入土深度（m）； r——沉井外壁半径（m）； Fep,k——刃脚底部主动土压力标准值（kN/m2）； Fpk——刃脚底部被动土压力标准值（kN/m2）； Eep,k——沉井前方主动土压力合力标准值（kN）； Epk——沉井后方被动土压力合力标准值（kN）； Ptk——顶管井允许顶力标准值（kN）； hp——x—— 土压力合力至刃脚底的距离（m）；考虑顶管力与土压力合力作用点可能不一致的折 减系数。
54 （a）平面图 （b）剖面图 图11.2.1圆形沉井在顶管力作用下后背土体的稳定计算 11.2.2矩形沉井在顶管力作用下，后背土体的稳定性验算应满足本标准公式(11.2.1-1)的要求。
Epk和Eep,k应按图11.2.2所示的土压力分布计算。
11.2.3 （a）平面图 （b）剖面图 图11.2.2矩形沉井在顶管力作用下后背土体稳定计算 基坑后背土体的稳定性验算可按照沉井进行验算。
11.2.4当顶力计算不足时，顶管工作井后靠背宜进行土体加 固，可以采用水泥土搅拌桩、高压喷射注浆、超高压喷射注浆、全方 位高压喷射注浆等形式。
55 12特种顶管 曲线顶管12.1.1设有中继间的曲线顶管最小管径不宜小于DN1400。
12.1.2曲线顶管应选用较短的管节，相邻两个管节间的转角不宜大于0.3°。
12.1.3曲率半径小的曲线顶管，应选用较厚的和弹性模量较小的木垫圈。
管材宜使用弹性模量较低、弹性应变高的玻璃纤维增强塑料顶管。
12.1.4钢筋混凝土管节的顶管曲率半径估算： 1传力面一侧压应力为零，另一侧压应力最大的不张口，接头受力模式见图12.1.4-
1。
图12.1.4-1不张口接头的受力模式曲率半径估算式：R1=Lta+naq1式中：R1——曲率半径(mm)； L——管段的长度(mm)；a1——木垫圈厚度(mm)； 56 （12.1.4-1） q——管道张口角度； tanq = 2(fp2-fp1)éa1ê hpL/tù + ú d êëEf Epúû （12.1.4-2） 式中：Ef——垫圈材料弹性模量（N/mm2）； Ep——管材弹性模量（N/mm2）； t——管壁设计厚度（mm）； hp——木垫圈宽度（mm）；d——木垫圈外径（mm）； fp1——中心顶力作用下表面均匀压应力（N/mm2），fp1=FAdk；p fp2——偏心顶力作用下表面最大压应力（N/mm2）， f=2Fdk； p2 Ap Fdk——顶力标准值（N）；Ap——垫圈与管材接触面积（mm2）； L——管节长度（mm）。
2张口接头的受力模式见图12.1.4-
2。
57 图12.1.4-2张口接头的受力模式曲率半径可按下式估算： R=D1-Z(L+a1)
1 D1tanq （12.1.4-3） tanq=2(fp2-fp1)[a1+hPL/t] d-
Z Ef Ep （12.1.4-4） 12.1.5焊接钢管不宜用于曲线顶管，也可通过中继间进行曲线顶管，曲率半径可按下式估算： R1=2×sin(0L.15×a/2) （12.1.5） 式中：L1——中继间设置间距（m）； a——中继间允许转角，一般取a=1°。
12.1.6曲线顶管的总顶力估算中，曲线顶管与直线顶管相比 较，应除以顶力附加系数Kd值，Kd值宜按表12.1.6选取。
表12.1.6 R1 300D1
K 1.1 曲线顶管顶力附加系数Kd值 250D11.15 200D11.2 150D11.25 100D11.3 58 矩形顶管 12.2.1矩形顶管上覆土层的厚度不应小于1倍矩形顶管机的高度且不应小于3.0m。
12.2.2顶进矩形箱涵的顶力计算，应根据顶进长度，土的性质、地下水情况及施工方法等因素按下式计算： 式中 =[+(+)+2]+ (12.2.2) ——最大顶力（kN）； ——箱涵顶上荷载，按顶部的土柱重计算（kN）； ——箱涵顶面与顶上土的摩擦系数，视顶上润滑处 理经试验确定；无试验资料时可采用以下数值：涂石 蜡为0.17~0.34；涂滑石粉浆为0.30；涂机油调制的滑石粉浆为0.20； ——箱涵自重（kN）；——箱涵底板与基地土的摩擦系数，视基底土性质经试验确定；无试验资料时可采用0.7~0.8；——箱涵两侧土压力（kN）；——侧面摩擦系数，视土的性质经试验确定；无试验资料时可采用0.7~0.8；——顶管机正面阻力，视顶管机的开孔率、土的性质经试验确定；无试验资料时可采用：砂黏土为 500kPa~550kPa；卵石土为1500kPa~1700kPa；——顶管机正面截面积（）； 59 ——系数，宜采用1.2。
岩石顶管 12.3.1岩石顶管应以岩石天然单轴抗压强度值作为岩石顶管机的设计制造依据，明确岩石顶管机的换刀次数，岩石顶管机宜设置二次破碎装置。
12.3.2岩石顶管宜根据岩石耐崩解指数判断岩石的耐崩解性，宜设置合理的排渣设施和排渣位置，以防止岩石碎屑进入泥浆套，引起卡管。
12.3.2在高初始应力区的顶管，应严格控制顶管机迎面阻力和管侧注浆压力。
垂直顶升 12.4.1垂直顶升的最大顶力估算可按式（12.4.1）计算。
=∙∙∙+∙∙q∙ （12.4.1） 式中：——垂直顶升的最大顶力（kN）； ——垂直顶力的折减系数，取=0.6~0.8；——顶升管道的闷板外径（m）；——顶升管道顶面土体地基承载力极限值（kPa）；q——顶升管道侧面的土体抗剪应力（m）；H——顶升管道顶面覆土厚度（m）。
12.4.2顶升架管段应进行下部土体承载力验算，并应根据土 体允许承载力确定顶升架尺寸。
12.4.3顶升过程中，在安装管节或加顶升垫块时，应设置保险装置锁住顶升的管节，结束后顶升管节及时与管道连接保证 60 稳定。
61 13顶管沉降估算 13.0.1顶管引起的地面沉降宜简化为平面问题进行分析，主要有垂 直于顶管顶进轴向方向沉降分析（简称横向沉降分析）和平行于顶管 顶进轴向方向的沉降分析（简称纵向沉降分析）。
13.0.2顶管引起的地面沉降，横向沉降分布可按下式估算： S=S×expçæ-x2÷ö (x) max çè2i2÷ø （13.0.2-1） Smax= Vs2p×i （13.0.2-2） 式中：x——顶进管道轴线的横向水平距离（m）； i——地面沉降槽宽度系数（m）。
一般取 i= Hs+D1/2 ； 2p×tan(450+f/2) f——管顶土的内摩擦角； Hs——管顶至地面的覆土厚度（m）； D1——管道外径（m）； Smax——顶进管道轴线上方的最大地面沉降量（m）； S(x)——x处的地面沉降量（m）； V——超挖量，可根据顶管机头的型式，直接按下表取值：s 各种顶管机头的超挖量估算 表13.0.2 机型 敞开式 多刀盘 土压平衡泥水平衡 Vs 10~20%
V 7~10%
V V——总挖量（m3）； 5~8%
V 3~5%
V 13.0.3顶管引起的地面沉降可采用三维有限元进行分析，应符 62 合下列要求：1计算模型的建立、必要的简化和计算与处理，应符合实际顶管 工况。
2应采用不少于两个合适的不同力学模型进行估算，并对其计算 结构进行分析比较。
13.0.4地面沉降应符合下列规定：1顶管造成的地面沉降不应造成道路开裂，大堤及地下设 施毁坏和渗水。
2顶管造成的地面沉降量不应超过下列规定：
（1）碾压式土石坝、堤：+10mm~-30mm
（2）公路：+10mm~-20mm
（3）顶管穿越铁路、地铁及其它对沉降敏感的地下设施时， 累计沉降量尚应符合有关部门的规定。
3当监测数据达到沉降限值70％时，应及时报警并启动 应急事故处理预案。
63 14顶管施工 一般规定14.1.1施工前应进行现场调查研究，并应对工程沿线有关工程地质、水文地质、地上与地下管线、建（构）筑物、障碍物及其它设施等周边环境情况的详细资料进行核实确认。
14.1.2顶管施工前应熟悉施工图纸，掌握设计意图与要求，并应进行设计交底。
14.1.3顶管施工前应编制施工组织设计，施工组织设计应包括下列内容： 1工程概况；2工程的地质、水文条件及环境条件；3工程难特点分析与针对性措施；4施工现场总平面布置；5顶管机的选型；6顶管设备、系统的布置；7管内布置形式；7管材、接口连接与管道防水；8管节的内外防腐；9顶力估算及后座布置；10中继间的布置；11测量及纠偏方法；12顶管施工参数的选定； 64 13触变泥浆的配制与管理； 14顶管的通风系统、供电系统、通讯系统及监视系统； 15进出洞措施； 16环境监测与影响分析； 17施工进度、机械设备、材料及劳动力安排计划； 18安全、质量及文明施工措施； 19应急处置措施及预案； 20验收要求； 21附图。
14.1.4顶管工程所用的管材、中继间、构配件和主要原材料等产品 进场应按照国家有关标准的规定进行验收。
14.1.5顶管机、辅助配套装备必须经检验合格后再进入施工现场， 并应进行单机、整机联动调试，按规定进行检查、维修和保养。
14.1.6顶管施工中的测量应建立地面与地下测量控制系统，控制点 应设在不易扰动、视线清楚、方便校核和易于保护的地方。
14.1.8顶管工程应采用信息化施工，施工过程中，应详细记录顶力、 轴线、高程等偏差数据，并绘制变化曲线图。
顶管机选型 14.2.1顶管机的类型可根据工程地质条件、水文地质条件、周边环 境等因素，并结合表14.2.1综合确定。
地层 表14.2.1顶管机选用参考表 敞开式顶管机 平衡式顶管机 65 人工挖土压平泥水平气压平 机械式挤压式 掘 衡 衡 衡 岩石 ★ ★★ ★ 胶结土层、强风 无 化岩 ★★ 地 稳定土层 ★★ ★ 下 水 松散土层 ★ ★ ★★ 淤泥
fak＞30kPa ★ ★★ ★ 粘性土含水 地量>30％ 下粉性土含水量 水 <30％ 位 粉性土 以 砂土 下k<10-4cm/s 地砂土k<10-4～ 层 10-3cm/s 砂砾 k<10-3~10-2cm/s 含障碍物 ★★ ★★ ★ ★ ★★ ★ ★★ ★★ ★ ★ 注：1★★—首选机型；★—可选机型；空格—不宜选用； 2fak地基承载力特征值；k土的渗透系数。
★★★★★★★★★★ 14.2.2顶进土层单一时宜选用表中的“首选机型”；在复杂土层顶进 时，应根据可能有的土层选择“可选机型”或“首选机型”。
14.2.3含卵石、砾石地层可选用具有相应破碎能力的泥水平衡顶管 机。
14.2.4地面沉降有严格要求时，应选择对正面阻力有精确计量装置 的平衡式顶管机。
66 14.2.5顶管机的刀盘，应能满足开挖面的土质要求，刀盘驱动扭矩 应按下式计算。
T=a×Dg3 （14.2.5） 式中：T——刀盘驱动扭矩（kN·m）； a——刀盘扭矩系数（kN/m2），泥水平衡式顶管机，刀盘扭矩系 数宜大于14kN/m2；土压平衡式顶管机，刀盘扭矩系数宜大 于16kN/m2；在较硬土层中，应根据地层情况增大刀盘扭矩 系数；Dg——顶管机外径（m）。
14.2.6刀盘驱动功率应按下式计算。
P=nT9.55m 式中：P——刀盘驱动功率（kW）； （14.2.6） T——刀盘驱动扭矩（kN·m）； μ——机械效率，建议取70%； n——转速（r/min）。
辅助配套装备 14.3.1导轨安装应符合下列规定： 1导轨宜选用钢质材料制作； 2导轨安装前，应先复核管道中心位置，导轨上管道中心标高 应与穿墙管中心标高相对应； 3两导轨安装应顺直、平行、等高，并应固定牢靠； 4导轨对管道的中心线支承角宜为60°； 67 5导轨安装的允许偏差应符合表14.3.1的规定。
14.3.2 表14.3.1导轨安装的允许偏差 序 项目 允许偏差（mm）
1 轴线平面位置 ±
3 2 标高 +3~
0 3 轨道内距 ±
2 顶管后座安装应符合下列规定： 1顶管可采用装配式后座或整体式后座； 2顶管后座强度与刚度应满足要求； 3顶管后座尺寸应满足顶管最大顶力扩散需要，确保工作井结 构安全； 4后座安装应与顶进轴线垂直，并应在顶进过程中适时测量复 核。
5装配式后座墙宜采用型钢、混凝土块或钢结构等组装； 6后座墙土体壁面应与后座墙贴紧，有间隙时应采用砂石料填 塞密实； 14.3.3主顶配置和安装应符合下列规定： 1千斤顶的规格和数量应根据实际需要的顶力、工作井允许顶 力及管节允许顶力确定； 2安装在支架上的千斤顶数量宜为偶数，规格应相同，并应 按管道轴线两侧对称布置，每只千斤顶均应与管轴线平行其合力的作 用点应在管道中心的铅垂线上。
3千斤顶的合力中心应低于管中心，其尺寸宜为管道外径的 1/10~1/8。
68 4千斤顶应同步运行。
14.3.4油泵站布置应符合下列规定： 1油泵站应与千斤顶相匹配，并应有备用油泵，油泵流 量应满足顶进要求； 2油泵站宜设置在千斤顶附近，油管应顺直、转角少； 3除遥控顶管外，主油泵的运行应受控于顶管机 4油泵站安装完毕应进行试运转。
14.3.5顶铁安装应符合下列规定： 1顶铁应满足传递顶力、便于出泥和人员出入的需要； 2顶铁的两个受压面应平整，互相平行； 3宜采用“U”形或弧形刚性顶铁； 4与管尾接触的环形顶铁应与管道匹配，顶铁与混凝土管 或玻璃钢管之间应加木垫圈； 14.3.6管道内部装置的布置应符合下列要求： 1管道内部应遵循安全可靠及方便施工的原则进行布置； 2管道内部通风装置宜设置在管道两侧，并应固定牢靠； 3进水排泥装置宜设置在管道底部，进水排泥两路管道宜分不同 颜色标识； 4供电线路及通信线路可设置在同侧，便于设备供电。
顶力估算 14.4.1顶进所需的总顶力可按下式估算： F0=pD1Lfk+NF （14.4.1） 69 式中:F0——总顶力标准值（kN）； D1——管道的外径（m）； L——管道设计顶进长度（m）； fk——管道外壁与土的平均摩阻力（kN/m2），可参照本标 准表14.4.3； NF——顶管机的迎面阻力（kN）。
14.4.2 不同类型顶管机的迎面阻力计算可按14.4.2表选用。
表14.4.2顶管机迎面阻力（NF）的计算公式 顶管机型 迎面阻力（kN） 式中符号 挤压式网格挤压气压平衡式土压平衡和泥水平衡 NF=pDg2(1-e)RF4 NF=pDg2aRF4 NF=pDg2(a´RF+Pn)
