浅谈公路质量安全对公路路基顶管的要求

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目前管道下穿公路路基项目较多，公路管理机构在许可审批时设计审核重点是公路质量安全对公路路基顶管的要求的审核。下面对公路质量安全对公路路基顶管的要求做一浅谈。

一、相关技术规范、标准的规定

《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）第8.6.4条规定，“管道与高速公路、一级公路相交叉且采用下穿方式时，应埋至地下通道；管道与二级及二级以下公路相交叉时，应埋至套管。通道与套管应按相应公路等级的汽车荷载等级进行验算。”

《顶管施工技术及验收规范（试行）》（中国非开挖技术协会2012）第1.0.8规定：一般情况下，顶管的覆土厚度不小于3米，或者不小于1.5倍的管道的外径，否则应采取相应的技术措施。

二、公路路基顶管的复合性计算内容。

按土的稳定系数NF的计算和对面沉降的控制要求选择项管机的结构形式以及地面沉降技术控制措施，其计算公式如下：

r——土的重度。H——地面至机头中心的高度；Q——地面超载；N——折减系数，一般取1；Su——土的不排水抗剪强度

当NF>6时，且地面沉降控制要求很高时，因正面土体流动性很大，需采用封闭式项管机头。当4

式中：Hl——顶进坑地面至坑底的深度，m；H2——接收坑地面至坑底的深度，m；Hl——地面至管道底部外援的深度，m；h2——管道外援底部至轨底的高度，m；h3——基础及其垫层的厚底（不应小于该处井的基础及垫层厚度），m；h4——顶管机进入接收坑后支援垫扳厚度，m；t——管壁厚度，m。

钢筋混凝土顶管的混凝土强度等级不宜低于c50，抗渗等级不低于S8。空间交叉的管道净间距，钢管不宜小于0.5倍管道外径，且不应小于1m；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，且不应小于2m。管项覆盖层厚度在不稳定土层中宜大于管道外径的1.5倍，并应大于1.5m.工作井的结构形式可采用钢板桩、沉井、地下连续墙、灌注桩或SMW工法。

三、案列分析

基本情况。设计方案描述：河东区污水处理工程管道从110国道桩号K365+300m处穿越110国道，交叉角为90°，由南向北顶穿。穿越110国道K356+300m处管道采用从边坡坡脚底下顶管穿越，管顶距路基坡角地面3.5米，套管管径为DNl500钢筋混凝土管，内管为DN700铸铁管和DN400铸铁管，顶管长度75米。对于公路用地范围，河东区污水处理工程管道工程穿越110国道段均置于110国道现状条件下的公路用地范围内。经检查，本项目污水管道穿越110国道的交叉角度为90度，其交叉角度满足规范要求。

设计方案评估

l、设计结构安全评价。设计图纸中，首先采用套管顶进保护设计方案，是完全可行的，在穿越现有公路路基段，采用了非开挖施工工艺，降低了可能破坏公路边缘附属设施和对公路交通安全的影响程度。

2、管道埋深。坡脚处管顶覆土深度为3.5米，管道埋深满足《顶管施工技术及验收规范（试行）》，中要求的埋深：H≥3米或≥1.5D。顶管所采用钢筋混凝土套管需符合《给水排水工程顶管技术规程》CECS246-2008第4.3.1条，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S8。设计中应给出管道的力学性能要求。对于顶管段两侧污水管道通过沟槽开挖敷设方式，需要注意《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）的要求；

3、设计套管长度及与公路交叉角度的评价。设计套管长度75米，与110国道交叉角基本为垂直方向，工作坑距路基坡角地面20米，顶管段长度能满足公路建设现状及发展要求。

4、支护形式。本工程支护采用脚手架做成横向间距0.5-0.8，纵向间距0.6-lm网格，然后用木模板牢固固定。并在上下角用脚手架相互连接支撑。本次评估认为，该支护方案可行。

5、顶力计算

顶管的顶力可按下式估算：F0=πDILfk+Nf 式中：F0-总顶力标准值，KN；D1——管道外径，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； Nf——顶管机的迎面阻力，KN。计算得：F0-6022KN 混凝土管项管传力面允许最大顶力：Fdc=0.5Φ1Φ2Φ3fcAp/（γQdΦ5）计算得：Fdc=7046 KN；FO< Fdc

本次计算值可供参考，施工单位应根据实际情况选择合理的机械设备。建议进一步核实顶进力的计算。

6、沉降计算。一穿越施工引起的地面沉降计算方法主要有经验法和解析法。目前工程界常