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顶管工程

顶管结构

1引言

随着城市现代化建设的迅速发展，地下管线的铺设越来越多。

顶管施工以其不需开挖、对周围环境影响较小等优点而在城市管线的建设和改造中得到推广和应用。

顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法，它不需要开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等。

顶管施工借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井内吊起。

与此同时，也就把紧随工具管或掘进机后的管道埋设在两井之间，以期实现非开挖敷设地下管道的施工方法。

顶管技术在我国的存在的主要问题是，机械设备技术比较落后，地区差异明显，水平参差不齐，缺乏规范化，人才不足，尚待进一步宣传推广。

2结构特点

2.1顶进管道的基本要求

顶进管道和普通的开挖施工的管道埋深不一样。

顶进管道一般的埋深都在5～6m以

上，覆土较厚，那么管材的要求也相应要高一些。

作为顶进管道必须满足的基本要求是

能够抵抗管道内外的侵蚀；能够承受一定的静、动荷载；具有良好的过流性能。

同时还

应符合以下要求：

1.较高的轴向承载能力。

2.紧密的配合尺寸。

3.端部要平整、垂直。

4.管道长度方向上应保证平直度。

5.防水接头应设置在管道壁内，不允许突出于管道的内外壁。

6.管道接头应具有传递轴向荷载的能力，同时在发生一定角度的偏斜时应仍具有防

水能力。

管道长度通常以2.0～3.0m为宜。

对于大直径的管道，一般应采用较长的管节，这

样可以相对减少管接头的次数、提高施工效率。

在通常情况下，采用的单根管节的长度不宜超过顶管机或微型隧道掘进的机身长度。

顶进管道及其连接处应有足够的抵抗管道

内外化学腐蚀和机械损伤的能力，管道的防护措施应和管道顶进工艺过程以及地层条件

相适应。

顶管都有一定的长度，管与管必须靠管道的接头来连接，管道接头应满足下列基本

要求：

1.密封性能要求。

2.污水管道接头以及供水和供气管线管道接头必须满足如下密封要求：

1）能够承受管内超水压50kPa。

2）承受施工条件下所要的管道内部气体超压。

3）管外超水压50kPa水渗入。

3.抗偏斜能力要求：

管道接头在最大允许偏斜的情况下必须保持良好的密封性能。

4.在一定的剪切力（剪切运动）作用下，要求管道接头能够保持良好的密封性能。

5.轴向力的传递

当管道之间使用垫环来传递轴向力时，对小直径管道，可选用不易变形的材料；对

于大直径管道，则可优先选用侧向伸缩较小的材料。

垫环的宽度一般不能超过管壁的厚

度。

2.2钢筋混凝土管

钢筋混凝土管是我国顶管工程中应用历史最早且使用得最多的一种管材。

按它的生

产工艺可分为离心管、立式震捣管和悬辊管三大类，按其接口形式可分为平接口、企口

和F型接口三种。

在钢筋混凝土管中，还有采用玻璃纤维进行加强的管子和用钢板进行

加强的管子。

钢筋混凝土管单节管长度一般2～3m,所施工的管道有大量的接头——钢筋混凝土顶管施工的薄弱环节，接头的构造决定了其密封、抗渗和抗内水压的能力均较差，一般只能抵抗0.2MPa以内的内水压力，故钢筋混凝土顶管一般多被用于污水管、雨水管和水压力较小的其他的管道。

钢筋混凝土管管道壁厚较厚，比较笨重，但在管内介质相同的情况下抗腐蚀能力强于钢管。

钢筋混凝土管和顶管机机头详见图2-1和图2-2。

钢筋混凝土顶管接头无论是F接头，还是T型接头，连接都非常快，仅需几分钟至十几分钟，且不需另作防腐处理，故施工效率明显比钢管顶管高。

1平接口钢筋混凝土管

在钢筋混凝土管中平接口是很常用的接口形式，其接口形式共有五种：

1）油毡接口，此接口形式简单，施工方便，主要用于无地下水的条件；

2）麻辫－石棉水泥接口，可用于地下水以下的污水管道工程，竣工后管道有一定

的抗渗性；

3）钢套环接口，该接口刚度较大，质量较好不易渗漏，但经济成本较高，适用于

穿越重要的建筑物；

4）麻布沥青接口，一般只用于小口径顶管；

5）粘接口，因粘结材料价格较高且用于大口径时对接困难，故只适应于小口径顶

管。

平口管属刚性接口管，因接口强度低，密封性能差，在长距离顶管施工中基本不

适用，如今很少用于顶管工程中。

2企口式钢筋混凝土管

该管采用的是半干性混凝土，用钢模立式震捣浇注。

它的特点是脱模快，模具周转也快。

而且钢筋笼是由机器制作的，自动化程度高，精度也高。

混凝土强度高，28天的抗压强度不低于50Mpa，成品管的混凝土为C50，最大覆土深度为5.5～6m，最小覆土深度为0.7m，内水压可达75~90kPa,管径规格从DN1100~DN3000。