4 N=pD2PF4g e——开口率 a——网格截面参数，可取a=0.6~1.0 Pn——气压(kN/m2) P——控制土压力及泥水压 力（kN/m2），一般取 P=gs×(Hs+Dg) 注：1Dg——顶管机外径(m)； 2RF——挤压阻力(kN/m2)，可取R=300～500kN/m2。
14.4.3采用触变泥浆减阻的顶管，管壁与土的平均摩阻力可 按表14.4.3采用。
表14.4.3触变泥浆减阻管壁与土的平均摩阻力（kN/m2） 土的种类 软粘土 粉性土 粉细土 岩石 触变泥浆 钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管、球墨铸铁管 钢管 3.0-5.02.0-4.0 5.0-8.04.0-7.0 8.0-11.07.0-10.0 1.0-3.01.0-2.0 70 注：1玻璃纤维增强塑料夹砂管可参照钢管乘以0.8系数采用。
2采用其它减阻泥浆的摩阻力可通过试验确定。
14.4.4当估算总顶力大于管材允许顶力设计值或工作井允 许顶力设计值时，应设置中继间。
中继间 14.5.1中继间的设置应根据估算总顶力、管材允许顶力、工作井允 许顶力、中继间千斤顶总顶力和主顶千斤顶的顶力确定。
14.5.2中继间顶力富裕量，第一个中继间不宜小于40%，其余不宜 小于30%。
长距离顶管施工，宜在顶管机后20～50米范围内加设中继 间。
14.5.3 中继间布置宜按式（14.5.3）计算确定。
S1=kd(F1-NF)(/pD1fk) 式中：S1——中继间的间隔距离（m）； （14.5.3） kd——顶力系数，宜取0.5~0.6； F1——控制顶力（kN）； NF——顶管机的迎面阻力（kN），可按本规范表14.4.2选用； D1——管道的外径（m）；fk——管道外壁与土的平均摩阻力（kN/m2），可参照表14.4.3； 14.5.4中继间的构造应符合下列规定： 1中继间的允许转角宜为0.4°~1.2°； 2中继间的外径应和管道外径相同； 3中继间千斤顶应予以固定，防止旋转； 4中继间宜采用组合式密封形式，对于超深、长距离或砂性土层 71 中的顶管工程应采用组合式密封形式；5中继间的止水橡胶密封圈应耐磨，保养时应易于更换；6对于曲线顶管，中继间千斤顶应能够单独关闭及
本规程系根据现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一规程》GB50068和《工程结构可靠度设计统一规程》GB50153规定的原则，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法编制，并与有关的结构专业设计规范协调一致。
在本规程编制过程中，进行了大量的调研和分析论证，收集了近年来顶管行业的新兴管材，总结了各地顶管的工程实践经验，并广泛征求了有关设计和施工单位意见。
本规程主要内容有：1总则；2术语和符号；3顶管工程地质调查与勘探；4管材选用及管件构造要求；5顶管管线设计；6顶管管道上的作用；7顶管结构基本设计规定；8承载能力极限状态计算；9正常使用极限状态验算；10顶管井；11顶管允许顶力设计；12特种顶管；13顶管沉降估算；14顶管施工；15顶管检测；16顶管验收标准。
各单位在使用中如发现需要修改或补充之处，请将意见和资料寄交编制组（上海市杨浦区中山北二路901号；邮编200092；E-mail：pengxiajun@），以供今后修订时参考。
主编单位：上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 参编单位： 主要起草人：主要审查人： 目 次 1总则............................................................................................1 2
术语和符号.......................................................................................2 2.1
术语..........................................2 2.2符号..........................................5 3顶管工程地质调查与勘探
...............................................................8 一般规定........................................
8 布孔要求........................................8 地下水勘察.....................................10 勘察报告.......................................10 提供岩土物理力学指标的基本要求.................12 工程物理勘探...................................12 4管材选用及管件构造要求.............................................................14 4.1管材选用.....................................14 4.2钢管.........................................14 4.3钢筋混凝土管................................16 4.4预应力钢筒混凝土管JPCCP...................18 4.5球墨铸铁管...................................20 4.6玻璃纤维增强塑料夹砂管......................20 4.7橡胶密封圈...................................23 4.8木垫圈.......................................23 5顶管管线设计.................................................................................25 5.1
顶管管位选择................................255.2顶进土层选择................................255.3顶管间距.....................................255.4管顶覆盖层厚度..............................266顶管管道上的作用.........................................................................276.1作用的分类和作用代表值......................276.2永久作用标准值..............................286.3可变作用标准值及其准永久值系数.............307顶管结构设计基本规定.................................................................327.1一般规定.....................................327.2承载能力极限状态计算........................337.3正常使用极限状态验算........................358承载能力极限状态计算.................................................................378.1管道强度计算................................378.2管道稳定性验算..............................429正常使用极限状态验算.................................................................4410顶管井..........................................................................................45
10.1顶管井选址...................................4510.2顶管井围护形式..............................4510.3工作井尺寸要求..............................4610.4接收井尺寸要求..............................4710.5穿墙孔、接收孔尺寸要求......................48 10.6穿墙管止水装置..............................4811顶管允许顶力设计.......................................................................52 11.1管道管材允许顶力计算........................5211.2顶管井允许顶力计算..........................5312特种顶管......................................................................................56 曲线顶管
......................................56矩形顶管......................................59岩石顶管......................................60垂直顶升......................................6013顶管沉降估算...............................................................................6214顶管施工......................................................................................64一般规定......................................64顶管机选型....................................65辅助配套装备..................................67顶力估算......................................69中继间........................................71进洞、出洞....................................73管道顶进......................................75测量与纠偏....................................76减阻措施......................................77 管内弃土运输.................................79通风.........................................80 供电.........................................80 减少地面沉降措施.............................82 15顶管监测......................................................................................83 16
顶管验收......................................................................................84 管材验收标准
..................................84 顶进施工验收标准..............................87 附录A柔性管道在各种荷载作用下的最大弯矩系数和竖向变形系 数..........................................................................................89 附录B刚性管道在各种荷载作用下的内力系数.............................90 附录C地面车辆荷载对管道作用标准值的计算方法...................92 附录D钢筋混凝土矩形截面处于受弯或大偏心受拉（压）状态时的 最大裂缝宽度计算...............................................................95 本规范用词说明.................................................................................98 引用标准名录.....................................................................................99 条文说明 100 Contents 1Generalprinciples..............................................................................12Definitionsandsymbols.....................................................................2 2.1Definitions.................................................................................2
