非開挖施工技術(shù)在電力施工中的應(yīng)用

孫曉軍 盛潛

摘要：目前在城市建成區(qū)進(jìn)行架空線入地施工，確保最小破壞和最大保護(hù)環(huán)境的目的，非開挖施工技術(shù)勢在必行，本文結(jié)合威海市環(huán)山路道路改建電力電纜遷改施工實(shí)踐，分析了非開挖技術(shù)特點(diǎn)、工藝流程、施工設(shè)備、管材焊接及施工節(jié)點(diǎn)，總結(jié)了非開挖施工技術(shù)中應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞：非開挖施工技術(shù);電力施工;應(yīng)用

1背景

與其它電力組塔架線、變電設(shè)備安裝技術(shù)相比，非開挖施工技術(shù)在市、縣級城市應(yīng)用較晚。在近10年來，非開挖施工技術(shù)無論在科技設(shè)備上，還是在工藝方法上，取得實(shí)質(zhì)性發(fā)展。該技術(shù)是城區(qū)架空線入地改造電纜施工的一種主要手段，采用非開挖施工是最優(yōu)方案。不開挖地面，就能在城市道路、公路、鐵路、河流、建筑物底下穿過，既能做到破壞最小、又是一種安全有效保護(hù)環(huán)境的施工技術(shù)。

2技術(shù)特點(diǎn)

2.1非開挖施工無需進(jìn)行路面、地面挖掘，電纜管溝上部土層不進(jìn)行憂動，管道的管節(jié)由于焊接牢固不易產(chǎn)生段差變形，管道壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電纜溝開挖敷設(shè)的管材。

2.2在建筑物下采用非開挖施工不僅能減少拆遷費(fèi)用，還能縮短管材長度，有很大社會效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3工藝流程

3.1施工前技術(shù)準(zhǔn)備

3.1.1施工班組施工前搜集相關(guān)部門提供的工程現(xiàn)場地下管網(wǎng)檔案，組織人員進(jìn)行地下管線現(xiàn)狀勘查，并對現(xiàn)場地下網(wǎng)線進(jìn)行復(fù)查，清晰明了地下各種管線和其他設(shè)施的分布及埋深，為導(dǎo)向孔軌跡提供準(zhǔn)確的計(jì)算依據(jù)。

3.1.2地形地貌測量

依據(jù)地方市政部門批復(fù)的路由，按施工區(qū)城地形及路徑劃定出鉆孔軸線，沿軸線的地面走向標(biāo)定地表有效標(biāo)定點(diǎn)的距離和方位以及各個標(biāo)定點(diǎn)的地面標(biāo)高（或高差），為導(dǎo)向孔施工時地面跟蹤監(jiān)測提供準(zhǔn)確依據(jù)。

3.1.3現(xiàn)場地質(zhì)勘查

掌握鈷孔工作區(qū)地層特征，為成孔工藝提供鉆探參數(shù)。

3.1.4設(shè)計(jì)理論導(dǎo)向參數(shù)表

畫出施工敷管路由圖及軌跡斷面圖，將以上勘查結(jié)果落實(shí)在施工圖，編制施工方案。

3.2施工場地準(zhǔn)備

3.2.1作業(yè)工作坑

根據(jù)施工方案要求開挖起點(diǎn)作業(yè)坑及下管作業(yè)坑，并做好作業(yè)坑的安全支護(hù)和降水工作，確保作業(yè)人員、機(jī)械具備工作條件。

3.2.2機(jī)械進(jìn)場施工

在汽車和吊車的幫助下，把施工機(jī)械就位;如需臨時占用道路，在吊裝現(xiàn)場須臨時設(shè)好路障等安全設(shè)施;鉆機(jī)、動力站和其他機(jī)具就位要充分利用好現(xiàn)場空間、合理布局;安裝鉆機(jī)的地基必須堅(jiān)實(shí)、平整，如地基松軟必須進(jìn)行加固后才能安裝鉆機(jī)，鉆機(jī)安裝在起點(diǎn)處，調(diào)整角度、固定鉆機(jī);連接動力站，連接泵站。

