顶管施工计算报告.pdfVIP

1关于顶管施工建模分析

1.1钢筋混凝土套管埋深

顶管钢筋混凝土套管埋置深度的大小对公路路面变形会产生一定影响；顶管

在施工过程中引起地面变形主要因为：

（1）地层原始应力状态的变化

顶管顶进时，会导致地层原始应力的改变；土体极限平衡状态的破坏，引起

了地表的下沉或隆起；

（2）施工挤压扰动的影响

顶管顶进、开挖或进行垂直和水平纠偏时会对周围土体产生挤压和扰动，从

而引起地表变形，其变形大小与地层的土质及管道的埋深有关；覆土厚度小则自

然土压力小，施工时易出现设置压力远大于自然土压力；大量的计算与实测数据

表明，这种情况地面易出现较大的隆起；这种隆起当工具管尾部离开后，在重力

荷载作用下一部分沉降将会抵消隆起；

另一方面覆土厚度过小，则工具管在顶进中没有足够的导向力，顶进轴线易

发生偏向误差，一般要求大于等于1.3～1.5D，且最小不小于3.0m；在此覆土厚

度以下的，一般采用明挖法施工；在软土区域施工，建议按2.0D且不小于3.0m

确定最小覆土厚度；因此，在相同的施工条件下，地面位移随覆土厚度的增加而

减小，覆土厚度越大对地面的影响越小且沉降衰减缓慢；另外土质系数越小，土

越密实，计算得到的沉降就越小；反之，土质系数越大，土越松散，计算得到的

地面沉降就越大；（引自《大型地下顶管施工技术原理及应用》（韩选江著））

《顶管施工技术及验收规范(试行)》第1.0.8条规定，“一般情况下，顶管的

覆土厚度不小于3m，或者不小于1.5倍的管道外径，否则应采取相应的技术措

施；”从荷载作用扩散考虑，车辆作用传至顶管的压力随埋深增加而减小；同时，

根据普罗托基亚卡诺夫土理论，具备某些条件的土体可以形成卸荷拱，管道上作

用的垂直土压力可以只计算卸荷拱以下土压力，可大大减轻顶管承受的上部荷载

压力，增加管道的安全；本报告认为在钢筋混凝土套管强度允许条件下，顶管采

用相对较大的埋深更加有利于管道和公路路基的安全；

综上分析，本项目钢筋混凝土套管管顶在路面下覆土深度为7.166~8.33m，

公路两侧自然地面下套管管顶覆土深度为7.166~7.689m，均满足上述相关技术规

范要求；

1.2顶管施工建模分析

一、建模分析目的

（1）顶管施工期间对目前公路运营的影响；

二、建模数值分析

1）计算说明

（1）关于荷载取值，原高速公路路面荷载取为20kPa；

（2）施工顶管（自南向北施工）；

（4）顶管采用弹性本构，土体采用修正摩尔库伦本构；

（5）地层考虑08、09、10、11、64、66和67钻孔的插值；

（6）考虑高速公路下土体因软基处理而提高了强度和模量情况，对于模量，

按每层土提高至原状土的1.5倍考虑，对于强度仅考虑淤泥质粘土层强度提高1.5

倍考虑；

2）数值模型

模型中，顶管长度为46m，由南至北施工；模型采用标准边界条件；

庙城大街

庙城中

路

图6.2.1模型整体图

16#竖井

16#-15#

15#竖井

顶管

14#-15#

14#竖井顶管

图6.2.2模型正视图

图6.2.2顶管与路基的三维关系图

图6.2.3模型边界条件

3）土层参数

土层名称重度弹性模量泊松比Cφ

3(kPa)

(kN/m)（MP