2.2Symbols.....................................................................................53Geologicalinvestigation.....................................................................83.1Generalrequirements.................................................................83.2Undergroundwaterinvestigation...............................................83.3Holearrangementrequirements...............................................103.4Geologicalinvestigationreports..............................................103.5Generalrequirementsforgeotechnicalphysics-mechanicsindex supply......................................................................................123.6Geophysicalexploration..........................................................124Materialselectionanddetailingrequirementsofpipe......................134.1Materialselectionofpipe.....................................................134.2Steeltube...............................................................................134.3Reinforcedconcretetube.......................................................154.4pe.......................................................................................184.5Ductileironpipe...................................................................104.6Rpmp......................................................................................204.7Grommet..................................................................................22
4.8Woodengaske.........................................................................23 5Pipelinedesign.................................................................................245.1Locationselectionofpipejacking......................................245.2Jackingsoillayerselection.................................................245.3Pipejackingspacing.....................................................245.4Thicknessofcoveringlayer..................................................25 6Actiononthejackingpipe................................................................266.1Classificationandrepresentativevalue............................266.2Characteristicvalueofpermanentaction...............................276.3Characteristicvalueofvariableactionandcoefficientofitsquasi-permanentvalue......................................................................29 7Structuralbasicrequirements...........................................................317.1Generalrequirements.............................................................317.2Ultimatelimitstates...............................................................337.3Serviceabilitylimitstates......................................................34 8Ultimatelimitstatesdesign..............................................................368.1Calculationofpipestrength............................................................368.2Checkingofpipestability..................................................41 9Checkingofserviceabilitylimitstates.............................................4310Pipejackingshaft...........................................................................44 10.1Siteselection.........................................................................4410.2Structureselection.......................................................4410.3Sizedeterminationofworkingshaft.....................................45 10.4Sizedeterminationofarrivingshaft...................................4710.5Sizedeterminationoftheholeforratingwalland receiving....................................................................4710.6Sealingdeviceforratingwallpipe...............................4811Allowancejackingpressuredesign.................................................5011.1Totaljackingpressureestimate......................................................5011.2Calculationofpipematerial’sallowancejackingpressure...........5111.3Calculationofpipejackingshafts’allowancejackingpressure.5211.4Intermediatestation......................................................5412Specialpipejacking...........................................................5612.1Jackingincurve..........................................................5612.2Rectanglepipejacking.................................................5812.3Rockpipejacking.......................................................6012.4Verticaljacking...........................................................6013Settlementestimate........................................................................6114Pipe-jackingconstruction...............................................................6315Pipe-jackingmonitoring.................................................................8216Pipe-jackingeptance.................................................................83AppendixAThemaximumbendingmomentandverticaldeformation coefficientofflexibletubeundervariousloads............88AppendixBTheinnerforcecoefficientofrigidtubeunderdifferent supportconditionsandvariousloads...........................89 AppendixCCharacteristicvaluecalculationmethodoftheeffectofgroundvehicleloadonthepipe...................................91 AppendixDMaximuncrackwidthcalculationofreinforcedconcreterectanglesectionunderbendingorlargeentricity tension(stress)states...................................................94Explanationofwordinginthisspecification.....................................97Listofquotedstandards......................................................................98Explanationofprovisions...................................................................100 1总则 1.0.1为了规范各地顶管工程中的设计施工质量，贯彻国家的技术经济政策，力求做到技术先进、经济合理、安全适用、保障工程建设安全和质量，制定本规程。