企口管具有以下优点：

接口构造简单，安装止水圈比较容易，止水性能也较好；由于接口没有钢套环等，所以不产生因为钢套环锈蚀而使接口的止水性变差，更不会因此而使接口失效；生产效率高，成本较低，价格也较低，从而可降低施工成本。

但是，作为顶管用时也有它的缺点：

由于两管端面的接触面积较小，还不及有效环断面的一半，虽然抗压强度高，但它的许用推力要比同口径的其他接口形式小许多；由于采用半干性混凝土，其外表比较粗糙，与其他类型的管子比较，顶进阻力较大；由于它的最大允许偏角仅为0.75°，而且偏角每增加0.5°，许用推力就会下降50％，所以不适用于曲线顶管。

即使在直线顶管中，也不允许存在较大幅度的纠偏，否则管口即有损坏的危险。

3F型接口混凝土管

F型接口混凝土管是把钢套环的前面一半埋入到混凝土管中去，为了防止钢套环与混凝土管结合面产生渗漏，在该处设了一个橡胶止水圈。

该橡胶止水圈不是用普通橡胶，而是采用了遇水膨胀橡胶，该橡胶在吸收了水分以后体积会膨胀1～3倍。

F型接口混凝土管有以下一些优点：

1.与T型套环管接口比较，它不仅省去了一环筋板和一环衬垫等材料，而更主要的

是增加了可靠性。

同时，也扩大了它的使用范围，即使在砂砾土中，它也可以使用。

2.由于钢套环是埋在混凝土管中的，这就增加了它的刚度，在运输中也不易变形。

3.F型接口很适用于曲线顶管。

它的最大张角可达3°左右。

也不会产生接口渗漏，可

靠性相当好。

4.与企口管接口比较，接口间的接触面积差不多增加了一倍多，所以很适用于长距

离顶管。

混凝土管顶管目前应用在压力水管的情况不多，如果需用于压力水管，必须在接头上改用双胶圈。

混凝土管端不平整，顶管时每个接头都要使用木垫圈。

钢筋混凝土F型接口有两种型式详见图2-3和图2-4。

接口的钢套管需采取防腐措施，一般可以采用环氧沥青涂层。

在有腐蚀性介质的条件下，还应适当加大钢套管的厚度。

接口处在顶管施工过程中往往会容易出现一些问题造成渗漏，比如钢套管松弛，密封胶圈不紧和填缝料不密实。

还有顶力过大时且出现偏心时，接口处管口混凝土破裂，也会导致渗漏。

图2－1钢筋混凝土管和顶管机机头

图2－2钢筋混凝土管

图2－3F型接口

（一）

图2－4F型接口接头

（二）

2.3钢管

顶管施工中钢管的应用也很普通，其连接一般采用现场焊接的方式，大口径钢管有两种成形工艺，即直缝焊管与螺旋焊管；中小口径则用无缝钢管。

钢管通常选用Q235B（A3）镇静钢钢板制作，它的强度高，管材及管件易加工。

钢管的强度大、不透水，焊接的接头也具有与母材相同的强度和抗水压能力，密封性好，故对抗渗要求高、内外水压力大的管道一般都适用钢管，如城市供水管道若采用顶管施工，大多都适用钢管。

但钢管的刚度小，易变形，衬里及外防腐要求严格，必要时需作阴极保护，施工过程中组合焊接工作量大，在地下水位较高时，可采用胶圈柔性接口措施克服这一困难，但与钢筋混凝土管相比，造价较高。

