對非開挖敷設電纜輸電線路的小結
摘 要
在電纜輸電線路中，傳統(tǒng)的敷設方式需對地面“開腸破肚”，最后再進行“拉鏈修復”，對地面的交通與環(huán)境的影響極大，同時會給人們的工作和生活帶來諸多不便；當今，電力線路纜化已成為時代發(fā)展的趨勢，而敷設條件卻日趨苛刻，當不具備開挖條件而又必須敷設電纜時，需采用非開挖技術才能解決相關問題——本文就此進行小結……
1 概述
在電纜輸電線路中，傳統(tǒng)的敷設方式為 在地面開挖溝槽)南網(wǎng)及國網(wǎng)配網(wǎng)典設中列出了直埋、排管、電纜溝、電纜隧道等方式),電纜埋設完成后，再進行土方回填，這些敷設方式需對地面“開腸破肚”，最后進行“拉鏈修復”，對地面的交通與環(huán)境的影響極大、協(xié)調也比較困難，同時會給人們的工作和生活帶來諸多不便。
電纜線路普遍應用于城區(qū)電力建設中，隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，電力線路纜化已成為時代發(fā)展的趨勢，而敷設條件卻日趨苛刻，當不具備開挖條件而又必須敷設電纜時(如:電纜需穿過重要道路、鐵路、河流、文物古跡區(qū)及生態(tài)敏感區(qū)、廣場、綠地、某些重要建筑物等)，需采用非開挖敷設電纜的技術才能解決相關問題。
2 非開挖技術的發(fā)展及特點
2.1 非開挖技術的發(fā)展及應用
非開挖技術自上世紀80年代從歐美國家傳人我國，隨著我國城鎮(zhèn)化規(guī)模和水平的提高，各類地下管線建設需求量日益增長，近年來我國非開挖技術每年以超過40%的速度快速發(fā)展，并且在少量科技研發(fā)和個別種類產(chǎn)品上已居世界領先水平(如:非開挖水平定向鉆機現(xiàn)已大量出口)。目前，發(fā)達國家采用非開挖技術進行地下管線施工的工程量比例已超過18%，而我國還不到5%，傳統(tǒng)開挖施工技術仍占主導，隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，非開挖技術將會更加廣泛地應用于工程。
2.2 非開挖技術的概念及特點
非開挖技術是指利用巖土鉆、掘進等技術手段，在最少開挖量或不開挖的條件下，以最小環(huán)境干擾，快速鋪設、更換或修復各種地下管線的施工技術。作為一種特殊的施工技術，非開挖技術具有一些開挖技術所不具備的特點和優(yōu)勢。
非開挖技術的特點：
?、俨挥绊懙孛嫔系氖褂霉δ埽捍┻^公路、鐵路、機場等可不阻斷交通；
?、趯Νh(huán)境影響?。涸诘叵戮蜻M，減少了大量工程土方的堆放，具有較好的環(huán)境效益；
?、蹖χ車馏w擾動小，減少了土體變形沉降的可能性：不用對地面進行開挖，一般不會擾動鋪設管道上部的土層，進而大大降低了土體變形沉降風險；
④節(jié)約建設成本：減少了地面開挖、恢復的工程量，進一步縮短了工期，在一定程度上節(jié)約了建設成本；
?、葸m用范圍廣：在電力、通信、給排水、石油、燃氣等管道的敷設中都可使用。
2.3 常用的非開挖技術
非開挖鋪設管線的施工方法分類較多，按用途可分為管線敷設、管線更換和管線修復三大類，如下表所示：
3 電力工程中的非開挖技術
3.1 技術規(guī)程及參考標準
電力工程中，城市電纜敷設等情況常用到非開挖技術，現(xiàn)行主要技術規(guī)程及參考標準如下：
(1)《管線定向鉆進技術規(guī)范》(DG/TJ 08-2075-2010);
(2)《頂管工程施工規(guī)程》(DG∕TJ 08-2049-2016);
(3)《水平定向鉆法管道穿越工程技術規(guī)程》(CECS382：2014);
(4)《水平定向鉆進技術規(guī)程》(非開挖行業(yè)標準 2016版);
(5)國家電網(wǎng)公司企業(yè)標準《定向鉆進敷設電力電纜管道工程標準 第1部分：設計技術規(guī)范》(Q/GDW 1797.1-2013);
(6)國家電網(wǎng)公司企業(yè)標準《定向鉆進敷設電力電纜管道工程標準 第2部分：施工及驗收規(guī)范》(Q/GDW 1797.2-2013);
(7)國家電網(wǎng)公司企業(yè)標準《非開挖電力電纜穿管敷設工藝導則》（Q/GDW 11328-2014);
(8)上海市電力公司企業(yè)標準《水平定向鉆進鋪設電力管道工程技術規(guī)程》(Q/SDJ 1013-2004);
(9)福建省工程建設地方標準《水平定向鉆進管線鋪設工程技術規(guī)范》(DBJ 13-102-2008)。
3.2 相關典型設計