1.0.2本规程适用于口径DN800及以上，并使用顶管机顶进的给水排水顶管工程的勘察、设计、施工和验收，微型顶管工程和非给水排水的顶管工程也可参照使用。
1.0.3本规程适用于钢管、钢筋混凝土管、玻璃纤维增强塑料夹砂管、球墨铸铁管、预应力钢筒混凝土管及矩形箱涵的顶管工程。
1.0.4对于拟建在地震区、冻土地区、湿陷性黄土地区及膨胀土地区的顶管工程，尚应符合国家现行的有关标准的规定。
1.0.5顶管规程除应符合本规程规定外，尚应符合国家、行业和本市现行有关规范的规定。
1 2术语和符号2.1术语 2.1.1顶管pipejacking借助顶推装置，将管道在地下逐节顶进的非开挖施工技术。
2.1.2小直径顶管smallerdiameterpipejacking不宜进人或无法进人作业的内径800mm（包含）~1400mm（包含）的顶管。
2.1.3大直径顶管largerdiameterpipejacking内径不小于3500mm的顶管。
2.1.4长距离顶管longdistancepipejacking一次连续顶进长度500m~1000m的顶管。
2.1.5超长距离顶管Superlongdistancepipejacking 一次连续顶进长度大于1000m的顶管。
2.1.6工作井startingshaft顶管始发端放置顶进设备并进行顶进作业的竖井。
2.1.7接收井arrivingshaft顶管终端接收顶管机及管道的竖井。
2.1.8曲线顶管curvilinearpipejacking轴线在水平方向或垂直方向呈曲线变化的顶管。
2.1.9顶管机jackingmachine安装在顶进管道最前端的，用于掘进、防坍、出泥和导向等的机械。
2 2.1.10主顶站mainjackingstation设置在工作井内并向顶进管道尾端施加推力的装置。
2.1.11中继间intermediatejackingstation为控制最大顶力而设置在管道中间的续顶机构。
2.1.12导轨guidetrack固定在工作井底板上，作为顶管初始导向和管段拼接平台用的轨道。
2.1.13穿墙孔passageholeforpipejacking顶管机从工作井穿墙入土的墙洞。
2.1.14接收孔arrivingholeforpipejacking顶管机从土中穿入接收井的孔洞。
2.1.15不稳定土nonstabilizedsoil指饱和、松散的粉细砂、淤泥、淤泥质土等。
2.1.16反力墙（后座墙）reactionwall工作井中承受顶力的墙体。
2.1.17后座jackingbase安装在主油缸与反力墙之间，用于扩大反力墙受力面积的支承件。
2.1.18特殊管材specialpipe指玻璃纤维增强塑料夹砂管、预应力钢筒混凝土管及球墨铸铁管等顶管管材。
2.1.19特种顶管specialpipejacking
3 采用特殊的施工方法的顶管，如曲线顶管、矩形顶管等。
2.1.20超挖量over-excavatedvolume顶管机顶进过程中，开挖土体的体积减去顶进管道占用体积的差值。
2.1.21预应力钢筒混凝土顶管jackingofprestressedconcretecylinderpipe）带有钢筒的混凝土管芯外侧缠绕环向预应力钢丝，然后在外层设置钢筋骨架，再采用立式振动方法浇灌管外壁混凝土制成的适用于顶进法施工的管子。
2.1.22球墨铸铁顶管jackingofductileironpipe外包钢筋混凝土保护层，保证承口外径一致、适用于顶进法施工的球墨铸铁管。
4 2.2符号2.2.1管道结构上的作用和作用效应Fsv×k1——管顶覆土小于1倍管径或覆土皆为淤泥时，管顶上部竖向土压力标准值；Fsv×k2——管拱背部竖向土压力标准值；Fsv×k3——管顶覆土较深时的竖向土压力标准值；Fd0——顶力偏心时管道传力面承受的最大顶力设计值；Fdk——顶力作用标准值；Ftk——温度作用力标准值；Fwk——管道内水压力标准值；Gwk——管内水重标准值；S——作用效应组合值；R——材料抗力设计值。
2.2.2土及管材性能C——土的粘聚力；Ep——管材弹性模量；Ed——管侧原状土的变形模量；Ef——垫圈材料弹性模量；f——钢管材料抗拉强度；fc——混凝土材料抗压强度；ftd——球墨铸铁管材抗拉强度fth——玻璃纤维增强塑料夹砂管管材的环向等效折算抗拉强度；
5 ftm——玻璃纤维增强塑料夹砂管管材的环向等效折算抗弯强度；fd——地基承载力特征值；SN——玻璃纤维增强塑料夹砂管刚度等级；gs——土的重度；g——管材重度；k——土的渗透系数；f——管顶土的内摩擦角。
2.2.3几何参数Ap——当管节间无脱离时，木垫圈与管道的接触面积；Bt——竖向土压力传至管顶的影响宽度；Do——管道公称直径；D——管道内径；D——管道外径；
1 DN——管道公称直径；Hs——管顶覆土厚度；Hw——地下水位深度；t——管壁设计厚度；R1——曲率半径；a——最大允许安装偏转；a1——木垫圈厚度；hp——垫圈宽度；Ap——垫圈与管材接触面积；
6 a——中继间允许转角；q——管道张口角度；d——用度表示的最大允许偏转角；Vs——超挖量；V——总挖量。
2.2.4设计系数Ka——主动土压力系数；jc——可变荷载组合系数；f1——承受顶力的受压强度折减系数；f2——偏心受压最大压应力提高系数；f3——材料脆性系数；f4——钢管顶管稳定系数；f5——混凝土强度规程调正系数；Kd——顶力附加系数； ——箱涵顶面与顶上土的摩擦系数；——箱涵底板与基地土的摩擦系数；——箱涵侧面摩擦系数；i——地面沉降槽宽度系数。
7 3顶管工程地质调查与勘探 一般规定3.1.1对顶管井的地质勘察可根据施工工法参照基坑、沉井的勘察要求进行。
3.1.2对顶管区段的勘察，应符合下列要求： 1应查明顶管区段沿线的地质、地貌、地层结构特征、各类土层的性质和空间分布。
2应查明顶管区段沿线暗埋的河、湖、沟、坑的分布范围、埋置深度，提供覆盖层的工程地质特性。
3应查明顶管区段沿线的软弱土、潜蚀、流沙、管涌和液化土层的分布范围、埋深、厚度及其工程地质特性。
4应查明地下障碍物及邻近地段地下埋设物的分布范围、埋置深度和特性。
5应查明顶管区段沿线对人有害气体和其它有害物质的分布位置。
6位于化工区内的顶管工程，应查明地下受工业污染的程度及分布范围。
布孔要求3.2.1矩形顶管井的勘探孔应布置在四角，圆形顶管井的勘探孔应沿周边均匀布置。
3.2.2顶管井勘探孔的间距不宜超过30m。
孔的数量不宜少于2个。
3.2.3顶管井的勘探孔深度：沉井法施工，勘探孔深度宜达沉井以下0.5~1.0倍井宽（或井直径）；且不小于沉井刃脚以下5m；基坑法施工，
8 一般性勘探孔深度不宜小于基坑开挖深度2.5倍。
特殊情况应适当加深。
3.2.4顶管区段的勘探孔应沿顶管设计轴线两侧5m~10m（水域 8m~15m）范围交叉布置，不宜布置在顶管管体范围，并应满足设计、 施工要求。
管道穿越河道或主要道路时，在河道或道路两侧宜布置勘探 孔。
3.2.5顶管区段勘察的勘探孔间距，按现行国家规范《市政工程勘察规 范》CJJ56的场地条件复杂程度确定。
初步勘察应符合表3.2.5-1的规定， 详细勘察应符合表3.2.5-2的规定。
表3.2.5-1初步勘察勘探孔间距（m） 场地条件复杂程度 一级 二级 勘探孔间距 30－60 60－100 三级100－150 场地条件复杂程度勘探孔间距 表3.2.5-2详细勘察勘探孔间距（m） 一级 二级 20－30 30－50 三级50－100 3.2.6管道穿越河流时，河床及两岸均应布置勘探点；穿越铁路、公路 时，铁路和公路两侧应布置勘探点。
3.2.7顶管的勘探孔深度一般应达到管底设计标高以下5m～10m。
遇有下列情况之一时，应适当增加勘探孔深度： 1当管道穿越河谷时，勘探孔深度应达到河床最大冲刷深度以 下4m～6m，并应满足管底勘探深度要求； 2当基底下存在松软土层或未经沉降稳定的回填土时，勘探孔 深度应适当增加； 3当基底下存在可能产生流沙、潜蚀、管涌或液化地层时，应
9 予以钻穿；4当已有资料证明，或勘探过程中发现粘性土层下存在承压含 水层，且其水压较大，需要降水施工时，勘探孔应适当加深，并应测量其水压。
地下水勘察3.3.1应调查地下水历史的最高水位和最低水位及其季节性变化范围。
3.3.2在有地下水的地区，应测定地下水的水温随深度的变化。
当无地下水时，应测定土体温度随埋深的变化。
3.3.3应采集水样进行水质分析，测定地下水的pH值、氯离子、钙离子和硫酸根离子等含量以及对混凝土、钢、铸铁及橡胶的腐蚀程度。
3.3.4当地下有承压水分布时，应测定承压水的水头高度，评价对顶管施工的影响。
勘察报告3.4.1勘察报告由文字和图表构成，应满足相应设计阶段的技术要求。
3.4.2初步勘察报告，应阐述场地工程地质条件、评价场地稳定性和适应性，为合理确定平面布置、选择顶进标高，防治不良地质现象提供依据。
3.4.3详细勘察报告，应提供顶管区段和工作井、接收井设计、施工所需的各土层、岩石物理力学性质设计参数，以及地下水和环境资料，并作出针对性的分析评价、结论和建议。
3.4.4施工勘察报告，应满足设计、施工的具体要求，提供相应的资料，并作出结论和建议。
10 3.4.5勘察报告文字部分应包括下列内容：1勘察目的和任务要求；2拟建顶管工程的基本特性；3勘察方法和工作布置说明；4场地地形、地质（地层、地质构造）、地貌、岩土性质、地下水及不良地质现象的阐述和评价；5地基与边坡稳定性评价；6岩土参数的分析及选用；7建议地基处理方案；8工程施工及使用期间可能发生的岩土工程问题的预测及监控、防治措施的建议；有关顶管工程设计及施工措施的建议。
3.4.6勘察报告图表部分应包括以下内容：1勘探点平面布置图；2工程地质柱状图；3工程地质剖面图；4原位测试成果图表；5室内试验成果图表；6岩土工程计算简图及计算成果图表；7建议地基处理方案的图表。
根据设计要求，勘察报告可附特殊性岩土分布图、综合工程地质 图，或工程地质分区（段）图、地下水等水位线图、素描及照片等。
工程地质条件简单和勘察工作量小的工程，可适当简化勘察报告的内容。
11 提供岩土物理力学指标的基本要求3.5.1岩石和土的物理力学性质指标，应按工程地质区（段）及层位分别统计，当线路较长，宜进一步划分土质单元，并分别进行统计。
3.5.2土层物理力学性质参数表应具有下列内容：土的颗粒分析、密实度、垂直和水平渗透系数、粘聚力、内摩擦角、土与管材的摩擦系数、土的变形模量、泊松比、地基承载力及其它所需的常规参数。
3.5.3岩石层物理力学性质参数表应具有下列内容：块体重度、单轴抗压强度试验（天然、饱和、干燥）、抗剪强度、变形试验、膨胀岩还需进行膨胀性试验、岩石与混凝土、钢和玻璃钢等材料的摩擦系数及其它所需的常规参数。
并进行岩石坚硬程度、完整程度分类。
3.5.4对于顶管范围内的碎石土，应测定颗粒级配，对于漂石、块石、卵石、碎石，应注明粒径大小、含量及密实度等参数。
3.5.5对于金属管道，尚应对管道埋设深度范围内各岩土层进行电阻率测试。
工程物理勘探3.6.1顶管工程设计前，应对顶管区段沿线范围内的障碍物进行物理勘探，为设计和施工提供依据。
3.6.2物理勘探内容：物探应查明顶管区段沿线范围内已有管线、建（构）筑物及其它地下障碍物。
3.6.3顶管物理勘探范围：平面范围顶管中心线两侧各2倍管道外径，且每侧不应小于5m。
物探深度为地面至管底下1倍管径且不应小于管底以下3m。
12 3.6.4提交物理勘探成果报告，并附有物探范围内分布的地下管线、建（构）筑物及地下障碍物的平面及剖面图。
13 4管材选用及管件构造要求 4.1管材选用 4.1.1顶管材质应根据管道用途、管材特性及使用经验确定。
4.1.2排水工程管道宜选用钢筋混凝土管或玻璃纤维增强塑 料夹砂管，也可选用球墨铸铁管或JPCCP。
4.1.3给水工程管道宜选用钢管，也可选用玻璃纤维增强塑 料夹砂管、球墨铸铁管或预应力钢筒混凝土管。
4.1.4输送腐蚀性水体及管外水土有腐蚀性时，应优先选用 玻璃纤维增强塑料夹砂管或钢筋混凝土管。
4.2钢管 4.2.1顶管用钢材宜选用Q235B，也可采用Q355B。
4.2.2顶管钢材的规格和性能应符合现行国家标准《碳素结 构钢》GB/T700或《低合金高强度结构钢》GB/T1591的要求。
4.2.3管壁厚度应采用计算厚度加腐蚀量厚度，腐蚀量构造 厚度不应小于2mm。
钢管年腐蚀量规程可参见表4.2.3。
表4.2.3钢管年腐蚀量（单面）规程 腐蚀环境 低于地下水位区 海水 淡水 地下水位变化区 海水 淡水 高于地下水位区 腐蚀量(mm/年) 0.03 0.02 0.06 0.04 0.03 4.2.4
卷制钢管的长度一般为钢板宽度，同一横断面内宜采用 一条纵向焊缝。
若采用两条纵向焊缝，则管道焊缝间距应大于 300mm。
4.2.5卷制钢管接长时，管口对接应平整，当采用300mm的 14 直尺在接口外纵向贴靠检查时，相邻管壁的错位允许偏差为0.2倍壁厚，且应不大于2mm。
相邻管段对接时，纵向焊缝位置错开的距离应大于300mm。
4.2.6下井管段的长度应为卷制管段的倍数。
管段长度不宜小于6m，长距离顶管管段长度可适当增长。
4.2.7工厂内制作管节的焊缝可根据板厚采用单边V形坡口、双边V形坡口、X形坡口等。
4.2.8井内管道的对接焊缝：小直径管道焊缝宜采用单边V形坡口，大直径管道宜采用K形坡口，也可采用单边V形坡口。
不论采用何种坡口形式，同顶铁的接触面应为坡口的平端。
4.2.9钢管焊缝质量检验，非压力管不应低于焊缝质量分级的Ⅲ级标准；压力管不应低于焊缝质量分级的Ⅱ级标准。
4.2.10钢管内外应做防腐处理。
下井管节两端各100mm范围应在井下焊缝检查合格后再涂快干型涂料防腐。
给水管道的内壁防腐可采用涂料或水泥砂浆，所用防腐涂料应具有相应的卫生检验合格证书。
管道的外壁防腐宜采用熔结环氧粉末涂料。