图2-5中为堆放在施工现场的钢管。

钢管顶管要求使用Q235B,因为它比Q235A可焊性好，柔度好，不宜用Q345以上的硬性钢材，硬性钢材不利于顶管的纠偏。

钢管焊缝对压力水管采用二级焊缝，自流管可降低要求，采用三级焊缝。

钢管用于顶进施工时，首先需考虑防腐的问题。

顶管用钢管的外防腐通常采用两道底漆和两道环氧沥青漆，如果要求达到更高的防腐等级，则还需要玻璃纤维布缠在外面，涂上环氧制成玻璃钢保护管道。

也可用仿瓷涂料或氰凝等作外壁涂料防腐。

钢管尚需内衬防腐，内衬材料有水泥砂浆或环氧树脂等。

必须注意的是，在管接口处应留下100mm的无涂层待焊接工作完成且管子冷却后，再涂上同种涂料或快干性的涂料作为防腐层。

钢管在加工的过程中，还要特别注意一点的是管口接口的坡口形式。

常用的管接口的坡口形式有单边V型坡口和K型坡口。

这两种坡口的具体尺寸可依据钢管壁厚在焊接规范中找到。

前者适用于管径较小，人无法进入管内作业的钢管，要求焊接质量比较高；后者适用于管径大，管壁较厚，人可以进入管内焊接作业的钢管。

避免用X型坡口，因为该坡口难以保证焊接质量，浪费材料，且降低钢管的许用顶力，影响单次顶进距离。

钢管顶管接头是用电焊刚性焊接，整根管道的刚度大，可弯曲的余地小，即施工中可纠偏的余地较小，决定了钢管顶管不可以转弯，只能直线推进不能曲线顶管。

同时决定了其顶进特点：

如初始顶进方向性好，则偏差就小，容易顶进；反之，方向掌握不好就难以纠偏，钢管容易变形，接口断开，甚至报废。

因此，施工中对顶管轴线偏差的要求相应较高。

与同口径的混凝土管相比，因其管壁与土的摩擦系数较小，管重量轻，直线性好，所以顶力低得多。

因此，施工中对顶管轴线偏差的要求相应较高。

顶管所用钢管的壁厚与其埋深和推进长度有关，埋深越大，顶进长度越大，壁厚要求越大，以保证钢管有足够的刚度。

图2－5钢管

2.4玻璃钢夹砂管

玻璃纤维增强塑料夹砂管简称玻璃钢管，是目前国内正在推广应用的新型复合材料管道。

它按生产成型工艺的不同分为三种：

往复式交叉缠绕夹砂管、连续缠绕夹砂管和离心浇铸夹砂管（HOBAS管）。

因工艺上的差异，三种玻璃钢夹砂管的技术特征、参数也有一些差异，可用于顶管施工的为往复式交叉缠绕夹砂管和离心浇铸夹砂管。

玻璃钢夹砂管的管壁结构是由多种结构和材料组成的复合材料，按其功能一般可分为三大层：

防腐防渗层、结构层和表面层。

防腐防渗层又分为内表面层和次内层，内表面层有高含量的树脂，其主要作用是防腐蚀和渗漏；次内层含一定量的短切纤维，也含较大比例的树脂，其作用是作为增强防腐防渗的功能。

结构层的作用主要是抵抗变形和承受荷载，是由连续纤维缠绕层和树脂砂浆组成。

表面层的主要功能是保护管道并防止老化，由抗老化添加剂和树脂组成。

接头可以采用F型连接形式，接头由纯玻璃钢前后端、钢套环、密封圈、遇水膨胀橡胶圈、减阻注浆孔、注浆减阻环行空间等组成。

这种接头的主要特点是防渗性好。

图2-6、图2-7和图2-8为双插口接头大样。

两道橡胶圈均采用遇水膨胀橡胶圈，有良好的密封防渗的作用，即使在有一定的偏转角的情况下仍能很好的起到防渗的作用。

能很方便的进行注浆减阻。

位于插口端的注浆孔以及注浆减阻环形空间，用于施工过程中的注浆减阻。

图2－6双插口接头（无内水压）

图2－7双插口接头（有内水压）

图2－8双插口接头（有内水压）

根据XX百科介绍，玻璃钢夹砂管以其优异的耐腐蚀性能水力性特点、轻质高强、输送流量大、安装方便、工期短和合投资低等优点,成为化工工业及排水工程的最佳选择。

主要具有以下性能和特点：

1优良的耐腐蚀性能

产品选用耐腐蚀极强的树脂,拥有极佳的机械性质与加工特性,在大部分酸、碱、盐、

海水、未处理的污水、腐蚀性土壤或地下水及众多化学物质的侵蚀。

2耐热耐寒性能好

在-30℃状态下,仍具有良好的韧性和极高的强度,可在-50℃－80℃的范围内长期

使用,采用特殊配方的树脂还可在110℃时使用。

3耐磨性能好

玻璃钢夹砂管的耐磨性能是非常好的,试验证明:

把含有大量泥浆、沙石的水,装入管子中进行旋转磨损影响对比试验。

经30万次旋转后,检测管子内壁的磨损深度如下:

用焦油和瓷油涂层的钢管为0.53mm；经表面硬化处理的钢管为0.48mm；玻璃钢夹砂管道为0.21mm,由此可以说明玻璃钢夹砂管的耐磨损性能十分强。

4保温性能优

由于玻璃钢产品的导热系数低,因此其保温性能特别好。

5固化后防污染性

在使用过程中不结垢、不生锈、不会被海洋或污水中的贝类、菌类等微生物玷污蛀附。

6比重小、重量轻

采用纤维缠绕生产的夹砂玻璃钢管,其比重在1.65－2．0,只有钢的1/4,但玻璃钢夹砂管的环向拉伸强度为180－300MPa,轴向拉伸强度为60－150MPa,近似合金钢。

因此,其比强度（强度/比重）是合金钢的2-3倍,这样它就可以按用户的不同要求,设计成满足各类承受内、外压力要求的管道。

对于相同管径的单重,玻璃钢夹砂管只有碳素钢管（钢板卷管）的1/2.5,铸铁管的1/3.5,预应力钢筋水泥管的1/8左右,因此运输安装十分方便。

7接口少,安装效率高

管道的长度一般为6-12m/根。

单根管道长,接口数量少,从而加快了安装速度,减少

故障概率,提高整条管线的安装质量。

8机械性能好、优良的绝缘性能

管道的拉伸强度低于钢,高于球墨铸铁管和混凝土管,而比强度大约是钢管的3倍、球墨铸铁管的10倍、混凝土管的25倍。

此外,它的导热系数只有钢管的1%,具有优良的绝缘性,适合使用于输电、电信线路密集区和多雷区。

9水力学性能优异、节省能耗

夹砂玻璃钢管具有光滑的内表面,适用于大口径（≥φ500mm）输水管道的特点,磨阻系数小,水力流体特性好,而且管径越大其优势越明显。

反之,在管道输送流量相同的情况下,工程上可以采用内径较小的夹砂玻璃钢管代替,从而降低了一次性的工程投入。

夹砂玻璃钢管道在输水过程中与其它的管材相比,可以大大减少压头损失,节省泵的功率和能源。

10使用寿命长，安全可靠

夹砂玻璃钢管设计安全系数高。

据实验室的模拟试验表明:

一般给水、排水夹砂玻璃钢管的寿命可达50年以上,是钢管和混凝土管的2倍。

对于腐蚀性较强的介质,其使用寿命远高于钢管等。

11运行维护费用低

由于玻璃钢产品本身具有很好的耐腐蚀性,不需要进行防锈、防污、绝缘、保温等措施和检修,对地埋管无需作阴极保护,可节约大量维护费用。

12工程综合效益好

综合效益是指由建设投资、安装维修费用、使用寿命、节能节钢等多种因素形成的长期性,玻璃钢管道的综合效益是可取的,特别是管径越大,其成本越低。

当进一步考虑埋入地下的管道可使用好几代,又无需年年检修,更可以发挥它优越的综合效益。

13管材单价较昂贵

由于目前玻璃钢夹砂管的生产成本投入较大，国内产品生产商不多，管材出厂价格比传统管材价格都要昂贵。

玻璃钢夹砂管顶管用于自来水工程时，须注明管内涂层采用食品级树脂。

离心浇铸管和套筒式接头的缠绕管端面平整，接头可不加木垫圈。

承插式接头的缠绕管，接头表面不平整，顶管时必须每个接头加木垫圈。

图2-9为施工现场使用的玻璃钢夹砂管。

图2－9玻璃钢夹砂管

3结构所受主要荷载

顶管结构上的作用可分为永久作用和可变作用两类。

永久作用主要包括管道结构自重、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；可变作用主要包括管道内水压力、地面堆载、地面车辆荷载、地下水压力、温度差作用和顶力作用。

3.1管道自重

管道结构的自重标准值通常可按下面简化公式计算：

Gk=γπD0t（3-1）

式中:

Gk——单位长度管道结构自重标准值（kN/m）

D0——管道内直径（m）；

γ——管材重度（kN/m3）；

t——管材厚度（m）

3.2管道竖向土压力

作用在管道上的竖向土压力，它不同于开槽式管道施工，由于开槽式管道上的土都是回填土，土是松的，所以计算时一般取全部土层高度。

一般情况下顶管管道埋深都比较深，最少管顶覆土均在4.5～5.0m以上，且顶管施工时，一般可认为没有对上部土层扰动过，可以按形成土拱的高度考虑计算。

目前国内外应用比较广泛且公认的主要有以下三种土拱理论。

第一种理论是原苏联学者普罗托季亚卡诺夫提出的计算模型，也叫“普氏理论”。

在一定的覆土高度条件下，管顶土层将形成“卸荷拱”，管顶承受的竖向土压力将取决于卸力土拱的高度。

管道上竖向土压力即是“卸荷拱”拱高h的土体重量。

卸荷拱计算简图如图3-1所示，管顶卸荷拱高h和拱跨Bt可按下式计算：

h=Bt/2tanφ（3-2）

Bt＝D1[1+tan（450-φ/2）]（3-3）

式中D1——管道的外径（m）；

φ——管顶土的内摩擦角（0）；

图3－1卸荷拱计算简图

采用卸荷拱计算竖向土荷载时，一般情况要满足两个条件，即tanφ≥0.3和管顶覆土厚度要大于或者等于两倍土拱高度h。

在满足了这两个条件的前提下，管道顶上的土荷载可以按h高的土柱考虑，且不考虑地面活荷载的影响。

管道竖向压力（kN/m）按下式计算：

Fsv.k＝γshD1（3-4）

式中，γs——土的重度（kN/m3）。

土拱高度h如果没有试验资料时，可以根据经验公式h=αpD1计算，式中αp为土质影响系数。

对圆形管道，当覆土为砂土时，可取1.31；可塑粘土时可0.93；硬塑粘土可取0.71。

从按土质不同对系数αp的变化，说明了土质对管顶覆土形成卸荷拱的拱跨和拱高的大小，对作用在管顶土压力的计算数据有着很大的影响。

第二种理论是美国学者马斯顿（Marston）在20世纪初提出的土压力理论和计算模型。

其基本理论就是管道上作用的土压力不等于管道本身宽度范围内上部土柱体的重量，而决定于管道上部土柱体与其两侧土体的相对竖向移动及移动的趋向。

也就是说当管道埋设后，如果管道上部土柱体的下沉量比管道两侧土体的下沉量大，则管道上作用的土压力要小于管道上部土柱体重量。

在顶管施工过程中，顶管机头比管道外径要宽出一些，由于管道两侧为不扰动原状土层，这时管道上土压力应按开槽宽度范围内回填土土体的重量并考虑其下沉过程中沟槽对其产生的反向的摩擦力，这种情况就是马斯顿“沟埋式”的埋管方式。

管道竖向压力按下式计算：

Fsv.k=Cj（γsD1-2C）D1（3-5）

式中，C——土的粘聚力（kN/m2）；

Cj——不开槽施工土压力系数。

从公式（3-5）可以看出，如果C值不同，管顶竖向压力都是不同的。

管线在穿越不同土层时，计算时候应该采用偏安全的数值，即所有土层C值的最小值。

第三种理论是美国学者太沙基提出的计算模型，该模型认为管体的受力条件类似与“沟埋式”埋管，当管顶覆盖土层厚度大于1.0倍管外径情况下，土层内形成天然的卸荷拱，作用在管道顶上的荷载可以按管顶形成土拱的高度土柱考虑，管顶覆土的变形比大于两侧的土体变形，管顶土体重量将通过剪力传递扩散给两侧土体。

目前国外大多数国家都采用这个模型，根据实际工程经验，计算结果比较接近实际。

我国《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332-2002）也采用太沙基计算公式。

由此管顶竖向土压力荷载可按下式计算：

（3-6）

（3-7）

（3-8）

式中：

Fsv.k——管顶竖向土压力标准值（kN/m）；

Bt——管顶上部土层压力传递至管顶处的影响计算宽度（m）；

Cj——不开槽施工土压力系数；

γs——土的重度（kN/m3）；

D1——管道的外径（m）；

φ——管顶土的内摩擦角（0）；

C——土的粘聚力（kN/m2），一般取地质报告中的最小值；

HS——管顶至原状土地面的覆土深度（m）；

kaμ——土的主动土压力系数和内摩擦系数的乘积，一般粘性土取0.13，砂和砾

石取0.165。

太沙基土拱理论，因为它考虑土的内摩擦角φ和土的粘聚力C，比较符合顶管的实际情况，但是C值规范建议取低值，由于C值在土工实验时，离散性比较大，出于安全的考虑取低值。