3.2.3導(dǎo)航儀器標(biāo)定

將探頭裝入導(dǎo)向鉆探頭盒中，將導(dǎo)向鉆頭放置在無其他信號干擾的場地內(nèi)，打開導(dǎo)航儀，檢查導(dǎo)航儀工作情況并進(jìn)行標(biāo)定。

3.3施工步驟

3.3.1導(dǎo)向孔施工

（1）檢查：將導(dǎo)向鉆頭安裝連接，檢查探頭發(fā)射的各個參數(shù)是否正常、探頭電池容量是否足夠。

（2）開孔：為保證入射角的準(zhǔn)確和穩(wěn)定，開孔時須保持連續(xù)鉆進(jìn)至少2.5m，作業(yè)時保持低鉆速、小泵量、慢進(jìn)尺。

（3）造斜鉆進(jìn)：調(diào)整鉆頭工具面向角至需要角度，鉆機(jī)頂進(jìn)形成造斜段，導(dǎo)航儀跟蹤監(jiān)控鉆頭仰角的變化，根據(jù)不同的地質(zhì)，頂進(jìn)結(jié)合鉆進(jìn)，勿使仰角的變化超過鉆桿的最小曲率半徑。

（4）保直鈷進(jìn)：鉆機(jī)勻速回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，給進(jìn)速度盡量快，使導(dǎo)向孔直線段更平直。

（5）設(shè)計(jì)導(dǎo)向鉆進(jìn)參數(shù)表。

3.3.2回拉擴(kuò)孔

（1）孔徑設(shè)計(jì)：根據(jù)敷設(shè)管道的直徑和根數(shù)計(jì)算需要成孔的最小直徑，既不能過大，也不可過小，成孔直徑過大，敷設(shè)管道周圍土層坍塌易造成路面下陷，成孔直徑過小，會使拉管阻力增大，引起脫管或管道變形。

（2）分級擴(kuò)孔：各級擴(kuò)孔分別為一級Φ200mm、二級Φ250mm、三級Φ300mm、四級Φ400mm、五級Φ500mm等。根據(jù)設(shè)計(jì)的成孔直徑，由小到大分級擴(kuò)孔，直至擴(kuò)到工藝要求的孔徑。

（3）孔壁加固：擴(kuò)孔的同時通過擴(kuò)孔鉆頭向孔中注入泥漿，泥漿的濃度根據(jù)不同的土層條件來配制。泥漿滲透到孔壁中，通過擴(kuò)孔鉆頭的擠壓和磨擦，起到對孔壁的維護(hù)和穩(wěn)定作用。

（4）回拉敷管：拉管過程中的回拉力要克服管道與孔壁摩擦力，成孔的質(zhì)量與導(dǎo)向孔的曲線形狀以及擴(kuò)孔工藝有著密切關(guān)系，正常情況下敷設(shè)CPVC或PE管的回拉力不應(yīng)超過5kN，拉力過大會造成管材斷裂或變形。

4施工設(shè)備

非開挖施工主要設(shè)備由以下四部分組成。

（1）導(dǎo)航系統(tǒng)：作用在鉆進(jìn)過程中對鉆頭進(jìn)行定位，以確定鉆頭的傾斜角度和鉆進(jìn)方向。由發(fā)射器、接收器、控制臺、搖控顯示器、電源等組成。包含有軟件系統(tǒng)的導(dǎo)航部分，不僅能繪制施工圖，還能對工程進(jìn)行評價(jià)、分析、實(shí)時記錄設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、打印施工資料等。目前雷達(dá)導(dǎo)航的非開挖高端技術(shù)和計(jì)算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)已被普遍使用。

（2）主機(jī)部分：由發(fā)動機(jī)、液壓系統(tǒng)、機(jī)載泥漿泵、動力鉗、鉆桿及其裝卸系統(tǒng)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。它用于提供鉆進(jìn)、回旋的動力以及對鉆進(jìn)的控制。目前，國產(chǎn)的非開挖機(jī)在鉆頭100r/min的轉(zhuǎn)速下，扭矩已達(dá)15～20kNm。