4.2.11水泥砂浆内防腐层的质量应符合下列规定： 1宜在顶管完成后，一次性施工；2水泥砂浆的抗压强度标准值不应小于30N/mm2；3水泥砂浆防腐层厚度可根据钢管直径按《埋地给水钢管道水泥砂浆衬里技术标准》CECS10选用。
4.2.12当顶管两端设有工作井和接收井，并且管道长度在 15 100m以上时，工作井的穿墙孔或接收井的接收孔宜允许管道伸缩；长度超过600m时，工作井的穿墙孔、接收井的接收孔均宜允许管道伸缩。
4.2.13钢管与两井墙均采用刚性连接时，必须验算温差作用下的井墙受力和管道的连接强度。
4.3钢筋混凝土管4.3.1钢筋混凝土顶管的混凝土强度等级不宜低于C50，抗渗等级不应低于P8。
4.3.2当地下水或管内贮水对混凝土和钢筋具有腐蚀性时，应按现行相关规范要求对钢筋混凝土管内外壁做相应的防腐处理。
4.3.3混凝土的耐久性应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010及《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T50476的有关规定，氯离子含量不得大于胶凝材料总量的0.06%，混凝土的总碱含量不应大于3.0kg/m3，电通量不应大于1000C，设计配制的混凝土使用前必须经过氯离子扩散系数测定，氯离子扩散系数不应大于1.2×10-8cm2/s。
4.3.4采用外加剂时应符合现行国家标准《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119的规定。
4.3.5钢筋应选用HPB300级热轧光圆钢筋、HRB400级热轧带肋钢筋及CRB550冷轧带肋钢筋，其性能应符合现行国家标准《钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋》GB1499.1、 16 《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》GB1499.2、《冷轧带肋钢筋》GB13788的规定。
优先选用带肋钢筋。
4.3.6混凝土及钢筋的力学性能指标，应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定采用。
4.3.7钢筋混凝土顶管管节长度应根据顶管线型、使用条件和起吊能力确定。
4.3.8钢筋混凝土管接头可按下列原则选用： 1钢筋混凝土管接头宜使用钢承口（单橡胶圈）（见图4.3.9-1）和钢承口双橡胶圈（见图4.3.9-2）。
图4.3.9-1钢承口接头（单橡胶圈） 1-钢承口；2-钢筋挡圈；3-膨胀橡胶条；4-插口钢环；5-弹性密封填料；6-木垫圈；7-弹性密封填料；8-密封橡胶圈 17 图4.3.9-2钢承口接头（双橡胶圈） 1-钢承口；2-钢筋挡圈；3-膨胀橡胶条；4-插口钢环；5-弹性密封填料；6-木垫圈；7-弹性密封填料；8-密封橡胶圈 2曲线顶管时，应优先采用钢承口双橡胶圈。
3接头的允许偏转角应大于0.3°。
4.3.9钢筋混凝土管传力面上均应设置环形木垫圈，并用胶粘剂粘在传力面上。
4.3.10承口接头的钢套管与钢筋混凝土的接缝应采用弹性密封填料勾缝。
4.3.11接头钢套管宜采用Q355B级低合金结构钢，其性能应符合现行国家标准《碳素结构钢和低合金钢结构钢热轧厚钢板和钢带》GB3274的规定，且必须有良好的防腐措施。
4.4预应力钢筒混凝土管JPCCP4.4.1顶管用预应力钢筒混凝土管质量应符合现行国家标准《预应力钢筒混凝土管》GB/T19685的要求。
4.4.2管芯混凝土设计强度等级不得低于C50。
4.4.3钢筒用钢板的厚度不得小于1.5mm，其物理力学性能指标应符合现行国家标准《碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带》GB3274的规定。
薄钢板的最小屈服强度不应低于215MPa。
4.4.4预应力钢丝应采用冷拉钢丝，钢丝力学性能应符合现行国家标准《预应力混凝土用钢丝》GB/T5223的规定。
4.4.5制造承插口接头钢环所用的承口钢板和插口异型钢应 18 分别符合现行国家标准《优质碳素结构钢》GB/T699、《碳素结构钢》GB/T700和《碳素结构钢和低合金钢结构钢热轧厚钢板和钢带》GB3274的规定，钢板的最小屈服强度不应低于205MPa，优选用Q355B级低合金结构钢。
4.4.6预应力钢筒混凝土顶管应采用钢制承插口橡胶圈密封接头，钢制承插口必须与管身钢筒焊接，并应预留设置橡胶密封圈的凹槽和预留注浆孔。
见图4.4.6所示。
图4.4.6预应力钢筒混凝土顶管接头示意图 1-锚固块；2-钢承口；3-楔形橡胶；4-木衬垫；5-锚筋；6-加强筋；7-纵筋；8-环筋；9-插口钢环；10-注浆孔；11-橡胶圈；12-试压孔；13-承口钢环；14-钢筒；15-预应力钢丝 19 4.5球墨铸铁管4.5.1顶管用球墨铸铁管的质量应符合现行国家标准《水及燃气用球墨铸铁管、管件和附件》GB/T13295的要求。
4.5.2球墨铸铁顶管外覆混凝土保护层，并在插口端焊接顶推法兰。
4.5.3球墨铸铁顶管的承口端面和顶推法兰间的传力面上应设置环形木垫圈。
4.5.4球墨铸铁顶管的外包混凝土强度设计等级不应低于C30。
4.5.5球墨铸铁顶管接头的最大允许偏转角不应大于1°。
4.5.6球墨铸铁顶管接头型式采用滑入式柔性接口，接头型式可参照图4.5.6。
图4.5.6球墨铸铁顶管接头 1-钢筋网；2-混凝土；3-法兰；4-木垫圈；5-球墨铸铁管；6-密封胶圈 4.6玻璃纤维增强塑料夹砂管4.6.1顶管用玻璃纤维增强塑料夹砂管宜选用机制的、管壁结构致密均匀的管材，管材质量应符合现行国家标准《玻璃纤维增强塑料顶管》GB/T21492的要求。
20 4.6.2缠绕管管体抗压强度等级不应小于75MPa，管端抗压强度不应小于105MPa；离心管抗压强度不应小于90MPa。
4.6.3顶管用管道的刚度等级不应小于20000Pa。
4.6.4玻璃纤维增强塑料顶管接头宜用双插口接头。
无内水压顶管双插口接头见图4.6.4-
1，有内水压顶管双插口接头见图4.6.4-
2。
图4.6.4-1无内水压双插口接头 1-钢或玻璃钢套筒；2-橡胶密封圈 图4.6.4-2有内水压双插口接头 1-套筒式接头 4.6.5玻璃纤维增强塑料顶管接头的最大允许偏转角不应高于 表4.6.5的要求： 表4.6.5玻璃纤维增强塑料顶管接头的最大允许偏转角 公称直径 最大允许安装偏转 最大允许安装偏转角 DN(mm) a（mm/m） δ（度） 800≤DN≤1000 10 0.5729 1000＜DN a
=10´1000D1 由a的值求得 21 d用度表示的最大允许偏转角，(°)，a用毫米每米表示的最大允许偏转角 图4.6.5玻璃纤维增强塑料顶管接头的最大允许偏转角示意图 4.6.6管道内表面应光滑、无缺陷和损伤。
管道外表面平直度 应小于3mm。
4.6.7玻璃纤维增强塑料顶管管段长度为1m、2m、3m、4m、 6m。
长度允许误差应符合表4.6.7的规定。
表4.6.7管道长度允许误差（mm） 管段长度 1000 2000 3000 4000 6000 允许误差 ±
5 ±10 ±15 ±20 ±30 4.6.9管径允许误差应符合现行国家标准《玻璃纤维增强塑料 顶管》GB/T21492的规定。
4.6.104.6.11 管端垂直度误差应符合表4.6.10的规定。
表4.6.10管端垂直度允许误差（mm） 公称直径DN 管端垂直度偏差mm 800≤DN＜1600 ≤2.0 DN≥1600 ≤2.5 用于输送饮用水的顶管，管内涂层树脂必须符合现行 国家标准《生活饮用水卫生规程》GB5749的要求。
4.6.12双插口接头的玻璃纤维增强塑料夹砂管在顶进时，应 在与顶铁及中继间接触面加设木垫圈；玻璃纤维增强塑料夹砂 管在顶进时，应在每根管节头处加设木垫圈。
22 4.7橡胶密封圈4.7.1无压排水管接头可使用单胶圈的橡胶密封圈。
4.7.2有压水管或地下水位较高的接头应使用双胶圈的橡胶密封圈。
4.7.3双插口管接头的密封圈宜采用“L”形、齿形、半圆半方形或楔形密封圈。
密封圈材料技术规程应符合现行国家标准《橡胶密封件给、排水管及污水管道用接口密封圈材料规范》GB/T21873的要求。
4.7.4遇含油地下水，密封圈宜选用丁晴橡胶；遇有弱酸、弱碱地下水，密封圈宜选用氯丁橡胶；遇霉菌侵蚀时宜选用防霉等级达二级及以上的橡胶；平均气温低于0℃，密封圈宜选用三元乙丙橡胶。
4.8木垫圈4.8.1木垫圈应选用质地均匀富有弹性的除疖松木、杉木或多层胶合板。
4.8.2木垫圈的压缩模量不应大于140MPa。
4.8.3木垫圈厚度通常为10mm~30mm。
木垫圈厚度应根据管道直径和曲率半径确定。
4.8.4钢筋混凝土管木垫圈外径应与橡胶密封圈槽口齐平，内径应比管道内径大20mm。
4.8.5玻璃纤维增强塑料夹砂管木垫圈外径应等于接头的最小外径，内径应比管道内径大2mm。
23 4.8.6球墨铸铁管的木垫圈最小外径应比顶推法兰外径小2mm，内径与顶推法兰内径齐平。
24 5顶管管线设计5.1顶管管位选择 5.1.1顶管位置宜避开地下障碍物，不宜穿越重要的构（建）筑物。
5.1.2穿越河道时的埋置深度，应满足河道的规划深度要求，并应布置在河床的冲刷线以下。
5.1.3穿越铁路、公路、堤防或其他重要设施时，管道上部覆土厚度应遵守铁路、公路、堤防或其它设施的相关安全规定。
5.2顶进土层选择5.2.1顶管可在淤泥质黏土、黏土、粉土、砂土、碎石土及岩石中顶进。
5.2.2下列符合一个情况时，不宜采用顶管施工： 1土体地基承载力特征值fd＜30kPa；2江河中覆土层渗透系数k＞10-2cm/s；3漂石或块石；4坚硬岩。
5.2.3顶管不宜在土层软硬明显的界面上长距离顶进。
5.3顶管间距5.3.1互相平行的管道水平净距应根据土层性质、顶进距离、管材、管道直径和管道埋置深度等因素确定，宜大于1倍的管道外径。
若在一根顶管完成后，再进行平行的另一根顶管的；或者一次顶进距离少于500m的，水平净距可适当减少，但不 25 宜小于0.5倍管道外径，且不小于1m。
5.3.2空间交叉管道的净间距，钢管不宜小于0.5倍管道外径，且不宜小于1.0m；球墨铸铁管、钢筋混凝土管和玻璃纤维增强塑料夹砂管不宜小于1倍管道外径，且不宜小于2m。
5.3.3顶管底与建筑物基础底面相平时，直径小于1.5m的管道宜保持2倍管径净距；直径不小于1.5m的管道宜保持不小于3m净距。
5.3.4顶管底低于建筑基础底标高时，顶管间距除应满足本规程5.3.3条要求外，尚应考虑基底土体稳定。
5.4管顶覆盖层厚度5.4.1管顶覆盖层厚度在不稳定土层中宜大于管道外径的1.5倍，且不宜小于1.5m。
5.4.2穿越江河水底时，覆盖层最小厚度不宜小于外径的1.5倍，且不宜小于2.5m。
5.4.3管顶覆盖层的厚度尚应满足管道抗浮要求。
26 6顶管管道上的作用6.1作用的分类和作用代表值 6.1.1顶管管道上的作用，可分为永久作用和可变作用两类：1永久作用应包括管道结构自重、竖向土压力、侧向土压力、管道内水重和顶管轴线偏差引起的纵向作用；2可变作用应包括管道内的水压力、管道真空压力、地面堆积荷载、地面车辆荷载、地下水作用、温度变化作用和顶力作用。
6.1.2顶管管道设计时，对不同性质的作用应采用不同的代表值： 1对永久作用，应采用标准值作为代表值；2对可变作用，应根据设计要求采用标准值、组合值或准永久值作为代表值；3可变作用组合值应为可变作用标准值乘以作用组合系数；可变作用准永久值应为可变作用标准值乘以作用的准永久值系数。
6.1.3当顶管管道承受两种或两种以上可变作用时，承载能力极限状态设计或正常使用极限状态按短期效应的标准组合设计，可变作用应采用组合值作为代表值。
6.1.4正常使用极限状态应按长期效应组合设计，可变作用应采用准永久值作为代表值。
27 6.2永久作用标准值 6.2.1管道结构自重标准值可按下式计算： ()G1k=g×41p×D12-D2 （6.2.1） 式中G1k——单位长度管道结构自重标准值（kN/m）； D1——管道外径（m）；D——管道内径（m）； g——管材重度，可按现行国家标准《建筑结构荷载规 范》GB50009的规定采用。
6.2.2作用在管道上的竖向土压力，其标准值应按覆盖层厚度和力学指标确定。
1管拱背部的竖向土压力可近似化成均布压力，其标准值为： 式中 Fsv×k1=0.215gsiR2 （6.2.2-1） Fsv,k1——管顶上部竖向土压力标准值（kN/m2）； gsi——管道上部各土层重度（kN/m3），地下水位以下应 取有效重度； hi——管道上部各土层厚度（m）； R2——管道外半径（m）。
2管顶覆盖层厚度小于等于1倍管外径或覆盖层均为淤泥土 时，管顶上部竖向土压力标准值应按下式计算： 式中 n åFsv×k1=gsihii=
1 （6.2.2-2） Fsv,k2——管拱背部竖向土压力标准值（kN/m2）； 28 3管顶覆土层不属上述情况时，顶管上部竖向土压力标准值 应按下式计算： Fsv,k3=Cj(gsiBt-2C) （6.2.2-3） Bt = D1 éê
1 + tg çæ 45° - f öù÷ú ëè 2øû （6.2.2-4） 1- expççæ- 2Kam
H s ÷ö÷ C= è Btø j2Kam 式中F——管顶竖向土压力标准值（kN/m2）；sv,k3 （6.2.2-5） Cj——顶管竖向土压力系数； Bt——管顶上部土层压力传递至管顶处的影响宽度（m）； gsi——土的重度（kN/m3），地下水位以下应取有效重度； f——管顶土的内摩擦角（°）； C——土的粘聚力（kN/m2），宜取地质报告中的最小值；Hs——管顶至原状地面埋置深度（m）；Kam——原状土的主动土压力系数和内摩擦系数的乘积，普通粘土可取0.13，饱和粘土可取0.11，砂和砾石可取 0.165。