竖向土压力荷载由于对计算管道的强度、变形和稳定有较大的影响，所以计算取值宜尽量按实际土层情况和土压力的力学指标来确定。

在设计计算中为方便计算，一般对上面公式作转换，即

Fsv.k=CjeγsiHsD1（3-9）

（3-10）

这样Cje值可以根据Hs/D1来确定

表3-1不开槽施工竖向土压力计算系数Cje

Hs/D1

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

7.5

8.0

Cje

0.94

0.87

0.81

0.76

0.71

0.66

0.66

0.62

0.58

0.55

0.49

当管顶覆土厚度较小时（小于或者等于1倍管外径）或者顶管覆土层为软弱土层，如淤泥时，管顶上部竖向土压力标准值一般取管道的土层厚度直接乘以土层的重度。

比较以上三种计算管顶竖向压力的理论，太沙基理论中认为土体处于极限平衡时，土的侧压力系数ka≈1.0，即当管顶覆土高度接近两倍卸力拱高度，此时公式（3-8）中1-exp（-2kaμHs/Bt）的影响已较小，如果忽略不计，太沙基计算模型和普氏理论计算模型的计算结果可以协调一致；在马斯顿理论公式中，当C=0时，它与太沙基理论公式协调一致，仅仅上部土层压力传递至管顶处的影响宽度不一致。

马斯顿理论同时也可以运用在开槽的管道施工。

3.3管道侧向土压力

管侧水平土压力，一般是按作用在管中心均匀分布的主动土压力考虑。

当管道处于地下水位以上时，侧向土压力标准值可按下式计算主动土压力：

Fh,k=（Fsv,k+γsiD1/2）Ka-2C

（3-11）

式中：

Fh,k——侧向土压力标准值（kN/m2）

Ka——主动土压力系数，即tg2（450-2/φ）

设计时上式可简化成：

Fh,k=K0（Fsv,k/D1+γsiD1）（3-12）

其中K0为土侧压力系数；考虑管壁与土层间一般都做泥浆套处理，取K0＝0.5计算。

当管道处于地下水位以下时，侧向水土压力标准值一般采用水土分算，土的侧向压力可按上式计算，重度采用有效重度；地下水压力按静水压力计算，水的重度值取10kN/m3。

可变作用主要有管道的内水压力、地面堆载和地面车辆传递到管顶的作用，同样还有温度差作用。

一般情况下，由于顶管埋深较深，地面堆载和地面车辆作用对管道影响不大。

在计算过程中，地面堆载和地面车辆作用可以不同时考虑，可取其中最大值。

顶

管的温度差作用主要是指运行期间输送的水体温度与地下土体的温度差。

实际上，这个温度差是不大的，而且顶管轴线不会保持很直，总会存在有一点弯曲，曲线就可以释放温度应力，因此，温度差作用对顶管的影响不大。

管道荷载作用示意图如图3-2所示。

3.4顶进过程中管道受到的纵向顶力

顶管在推进过程中，主要是靠纵向的顶力作用。

理想状态下纵向顶力的合力中心点和管道的中心点应成一直线，如图3-3所示，但是在实际施工的过程中，往往很难做到。

顶力作用在管道上总会有偏心，出现大偏心的情况比较多。

比如顶管机头在顶进过程中会上升和下降，标高难以保持平行，导致管道中心和顶力中心出现偏心；管道接头变形不同，也会使顶力发生偏心。

顶管受到的纵向顶力是由工作井里面千斤顶作用在后座墙产生的，通过U型顶铁传递到管道上去。

顶力的计算将在第四章里面详细介绍。

图3－2管道荷载用示意图

图3－3顶进管道理想纵向顶力作用示意图

4结构主要构造

4.1顶管隧道防水设计

4.1.1防水设计原则

按照地下工程防水技术规范的相关要求，结合工程实际情况，设计提出以防为主、刚柔并济、因地制宜、综合治理’的防水原则!

采用高精度钢模制作高精度管节，以管节混凝土自防水为基础#以接缝防水为重点，确保工程整体防水效果；同时，注重钢筋混凝土结构耐久性的设计，以满足结构使用寿命100年的设计要求。

4.1.2管节接口防水设计

鉴于本隧道顶管段均为直线段，且周边无腐蚀性介质，在保证接头防水质量的前提下，从