（3）鉆具部分：由鉆頭、回?cái)U(kuò)鉆頭、鉆桿等組成。施工需要不同和地質(zhì)的差異要選用不同的鉆頭。非開挖工程使用的鉆桿與地質(zhì)勘探的鉆桿有所區(qū)別，有很大的彈性、韌性和抗扭強(qiáng)度、耐磨損。鉆具在航道鉆通以后，還要對通道回?cái)U(kuò)和牽引管線，方便電纜施工。

（4）泥漿攪拌系統(tǒng)：能增加鉆頭的潤滑作用，降低鉆進(jìn)阻力和鉆頭的工作溫度，提高管壁的強(qiáng)度等。泥漿還減小鈷頭磨損、軟化地層、易于鉆進(jìn)以及利用泥漿的的流動性和粘結(jié)力使鉆孔產(chǎn)生的巖粒、砂粒處于懸浮狀態(tài)，以利于護(hù)壁和清孔，由泥漿罐和高壓輸送泵及高壓連接管構(gòu)成。該技術(shù)可用來鋪設(shè)直徑40mm至2500mm的各種地下管線，距離可達(dá)十幾米至幾千米。直徑2.5m的非開挖管線足足勝過常規(guī)的電纜隧道，在老城城網(wǎng)升壓改造工程中得到充分利用。該項(xiàng)技術(shù)與傳統(tǒng)的“挖槽埋管法”相比，具有不破壞環(huán)境、不影響交通、施工精度高、施工安全性好、周期性短、成本低、社會經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)。

5管材粘接及安裝

（1）注意使用PVC管材必須提前24小時把管材連接部位粘接好，以保證接頭的抗拉強(qiáng)度。

（2）施工下管作業(yè)時，要結(jié)合不同材質(zhì)的特點(diǎn)做成斜坡，防止坑下管角度過大折斷管材。

（3）分動器安裝之前要仔細(xì)檢查管材和鉆桿的連接，防止拉管過程中出現(xiàn)卡鉆，拉管時孔中要注滿泥漿或水，以減小拉管阻力。

6施工時應(yīng)注意的問題

6.1工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件

因沿管線土層可能變化頻繁，在非開挖技術(shù)施工前必須了解土層的變化情況，所以要經(jīng)過回填土地段，需要提前加固處理，以防非開挖技術(shù)施工后地表有過大的沉降。

6.2有毒氣體的檢測與防護(hù)

因非開挖技術(shù)施工的地層很大程度會通過淤泥層，腐爛物、植物體會在地下形成有毒氣體，危害施工人員的健康和生命，所以有人員在非開挖技術(shù)內(nèi)操作的情況下，需要定時監(jiān)測管內(nèi)有毒氣體含量，采用通風(fēng)裝置予以解決。

6.3超前探查地下管線

盡管先進(jìn)的非開挖技術(shù)設(shè)備具有在施工時探查前進(jìn)路線上遠(yuǎn)距離管線的能力，但是施工前查明地下管線仍是必須開展的，這對于保證通訊、電力、上水、排水、煤氣等其它管線安全運(yùn)營，確保公眾正常生活仍有必要。

6.4穿越建筑物時對基礎(chǔ)的探查

非開挖技術(shù)在建筑物基礎(chǔ)下施工時，需要明確施工路線上所遇到的基礎(chǔ)類型，對于部分基礎(chǔ)非開挖技術(shù)頂進(jìn)前可采取托換、加固措施。

6.5頂進(jìn)計(jì)算

頂進(jìn)計(jì)算：其一包括準(zhǔn)確計(jì)算頂進(jìn)推力，根據(jù)計(jì)算結(jié)果選定相應(yīng)的油缸類型和確定中繼間的分布：其二是工作井設(shè)計(jì)，根據(jù)計(jì)算得到的最大頂力、提出工作井的加固方案。

7結(jié)論

鑒于以上非開挖技術(shù)的技術(shù)分析，我認(rèn)為在城市建成區(qū)電力纜施工采用非開挖技術(shù)，從技術(shù)上講是完全可行的，從社會效益與經(jīng)濟(jì)效益上來講是巨大的。

參考文獻(xiàn)：

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