4当管道低于地下水位以下时，尚应计入地下水作用在管道 上的压力。
6.2.3作用在管道上的侧向土压力，标准值可按下列几种条件分别计算： 1管道处于地下水位以上时，侧向土压力标准值可按主动土压力计算。
29 管中心侧压力Fh,k=(åFsv×ki+gsiD1/2)×Ka-2CKa（6.2.3-1） 式中F——侧向土压力标准值（kN/m2），作用在管中心；h,kKa——主动土压力系数，Ka=tg2(45°-f2)； 2管道处于地下水位以下时，侧向压力标准值应采用水土分 算，取主动土压力和地下水静水压力之和；土的侧压力按 （6.2.3-1）式计算，重度取有效重度。
6.2.4管道内水重的标准值，可按不同水质的重度计算。
6.3可变作用标准值及其准永久值系数 6.3.1管道设计水压力的标准值，可按表6.3.1采用。
准永久 值系数可取0.7，但不得小于工作压力。
表6.3.1压力管道内设计水压力标准值 管道类型 工作压力（MPa）Fwk 设计水压力Fwd,k（MPa） 焊接钢管球墨铸铁管 混凝土管玻璃纤维增强塑料 夹砂管 FwkFwk≤0.5Fwk＞0.5Fwk≤0.6Fwk＞0.6 Fwk Fwk＋0.5≥0.92Fwk Fwk＋0.51.5FwkFwk+0.3 1.4Fwk 注：1工业企业中低压运行的管道，其设计内水压力可取工作压力的1.25倍，但不得 小于0.4MPa； 2混凝土管包括钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管； 3当管线上设有可靠的调压装置时，设计内水压力可按具体情况确定。
6.3.2管道在运行过程中可能产生的真空压力，其标准值可 取0.05MPa计算，其准永久值系数可取yq=
0。
6.3.3地面堆积荷载传递到管顶处竖向压力标准值qmk，可按10kN/m2计算，其准永久值系数可取yq=0.5。
6.3.4地面车辆轮压传递到管顶处的竖向压力标准值qvk可按 30 附录C规定确定，其准永久值系数应取yq=0.5。
当埋深大于2m时可不计冲击系数。
地面堆积荷载与地面车辆轮压可不考虑同时作用。
6.3.5温度作用标准值，可按温差±20℃计算，其准永久值系数可取yq=1.0。
31 7顶管结构设计基本规定7.1一般规定 7.1.1本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度量管道结构的可靠度，除管道的稳定验算外，均 应采用分项系数的设计表达式进行设计。
7.1.2管道结构的计算分析模型应按下列原则确定：1对于矩形管道结构，均应属刚性管；应按截取单元框架 结构的模型进行静力计算。
2对于圆形管道结构，应根据管道结构刚度与管周原状土 体刚度的比值as，判别为刚性管道或柔性管道，以此确定管道 结构的计算分析模型： 当as³1时，应按刚性管道计算，如钢筋混凝土管及预应力 钢筒混凝土管； 当as<1时，应按柔性管道计算，如钢管、玻璃纤维夹砂管 及球墨铸铁管； 7.1.3圆形管道结构与管周土体刚度的比值as可按下式确定： Ep æt
3 ö as = Ed ççè r0 ÷÷ø （7.1.3） 式中Ep——管材弹性模量（MPa）； Ed——管侧原状土的变形模量（MPa）； t——管道的管壁厚度（mm）； r0——管道结构的计算半径（mm），即自管中心至管壁中 心线的距离。
32 7.1.4管道结构设计应计算下列两种极限状态： 1承载能力极限状态：管道结构纵向超过最大顶力破坏， 管壁因材料强度被超过而破坏；柔性管道管壁截面丧失稳定； 管道的管段接头因顶力超过材料强度破坏。
2正常使用极限状态：柔性管道的竖向变形超过规定限值； 钢筋混凝土管道裂缝宽度超过规定限值。
7.1.5管道结构的内力分析，均应按弹性体系分析，不考虑 由非弹性变形所引起的塑性内力重分布。
7.2承载能力极限状态计算 7.2.1管道结构按承载能力极限状态进行强度计算时，结构 上的各项作用均应采用设计值。
作用设计值，应为作用代表值与作用分项系数的乘积。
7.2.2管道按强度计算时，应采用下列极限状态计算表达式： g0S£
R （7.2.2） 式中g0——管道的重要性系数，给水工程单线输水管取1.1； 双线输水管和配水管道取1.0；污水管道取1.0；雨水管道取 1.0。
S——作用效应组合的设计值。
R——管道结构抗力设计值。
钢筋混凝土管道按现行《混 凝土结构设计规范》（GB50010），钢管道按现行《钢结 构设计标准》（GB50017）的规定确定，其它材质管道按 相应规程确定。
33 7.2.3作用效应的组合设计值，应按下式确定 S=gG1CG1G1k+gG,SVCSVFSV,K+gGWCGWGWK+jcgQ(CQ,wdFwd,k+CQVqvk+CQmqmk+CQtFtk+CQdFdk) （7.2.3） 式中gG1——管道结构自重作用分项系数，取gG1=1.3； gG,SV——竖向和侧向水土压力作用分项系数，取gG,SV=1.27； gGW——管内水重作用分项系数，取gGW=1.2；gQ——可变作用的分项系数，取gQ=1.5； CG1、CSV、CGW——分别为管道结构自重、竖向和侧面土压 力及管内水重的作用效应系数； CQ,wd、CQV、CQm、CQt、CQd——分别为内水压力、地面车辆 荷载、地面堆积荷载、温度变化作用和顶力作用效应系 数； G1k——管道结构自重标准值；Fsv,k——竖向和侧向水土压力标准值；Gwk——管内水重标准值；Fwd,k——管内水压力标准值；qvk——车行荷载产生的竖向压力标准值；qmk——地面堆积荷载作用标准值；Ftk——温度变化作用标准值；Fdk——顶力作用标准值；jc——可变荷载组合系数，对柔性管道取jc=0.9；对其它管道取jc=1.0。
7.2.4承载能力极限状态计算的作用组合，应根据顶管实际 34 条件按表7.2.4的规定采用。
表7.2.4承载能力极限状态计算的作用组合表 永久作用 可变作用 管 管自重竖向和水 材计算工况 平土压力 G1
F sv 管内水重 Gw 管内水压 Fwd 地面车辆荷载或堆载 qv,qm 温度作用 Ft 空管期间√ √ √ √ 钢管内满水√√√管 √ √ 使用期间√ √ √ √ √ √ 钢空管期间√ √ √ 筋 混 凝管内满水√ √ √ √ 土 管使用期间√ √ √ √* √ 注：1玻璃纤维增强塑料夹砂管、球墨铸铁管和预应力钢筒混凝土管可参照钢筋混凝土管组合； 2*指压力管。
7.2.5对柔性钢管管壁截面进行稳定验算时，各项作用应取 标准值，并应满足稳定系数不低于2.0，作用组合应按表7.2.5 规定采用。
表7.2.5 永久作用 管壁稳定验算作用组合表 可变作用 竖向土压力 侧向土压力 地面车辆或堆积荷载 真空压力 √ √ √ √ 7.3正常使用极限状态验算 地下水√ 7.3.1管道结构按正常使用极限状态进行验算时，各项作用 效应均应采用作用代表值。
7.3.2当验算构件截面的最大裂缝宽度时，应按准永久组合 35 作用计算。
作用效应的组合设计值应按下式确定： ååm n S=CGiGik+yqjCqjQjk i=
1 j=
1 （7.3.2） 式中yqj——第j个可变作用的准永久值系数，应按本标准6.3 节的规定采用。
7.3.3正常使用极限状态验算时，作用组合工况可按本标准 表7.2.4的规定采用。
7.3.4柔性管道在准永久组合作用下长期竖向变形允许值， 应符合下列要求： 1内防腐为水泥砂浆的钢管、球墨铸铁管，先抹水泥砂浆 后顶管时，最大竖向变形不应超过0.02D0；顶管完成后再 抹水泥砂浆时，最大竖向变形不应超过0.03D0。
2内防腐为延性良好的涂料的钢管、球墨铸铁管，其最大 竖向变形不应超过0.03D0。
3玻璃纤维增强塑料夹砂管最大竖向变形不应超过0.05D0。
7.3.5钢筋混凝土管道在准永久组合作用下，最大裂缝宽度 不应大于0.2mm。
36 8承载能力极限状态计算 8.1管道强度计算 8.1.1 钢管管壁截面的最大组合折算应力应满足下式要求： hsq£f （8.1.1-1） hsx£f （8.1.1-2） g0s£f （8.1.1-3） s=h sq2 + s 2x -sqs x （8.1.1-4） 式中：sq——钢管管壁横截面最大环向应力（N/mm2）； sx——钢管管壁的纵向应力（N/mm2）； s——钢管管壁的最大组合折算应力（N/mm2）； h——组合应力折减系数，可取h=0.9； 8.1.2 f——钢管管材强度设计值。
钢管管壁横截面的最大环向应力sq应按下式确定： sq=bNt+b6Mt2 00 00
N =jcgQ(Fwd,k - F'wd,k )r0b0 （8.1.2-1）（8.1.2-2） M=j(gG1kgmG1k+gG,svkvmFsv,kD1+gGWkwmGwk+gQjckvmqikD1)r0b0（8.1.2-3） 1+0.732Ed(r0)3Ept0 式中：b0——管壁计算宽度（mm），取1000mm； j——弯矩折减系数，有内水压时取0.7，无内水压时 取1.0；jc——可变作用组合系数，可取0.9；t0——管壁计算厚度（mm），使用期间取t0=t-2；施工 37 期间及验水期间取t0=t；r0——管的计算半径（mm）； M——在荷载组合作用下钢管管壁截面上的最大环向 弯矩设计值（N·mm）； N——在荷载组合作用下钢管管壁截面上的最大环向 轴力设计值（N）； Ed——钢管管侧原状土的变形模量（N/mm2）；Ep——钢管管材弹性模量（N/mm2）kgm、kvm、kwm——分别为钢管管道结构自重、竖向土压力和管内水 重作用下管壁截面的最大弯矩系数，土弧支承角取120°，可 按附录A确定； D1——管道外径（mm）。
F 'wd , k — — 管 外 水 压 力 ， 按 最 低 地 下 水 位 计 算 （
N / m m
2 ）； qik——地面堆载和车辆荷载的传递至管顶压力的较大 标准值。
当计算土柱高度cj(rsiBt-2c)小于覆土深度H时，q可以不 gssik 计。
8.1.3钢管管壁的纵向应力可按下式计算： s=ns±jgaEDT±0.5EpD0 x pq cQp R1 f
2 + çæ L1 ö2÷
1 R= è2ø 12f1 （8.1.3-1）（8.1.3-2） 38 式中：np——钢管管材泊松比，可取0.3； a——钢管管材线膨胀系数； DT——钢管的计算温差； R1——钢管施工变形形成的曲率半径（mm），取R1³1350D0； f1——管道顶进允许偏差（mm）,应符合本标准附录E的规定； L1——出现偏差的最小间距（mm）,视管道直径和土质决定，一般可取管线中继间之间的距离，并不小 于50m。
8.1.4钢筋混凝土管道在组合作用下，管道横截面的环向内 力可按下式计算： n åM=r0kmiPii=
1 （8.1.4-1） n åN=kniPii=
1 （8.1.4-2） 式中：M——管道横截面的最大弯矩设计值（N·mm/m）； N——管道横截面的轴力设计值（N/m）；kmi——弯矩系数，应根据荷载类别按附录B确定；kni——轴力系数，应根据荷载类别按附录B确定；Pi——作用在管道上的i项荷载设计值（N/m）。
8.1.5 玻璃纤维增强塑料夹砂管的强度应按下列公式计算： g0h1(ycsth+afrcstm)£fth （8.1.5-1） 39 g0ycsth£fth （8.1.5-2） g0stm£ftm （8.1.5-3） 式中：sth——管道内设计水压力产生的管壁环向等效折算拉伸 应力设计值（MPa）；stm——在外压力作用下，管壁最大的环向等效折算弯曲 应力设计值（MPa）fth——管材的环向等效折算抗拉强度设计值（MPa）；ftm——管材的环向等效折算抗弯强度设计值（MPa）；af——管材的环向等效折算抗拉强度设计值与等效折算 抗弯强度设计值的比值，即a=fth； fftm rc——管道的压力影响系数。
对重力流排水管道应取1.0， 对有压力管道可按表8.1.5取值； h1——应力调整系数，取0.8。
表8.1.5管道压力影响系数 管道工作压力
F 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 wd（MPa） rc 0.93 0.87 0.80 0.73 0.67 注：其他工作压力的影响系数可取线性插值。
8.1.6玻璃纤维增强塑料夹砂管管道设计内水压力产生的管 壁环向等效折算拉应力按下式计算： sth=gQFwd,kD02t （8.1.6） 式中：Fwd,k——管道的设计内水压力标准值（MPa）; 40 gQ——管道的内水压力分项系数，取1.4。
8.1.7玻璃纤维增强塑料夹砂管管道在外压力作用下，管壁 最大的环向等效折算弯曲应力可按下式计算： stm=DfEp(wd,max)(t)D0D0 （8.1.7-1） SN=Ept3´10612D03 （8.1.7-2） 式中：wd,max——管道的最大长期竖向变形（mm），可按9.1.2 式计算； Ep——管材的环向弯曲弹性模量（MPa）；Df——管道的形状系数。
刚度等级为20000Pa时Df＝ 3.2。
SN——管材的刚度。
8.1.8预应力钢筒混凝土顶管的结构设计按照中国工程建设 协会标准《给水排水工程埋地预应力混凝土管和预应力钢筒混 凝土管管道结构设计标准》CECS140规定执行，管道竖向土 压力按本标准6.2.2条计算，侧向土压力按本标准6.2.3条计 算。
8.1.9球墨铸铁顶管的管壁横截面的最大环向应力按本标准 8.1.2条计算，并符合下式要求。
g0sqd£ftd （8.1.9） 式中：ftd——球墨铸铁管材抗拉强度设计值，取ftd=230（MPa）； 41 8.2管道稳定性验算 8.2.1钢管在真空工况作用下管壁截面环向稳定验算应满足 下式要求： ()Fcr,k³KstFsv,k+qik+Fvk （8.2.1） 式中F——管壁截面失稳临界压力标准值（N/mm2）;cr,k Fvk——管内真空压力标准值（N/mm2）； F——管外水土压力标准值（N/mm2）；sv,k qik——地面堆载或车辆轮压传至管顶的压力标准值 （N/mm2）； Kst——钢管管壁截面设计稳定性系数，可取2.0。
8.2.2钢管管壁截面的临界压力应按下式计算： 式中n 2Ep(n2-1)ætö
3 E Fcr,k= 3(1-n2) ççè
D ÷÷ø +2(n2-1)d(1+n ) p
0 s （8.2.2） ——管壁失稳时的折绉波数，其取值应使Fcr,k为最小并 为不小于2的正整数； ns——管两侧胸腔土的泊桑比，应根据土工试验确定；
一 般对砂性土可取0.30，对粘性土可取0.40； np——钢材的泊桑比，np=0.30； D0——管壁中心直径（mm）； Ep——管材弹性模量（N/mm2）； Ed——管侧土的变形模量（N/mm2）。
8.2.3玻璃纤维增强塑料夹砂管管道的管壁截面环向稳定验 算，应满足下式的要求： 42 Fcr,k³Kst(Fsv,k+qik´10-3+Fvk) （8.2.3） 式中：Fcr,k——管壁截面环向失稳的临界压力标准值（N/mm2）； Kst——玻璃纤维增强塑料夹砂管管壁截面环向稳定性 抗力系数，应不低于2.5； 8.2.4玻璃纤维增强塑料夹砂管管壁截面环向失稳的临界压 力，应按下式计算： F=8´10-6SN(n2-1)+ Ed cr,k (
1 - n 2p ) 2(n2-1)(1+ns) （8.2.4） 43 9正常使用极限状态验算 9.1.1钢管、球墨铸铁管管道在土压力和地面荷载作用下产 生的最大竖向变形wc,max，应按下式计算： kbr03(Fsv,k+yqqik)D1 wc,max=EI+0.061Er3 pp d0 （9.1.1） 式中：kb——竖向压力作用下柔性管的竖向变形系数，按附录 A确定；yq——地面作用传递至管顶压力的准永久值系数；Ip——钢管、球墨铸铁管管壁单位纵向长度的截面惯性 矩（mm4/m）。
9.1.2玻璃纤维增强塑料夹砂管管道在土压力和地面荷载作 用下产生的最大长期竖向变形wd,max可按下式计算： w=(Fsv,k+yqqik)D1kb´10-3d,max8´10-6SN+0.061Ed （9.1.2） 9.1.3钢筋混凝土管道结构构件在长期效应组合作用下，计 算截面处于大偏心受拉或大偏心受压状态时，最大裂缝宽度可 按附录D计算，并应符合本标准7.3.5条的规定。
44 10顶管井10.1顶管井选址 10.1.1顶管井的位置应按以下因素确定：1应利用管线上的工艺井；2应考虑排水、出土和运输方便；3应靠近电源和水源；4应远离居民区和高压线；5应避免对周围建构筑物和设施产生不利影响；6当管线坡度较大时，工作井宜设置在管线埋置较深一端，接收井宜设置在管线埋置较浅一端；7在有曲线又有直线的顶管中，工作井宜设在直线的一端。
10.2顶管井围护形式 10.2.1顶管井围护形式可采用板桩围护墙、型钢水泥土搅拌墙、灌注桩排桩围护墙、地下连续墙或沉井。
10.2.2当顶管井埋置较浅、地下水位较低、顶进距离较短时，宜选用板桩围护墙或型钢水泥土搅拌墙。
10.2.3在顶管井埋置较深、顶管顶力较大的软土地区，顶管井宜采用沉井或地下连续墙。
10.2.4除沉井外其它形式的工作井，当顶力较大时皆应设置钢筋混凝土内衬及后座墙。
10.2.5顶管井可分为圆形、矩形和多边形三种。
管线交叉的中间井和深度大的顶管井应采取圆形或多边形顶管井。
45 10.3工作井尺寸要求 10.3.1工作井的长度，应根据顶管机长度、千斤顶长度、下 井管节长度和井内接管、吊装管节要求综合确定。
1当按顶管机长度确定时，工作井的内净长度可按下列公 式计算： L³l1+l3+k （10.3.1-1） 式中L——工作井的最小内净长度（m）； l1——顶管机下井时最小长度，如采用刃口顶管机应包括 接管长度（m）； l3——千斤顶长度，一般取2.50m； k——后座和顶铁的厚度及安装富余量，可取k=1.60m。
2当按下井管节长度确定时，工作井的内净长度可按下列 公式计算： L≥l2+l3+l4+k （10.3.1-2） 式中l2——下井管节长度，参考长度如下： 钢管一般可取6.0m；长距离可取8.0～12.0m。
钢筋混凝土管可取2.5～3.0m； 预应力钢筒混凝土管、球墨铸铁管、玻璃纤维增强 玻璃纤维增强塑料夹砂管可取4.0～6.0m。
钢筋混凝土矩形箱涵可取1.5～3.0m； l4——留在井内的管道最小长度，可取l4=0.5m； 3工作井的最小内净长度应按上述两种方法计算结果取 46 大值，并与井内工艺接管要求综合确定。
10.3.2工作井的宽度，应根据管道外径和两侧工作面的宽度 综合确定。
最小内净宽度可按下列公式计算： B=D1+2´(1.0~2.0) （10.3.2） 式中B——工作井的内净宽度（m）； D1——管道的外径（m）。
10.3.3工作井深度，应根据管顶覆土厚度，管道外径和管底 工作面的高度综合确定。
应按下列公式计算： H=Hs+D1+h （10.3.3） 式中H——工作井底板面最小深度（m）； Hs——管顶覆土层厚度（m）； h——管底操作空间（m）， 钢管和矩形箱涵可取h=0.70~1.00m； 钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管、球墨铸铁管和玻 璃纤维增强塑料夹砂管等可取h=0.4m~0.5m。
10.3.4工作井底板应预埋安装导轨的预埋钢板。
10.4接收井尺寸要求 10.4.1接收井最小内净宽度应按下式计算： B=Dg+2´(1.0~1.5) （10.4.1） 式中 B——接收井最小内净宽度（m）；Dg——顶管机外径（m）。
10.4.2接收井的最小内净长度应满足顶管机在井内拆除和 47 吊出的需要。
10.4.3接收井尺寸应满足工艺管道连接的要求。
10.5穿墙孔、接收孔尺寸要求 10.5.1工作井的穿墙孔尺寸应按下式确定： D''=Dg+2´0.10 （10.5.1） 式中D—''—穿墙孔的直径（m）； 10.5.2接收井的接收孔尺寸应按下式确定： D'=Dg+2(c10+01000) （10.5.2） 式中D'——接收孔的直径（m）； c——管道允许偏差的绝对值（mm）见本规程附录
E。
10.5.3穿墙孔、接收孔外为不稳定土层时，应对孔外的不稳 定土层应经过洞口加固。
10.5.4顶管完成后，穿墙孔、接收孔应按设计要求将穿墙孔、接收孔和管道之间空隙封堵。
永久性工作井上的橡胶板止水穿 墙管应改造成永久性柔性堵头。
当接收井与管道之间可能产生 不均匀沉降时，应采用柔性材料封堵。
10.5.5穿墙孔临时封堵可采用下列材料：1沉井穿墙孔可采用砖砌体或低强度水泥土。
2地下连续墙穿墙孔可用低强度水泥土或钢板。
10.6穿墙管止水装置 10.6.1盘根止水穿墙管构造见图10.6.1，盘根止水穿墙管可用于以下情况： 48 1穿墙管处于透水层或承压水层（包括砂土、粉土和砾石）；2地下水压力＞0.08MPa；3穿墙管兼作释放管道温度应力的伸缩机构；4一次性顶进距离超过1000m以上的。
图10.6.1盘根止水穿墙管构造 1-顶管井井壁；2-穿墙套管；3-顶管管节；4-洞口封堵材料；5-高强螺栓；6-橡胶止水板；7-止水挡板；8-止水法兰；9-挡土板；10-钢挡圈1；11-橡胶圈；12钢挡圈2；13-牛油盘根；14-闷板；15-预留注浆管，沿120°设置3个； 10.6.2橡胶板压板止水穿墙管的构造见图10.6.2，橡胶板压板止水穿墙管可用于以下情况： 1穿墙管处于渗透系数小的粘性土土层；2穿墙管处的地下水压力≤0.08MPa；3一次性顶进距离300m以内的。
49 图10.6.2橡胶板止水穿墙管构造 1-顶管井井壁；2-穿墙套管；3-顶管管节；4-洞口封堵材料；5-高强螺栓；6-插板；7-橡胶止水板；8-预留注浆管，沿120°设置3个 10.6.3橡胶板插板止水穿墙管的构造见图10.6.3，橡胶板插板止水穿墙管可用于以下情况： 1穿墙管处于透水层或承压水层（包括砂土、粉土和砾石）；2地下水压力＞0.08MPa；3一次性顶进距离300m以上的。
50 图10.6.3橡胶板插板止水穿墙管构造 1-顶管井井壁；2-穿墙套管；3-顶管管节；4-洞口封堵材料；5-高强螺栓；6-插板；7-橡胶止水板；8-预留注浆管，沿120°设置3个；9-预留注浆孔 51 11顶管允许顶力设计 11.1管道管材允许顶力计算 11.1.1钢筋混凝土管顶管传力面允许最大顶力可按下式计算： F=0.5f1f2f3fAdcgQdf5cP （11.1.1） 式中Fdc——混凝土管道允许顶力设计值（N）； f1——混凝土材料受压强度折减系数，f1=0.90； f2——偏心受压强度提高系数，f2=1.05；f3——材料脆性系数，f3=0.85； f5——混凝土强度标准调整系数，f5＝0.79； fc——混凝土受压强度设计值（N/mm2）； AP——管道的最小有效传力面积（mm2）；gQd——顶力分项系数，gQd=1.3。
11.1.2玻璃纤维增强塑料夹砂管顶管传力面允许最大顶力可按下式 计算 F=0.5f1f2f3fA gdb bP Qd （11.1.2） 式中Fdb——玻璃纤维增强塑料夹砂管道允许顶力设计值（N）； f1——玻璃纤维增强塑料夹砂管材料受压强度折减系数， f1=0.90； f2——偏心受压强度提高系数，f2=1.00；f3——玻璃纤维增强塑料夹砂管材料脆性系数，f3=0.80； fb——玻璃纤维增强塑料夹砂管受压强度设计值（N/mm2）。
52 11.1.3钢管顶管传力面允许的最大顶力按下式计算： F=f1f3f4fA gds sP Qd （11.1.3） 式中Fds——钢管管道允许顶力设计值（N）； f1——钢材受压强度折减系数，f1=1.00； f3——钢材脆性系数，f3=1.00； f4——钢管顶管稳定系数，f4=0.36； fs——钢材受压强度设计值（N/mm2）。
11.1.4预制管节接触面有脱离时最大允许顶力可根据接触面的脱离 情况计算确定。
11.1.5预应力钢筒混凝土管最大顶力可按照钢筋混凝土管计算确定。
11.1.6球墨铸铁管最大顶力为前管节的顶推法兰和后管节的承口端面传递顶力，可利用有限元方法计算确定，也可按表11.1.6直接选用。
表11.1.6球墨铸铁管顶管的允许顶力值 允许顶力/kN 允许顶力/kN DN DN K8 K9 K8 K9 700 1640 2720 1500 6810 11350 800 1980 3300 1600 7420 12360 900 2490 4140 1800 7420 12360 1000
3050 5080 20001019016970 11003670 6110 22001019016970 12004350 7240 24001019016970 14005420 9020 26001401023340 11.2顶管井允许顶力计算 11.2.1圆形沉井在顶管力作用下，后背土体的稳定应符合下 列公式规定(见图11.2.1)： 53 Ptk=x(0.8Epk-Eep,k) （11.2.1-1） E=1prH×
F pk4 pk （11.2.1-2） E=1prH×
F ep,k4 ep,k （11.2.1-3） x=(hf-hf-hp)/hfhp=H/3 （11.2.1-4）（11.2.1-5） 式中：H——沉井入土深度（m）； r——沉井外壁半径（m）； Fep,k——刃脚底部主动土压力标准值（kN/m2）； Fpk——刃脚底部被动土压力标准值（kN/m2）； Eep,k——沉井前方主动土压力合力标准值（kN）； Epk——沉井后方被动土压力合力标准值（kN）； Ptk——顶管井允许顶力标准值（kN）； hp——x—— 土压力合力至刃脚底的距离（m）；考虑顶管力与土压力合力作用点可能不一致的折 减系数。
54 （a）平面图 （b）剖面图 图11.2.1圆形沉井在顶管力作用下后背土体的稳定计算 11.2.2矩形沉井在顶管力作用下，后背土体的稳定性验算应满足本标准公式(11.2.1-1)的要求。
Epk和Eep,k应按图11.2.2所示的土压力分布计算。
11.2.3 （a）平面图 （b）剖面图 图11.2.2矩形沉井在顶管力作用下后背土体稳定计算 基坑后背土体的稳定性验算可按照沉井进行验算。
11.2.4当顶力计算不足时，顶管工作井后靠背宜进行土体加 固，可以采用水泥土搅拌桩、高压喷射注浆、超高压喷射注浆、全方 位高压喷射注浆等形式。
55 12特种顶管 曲线顶管12.1.1设有中继间的曲线顶管最小管径不宜小于DN1400。
12.1.2曲线顶管应选用较短的管节，相邻两个管节间的转角不宜大于0.3°。
12.1.3曲率半径小的曲线顶管，应选用较厚的和弹性模量较小的木垫圈。
管材宜使用弹性模量较低、弹性应变高的玻璃纤维增强塑料顶管。
12.1.4钢筋混凝土管节的顶管曲率半径估算： 1传力面一侧压应力为零，另一侧压应力最大的不张口，接头受力模式见图12.1.4-
1。
图12.1.4-1不张口接头的受力模式曲率半径估算式：R1=Lta+naq1式中：R1——曲率半径(mm)； L——管段的长度(mm)；a1——木垫圈厚度(mm)； 56 （12.1.4-1） q——管道张口角度； tanq = 2(fp2-fp1)éa1ê hpL/tù + ú d êëEf Epúû （12.1.4-2） 式中：Ef——垫圈材料弹性模量（N/mm2）； Ep——管材弹性模量（N/mm2）； t——管壁设计厚度（mm）； hp——木垫圈宽度（mm）；d——木垫圈外径（mm）； fp1——中心顶力作用下表面均匀压应力（N/mm2），fp1=FAdk；p fp2——偏心顶力作用下表面最大压应力（N/mm2）， f=2Fdk； p2 Ap Fdk——顶力标准值（N）；Ap——垫圈与管材接触面积（mm2）； L——管节长度（mm）。
2张口接头的受力模式见图12.1.4-
2。
57 图12.1.4-2张口接头的受力模式曲率半径可按下式估算： R=D1-Z(L+a1)
1 D1tanq （12.1.4-3） tanq=2(fp2-fp1)[a1+hPL/t] d-
Z Ef Ep （12.1.4-4） 12.1.5焊接钢管不宜用于曲线顶管，也可通过中继间进行曲线顶管，曲率半径可按下式估算： R1=2×sin(0L.15×a/2) （12.1.5） 式中：L1——中继间设置间距（m）； a——中继间允许转角，一般取a=1°。
12.1.6曲线顶管的总顶力估算中，曲线顶管与直线顶管相比 较，应除以顶力附加系数Kd值，Kd值宜按表12.1.6选取。
表12.1.6 R1 300D1
K 1.1 曲线顶管顶力附加系数Kd值 250D11.15 200D11.2 150D11.25 100D11.3 58 矩形顶管 12.2.1矩形顶管上覆土层的厚度不应小于1倍矩形顶管机的高度且不应小于3.0m。
12.2.2顶进矩形箱涵的顶力计算，应根据顶进长度，土的性质、地下水情况及施工方法等因素按下式计算： 式中 =[+(+)+2]+ (12.2.2) ——最大顶力（kN）； ——箱涵顶上荷载，按顶部的土柱重计算（kN）； ——箱涵顶面与顶上土的摩擦系数，视顶上润滑处 理经试验确定；无试验资料时可采用以下数值：涂石 蜡为0.17~0.34；涂滑石粉浆为0.30；涂机油调制的滑石粉浆为0.20； ——箱涵自重（kN）；——箱涵底板与基地土的摩擦系数，视基底土性质经试验确定；无试验资料时可采用0.7~0.8；——箱涵两侧土压力（kN）；——侧面摩擦系数，视土的性质经试验确定；无试验资料时可采用0.7~0.8；——顶管机正面阻力，视顶管机的开孔率、土的性质经试验确定；无试验资料时可采用：砂黏土为 500kPa~550kPa；卵石土为1500kPa~1700kPa；——顶管机正面截面积（）； 59 ——系数，宜采用1.2。
岩石顶管 12.3.1岩石顶管应以岩石天然单轴抗压强度值作为岩石顶管机的设计制造依据，明确岩石顶管机的换刀次数，岩石顶管机宜设置二次破碎装置。
12.3.2岩石顶管宜根据岩石耐崩解指数判断岩石的耐崩解性，宜设置合理的排渣设施和排渣位置，以防止岩石碎屑进入泥浆套，引起卡管。
12.3.2在高初始应力区的顶管，应严格控制顶管机迎面阻力和管侧注浆压力。
垂直顶升 12.4.1垂直顶升的最大顶力估算可按式（12.4.1）计算。
=∙∙∙+∙∙q∙ （12.4.1） 式中：——垂直顶升的最大顶力（kN）； ——垂直顶力的折减系数，取=0.6~0.8；——顶升管道的闷板外径（m）；——顶升管道顶面土体地基承载力极限值（kPa）；q——顶升管道侧面的土体抗剪应力（m）；H——顶升管道顶面覆土厚度（m）。
12.4.2顶升架管段应进行下部土体承载力验算，并应根据土 体允许承载力确定顶升架尺寸。
12.4.3顶升过程中，在安装管节或加顶升垫块时，应设置保险装置锁住顶升的管节，结束后顶升管节及时与管道连接保证 60 稳定。
61 13顶管沉降估算 13.0.1顶管引起的地面沉降宜简化为平面问题进行分析，主要有垂 直于顶管顶进轴向方向沉降分析（简称横向沉降分析）和平行于顶管 顶进轴向方向的沉降分析（简称纵向沉降分析）。
13.0.2顶管引起的地面沉降，横向沉降分布可按下式估算： S=S×expçæ-x2÷ö (x) max çè2i2÷ø （13.0.2-1） Smax= Vs2p×i （13.0.2-2） 式中：x——顶进管道轴线的横向水平距离（m）； i——地面沉降槽宽度系数（m）。
一般取 i= Hs+D1/2 ； 2p×tan(450+f/2) f——管顶土的内摩擦角； Hs——管顶至地面的覆土厚度（m）； D1——管道外径（m）； Smax——顶进管道轴线上方的最大地面沉降量（m）； S(x)——x处的地面沉降量（m）； V——超挖量，可根据顶管机头的型式，直接按下表取值：s 各种顶管机头的超挖量估算 表13.0.2 机型 敞开式 多刀盘 土压平衡泥水平衡 Vs 10~20%
V 7~10%
V V——总挖量（m3）； 5~8%
V 3~5%
V 13.0.3顶管引起的地面沉降可采用三维有限元进行分析，应符 62 合下列要求：1计算模型的建立、必要的简化和计算与处理，应符合实际顶管 工况。
2应采用不少于两个合适的不同力学模型进行估算，并对其计算 结构进行分析比较。
13.0.4地面沉降应符合下列规定：1顶管造成的地面沉降不应造成道路开裂，大堤及地下设 施毁坏和渗水。
2顶管造成的地面沉降量不应超过下列规定：
（1）碾压式土石坝、堤：+10mm~-30mm
（2）公路：+10mm~-20mm
（3）顶管穿越铁路、地铁及其它对沉降敏感的地下设施时， 累计沉降量尚应符合有关部门的规定。
3当监测数据达到沉降限值70％时，应及时报警并启动 应急事故处理预案。
63 14顶管施工 一般规定14.1.1施工前应进行现场调查研究，并应对工程沿线有关工程地质、水文地质、地上与地下管线、建（构）筑物、障碍物及其它设施等周边环境情况的详细资料进行核实确认。
14.1.2顶管施工前应熟悉施工图纸，掌握设计意图与要求，并应进行设计交底。
14.1.3顶管施工前应编制施工组织设计，施工组织设计应包括下列内容： 1工程概况；2工程的地质、水文条件及环境条件；3工程难特点分析与针对性措施；4施工现场总平面布置；5顶管机的选型；6顶管设备、系统的布置；7管内布置形式；7管材、接口连接与管道防水；8管节的内外防腐；9顶力估算及后座布置；10中继间的布置；11测量及纠偏方法；12顶管施工参数的选定； 64 13触变泥浆的配制与管理； 14顶管的通风系统、供电系统、通讯系统及监视系统； 15进出洞措施； 16环境监测与影响分析； 17施工进度、机械设备、材料及劳动力安排计划； 18安全、质量及文明施工措施； 19应急处置措施及预案； 20验收要求； 21附图。
14.1.4顶管工程所用的管材、中继间、构配件和主要原材料等产品 进场应按照国家有关标准的规定进行验收。
14.1.5顶管机、辅助配套装备必须经检验合格后再进入施工现场， 并应进行单机、整机联动调试，按规定进行检查、维修和保养。
14.1.6顶管施工中的测量应建立地面与地下测量控制系统，控制点 应设在不易扰动、视线清楚、方便校核和易于保护的地方。
14.1.8顶管工程应采用信息化施工，施工过程中，应详细记录顶力、 轴线、高程等偏差数据，并绘制变化曲线图。
顶管机选型 14.2.1顶管机的类型可根据工程地质条件、水文地质条件、周边环 境等因素，并结合表14.2.1综合确定。
地层 表14.2.1顶管机选用参考表 敞开式顶管机 平衡式顶管机 65 人工挖土压平泥水平气压平 机械式挤压式 掘 衡 衡 衡 岩石 ★ ★★ ★ 胶结土层、强风 无 化岩 ★★ 地 稳定土层 ★★ ★ 下 水 松散土层 ★ ★ ★★ 淤泥
fak＞30kPa ★ ★★ ★ 粘性土含水 地量>30％ 下粉性土含水量 水 <30％ 位 粉性土 以 砂土 下k<10-4cm/s 地砂土k<10-4～ 层 10-3cm/s 砂砾 k<10-3~10-2cm/s 含障碍物 ★★ ★★ ★ ★ ★★ ★ ★★ ★★ ★ ★ 注：1★★—首选机型；★—可选机型；空格—不宜选用； 2fak地基承载力特征值；k土的渗透系数。
★★★★★★★★★★ 14.2.2顶进土层单一时宜选用表中的“首选机型”；在复杂土层顶进 时，应根据可能有的土层选择“可选机型”或“首选机型”。
14.2.3含卵石、砾石地层可选用具有相应破碎能力的泥水平衡顶管 机。
14.2.4地面沉降有严格要求时，应选择对正面阻力有精确计量装置 的平衡式顶管机。
66 14.2.5顶管机的刀盘，应能满足开挖面的土质要求，刀盘驱动扭矩 应按下式计算。
T=a×Dg3 （14.2.5） 式中：T——刀盘驱动扭矩（kN·m）； a——刀盘扭矩系数（kN/m2），泥水平衡式顶管机，刀盘扭矩系 数宜大于14kN/m2；土压平衡式顶管机，刀盘扭矩系数宜大 于16kN/m2；在较硬土层中，应根据地层情况增大刀盘扭矩 系数；Dg——顶管机外径（m）。
14.2.6刀盘驱动功率应按下式计算。
P=nT9.55m 式中：P——刀盘驱动功率（kW）； （14.2.6） T——刀盘驱动扭矩（kN·m）； μ——机械效率，建议取70%； n——转速（r/min）。
辅助配套装备 14.3.1导轨安装应符合下列规定： 1导轨宜选用钢质材料制作； 2导轨安装前，应先复核管道中心位置，导轨上管道中心标高 应与穿墙管中心标高相对应； 3两导轨安装应顺直、平行、等高，并应固定牢靠； 4导轨对管道的中心线支承角宜为60°； 67 5导轨安装的允许偏差应符合表14.3.1的规定。
14.3.2 表14.3.1导轨安装的允许偏差 序 项目 允许偏差（mm）
1 轴线平面位置 ±
3 2 标高 +3~
0 3 轨道内距 ±
2 顶管后座安装应符合下列规定： 1顶管可采用装配式后座或整体式后座； 2顶管后座强度与刚度应满足要求； 3顶管后座尺寸应满足顶管最大顶力扩散需要，确保工作井结 构安全； 4后座安装应与顶进轴线垂直，并应在顶进过程中适时测量复 核。
5装配式后座墙宜采用型钢、混凝土块或钢结构等组装； 6后座墙土体壁面应与后座墙贴紧，有间隙时应采用砂石料填 塞密实； 14.3.3主顶配置和安装应符合下列规定： 1千斤顶的规格和数量应根据实际需要的顶力、工作井允许顶 力及管节允许顶力确定； 2安装在支架上的千斤顶数量宜为偶数，规格应相同，并应 按管道轴线两侧对称布置，每只千斤顶均应与管轴线平行其合力的作 用点应在管道中心的铅垂线上。
3千斤顶的合力中心应低于管中心，其尺寸宜为管道外径的 1/10~1/8。
68 4千斤顶应同步运行。
14.3.4油泵站布置应符合下列规定： 1油泵站应与千斤顶相匹配，并应有备用油泵，油泵流 量应满足顶进要求； 2油泵站宜设置在千斤顶附近，油管应顺直、转角少； 3除遥控顶管外，主油泵的运行应受控于顶管机 4油泵站安装完毕应进行试运转。
14.3.5顶铁安装应符合下列规定： 1顶铁应满足传递顶力、便于出泥和人员出入的需要； 2顶铁的两个受压面应平整，互相平行； 3宜采用“U”形或弧形刚性顶铁； 4与管尾接触的环形顶铁应与管道匹配，顶铁与混凝土管 或玻璃钢管之间应加木垫圈； 14.3.6管道内部装置的布置应符合下列要求： 1管道内部应遵循安全可靠及方便施工的原则进行布置； 2管道内部通风装置宜设置在管道两侧，并应固定牢靠； 3进水排泥装置宜设置在管道底部，进水排泥两路管道宜分不同 颜色标识； 4供电线路及通信线路可设置在同侧，便于设备供电。
顶力估算 14.4.1顶进所需的总顶力可按下式估算： F0=pD1Lfk+NF （14.4.1） 69 式中:F0——总顶力标准值（kN）； D1——管道的外径（m）； L——管道设计顶进长度（m）； fk——管道外壁与土的平均摩阻力（kN/m2），可参照本标 准表14.4.3； NF——顶管机的迎面阻力（kN）。
14.4.2 不同类型顶管机的迎面阻力计算可按14.4.2表选用。
表14.4.2顶管机迎面阻力（NF）的计算公式 顶管机型 迎面阻力（kN） 式中符号 挤压式网格挤压气压平衡式土压平衡和泥水平衡 NF=pDg2(1-e)RF4 NF=pDg2aRF4 NF=pDg2(a´RF+Pn)
4 N=pD2PF4g e——开口率 a——网格截面参数，可取a=0.6~1.0 Pn——气压(kN/m2) P——控制土压力及泥水压 力（kN/m2），一般取 P=gs×(Hs+Dg) 注：1Dg——顶管机外径(m)； 2RF——挤压阻力(kN/m2)，可取R=300～500kN/m2。
14.4.3采用触变泥浆减阻的顶管，管壁与土的平均摩阻力可 按表14.4.3采用。
表14.4.3触变泥浆减阻管壁与土的平均摩阻力（kN/m2） 土的种类 软粘土 粉性土 粉细土 岩石 触变泥浆 钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管、球墨铸铁管 钢管 3.0-5.02.0-4.0 5.0-8.04.0-7.0 8.0-11.07.0-10.0 1.0-3.01.0-2.0 70 注：1玻璃纤维增强塑料夹砂管可参照钢管乘以0.8系数采用。
2采用其它减阻泥浆的摩阻力可通过试验确定。
14.4.4当估算总顶力大于管材允许顶力设计值或工作井允 许顶力设计值时，应设置中继间。
中继间 14.5.1中继间的设置应根据估算总顶力、管材允许顶力、工作井允 许顶力、中继间千斤顶总顶力和主顶千斤顶的顶力确定。
14.5.2中继间顶力富裕量，第一个中继间不宜小于40%，其余不宜 小于30%。
长距离顶管施工，宜在顶管机后20～50米范围内加设中继 间。
14.5.3 中继间布置宜按式（14.5.3）计算确定。
S1=kd(F1-NF)(/pD1fk) 式中：S1——中继间的间隔距离（m）； （14.5.3） kd——顶力系数，宜取0.5~0.6； F1——控制顶力（kN）； NF——顶管机的迎面阻力（kN），可按本规范表14.4.2选用； D1——管道的外径（m）；fk——管道外壁与土的平均摩阻力（kN/m2），可参照表14.4.3； 14.5.4中继间的构造应符合下列规定： 1中继间的允许转角宜为0.4°~1.2°； 2中继间的外径应和管道外径相同； 3中继间千斤顶应予以固定，防止旋转； 4中继间宜采用组合式密封形式，对于超深、长距离或砂性土层 71 中的顶管工程应采用组合式密封形式；5中继间的止水橡胶密封圈应耐磨，保养时应易于更换；6对于曲线顶管，中继间千斤顶应能够单独关闭及
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