《國家電網(wǎng)公司配電網(wǎng)工程典型設計 10kV電纜分冊》（2016年版）B-2子模塊收錄了非開挖拉管（常采用導向鉆進法）和頂管法，推薦截面分別為0.8~1.0m及1.2、1.5、2.2、2.4、2.6m不等；另外，《國網(wǎng)浙江省電力公司標準化設計電纜分冊》B-2-1模塊中，非開挖拉管推薦截面還囊括了0.2~0.7m不等。
導向鉆進法
《南方電網(wǎng)公司10kV標準設計 10kV電纜線路》排管模塊中，在開挖施工無法進行或不允許開挖施工的場合(如:穿越河流，湖泊，重要交通干線，重要建筑物的地下管線),列舉了采用頂管的敷設方式。
在以上方式中，導向鉆進法和頂管法（前者一般適用于直徑不大于1000mm的截面；后者一般適用于較大截面）憑借其適用性強、經(jīng)濟性好、實施效率高及環(huán)保性突出等優(yōu)勢常用于電纜線路中。
3.3 導向鉆進法
導向鉆進法，是一種采用導向鉆進技術，先鉆一個小口徑的先導孔，隨后邊擴孔邊回拉鋪設地下管線的方法，其主要施工環(huán)節(jié)包括鉆導向孔、擴孔、拉管、灌漿等環(huán)節(jié)。
其主要特點為：可根據(jù)預先設計好的鋪管線路驅動裝有契形鉆頭的鉆桿從地面鉆入，地面儀器接收由地下鉆頭內傳送器發(fā)出的信息，控制鉆頭按照預定的方向繞過地下障礙物直達目的地（下圖第一步），然后卸下鉆頭換裝適當尺寸和特殊類型的回程擴大器，使之能夠在拉回鉆桿的同時將鉆孔擴大至所需直徑（下圖第二步），并將需要鋪裝的管線同時返程牽回鉆孔入口處（下圖第三步）。在整個工作中，特別的混合機組提供的鉆孔混合液不斷地從鉆頭的鉆口嘴噴出，用以潤滑鉆頭，鉆桿和加固鉆道，以提高整個工程的工作效率。
導向鉆進法適用于水平螺旋鉆進鋪設小直徑、大坡度和高精度的管道，而城市鬧市區(qū)的地下管線非常密集，且道路一般不允許開挖，在這種情況下，電力通道中的排管敷設采用該法穿越開挖不便的地段效果是非常理想的。
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導向鉆進&定向鉆進:
它們之間并沒有嚴格的界限，基本原理也大致相同，主要是“大小的區(qū)別”，通常把小型定向鉆進（鋪設小直徑、長度較短的管線）稱之為“導向鉆進”，而將大中型定向鉆進稱之為“定向鉆進”，對于重型工程，直徑較大（大于1m）的管線施工則屬于“定向鉆進”這一范疇。
水平定向鉆進:
有時我們還會碰到“水平定向鉆進”這種說法，"水平"是相對于"垂直"而言的，應該理解為既包括水平面上的水平，也包括"導向鉆進"中的總體"水平"。
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3.4 頂管法
頂管法實質是將所要頂進的管道在主頂液壓(或其他機械)外力的作用下，由始發(fā)井(工作井)出發(fā)，頂進至目標井(接收井)的施工方法?；静僮髁鞒虨椋合仍诠艿酪欢送诠ぷ骶诠ぷ骶畠?，按管道設計位置，根據(jù)管道的外徑尺寸在地層內橫向挖土洞，邊挖土，邊用千斤頂?shù)仍O備將管節(jié)逐段頂入土洞內，反復操作，直到頂?shù)浇邮站疄橹埂ｍ敼苁┕ぜ夹g有效解決了管道在敷設過程中對周圍道路交通的破壞，以及管道埋設引起的交通堵塞等問題，另外，頂管施工在環(huán)境保護以及土層的穩(wěn)定等方面也具有顯著優(yōu)勢。目前，頂管施工技術已經(jīng)廣泛應用于人口繁多、交通密集、建筑物密布、地下管線復雜的城市中，其憑借較高的經(jīng)濟性、高效率以及對環(huán)境的保護等優(yōu)勢廣泛應用于電力工程中。
頂管施工技術具有多種分類方式，根據(jù)不同的掘進作業(yè)方式可將其劃分為擠壓式、機械式、手掘式以及半機械式四種不同的類型;按照頂進管子的曲直可以將頂管施工技術分為曲線頂管和直線頂管兩種類型;根據(jù)接收坑和工作坑之間距離的大小可以將其分為普通頂管和長距離頂管（以300m為界）兩種類型。目前頂管在城市內主要用于穿越障礙和過路施工，采用直線頂進的普通距離頂管，一般不超過100米。但如遇大面積的砂層，頂管就無法正常施工，容易造成跑偏和卡管現(xiàn)象，需采取超前注入玻璃水等固砂措施，所以也具有一定的局限性。
頂管施工時，一要注意防止地面的沉降或隆起，在頂管施工沿線按一定間距布設沉降觀測點，及時測量監(jiān)測頂管頂進施工期間的地面沉降量；二為避免開挖端面的取土過多或過少造成地面的沉降或隆起問題，壓漿時要控制好壓力，平衡“泥漿套”以上土體的壓力；三要嚴格控制管道接口的密封質量，以防止?jié)B漏。
3.5 電纜敷設采用非開挖技術的注意事項
(1)超前檢測地下的管線
即使非開挖的手段已經(jīng)相當?shù)目茖W，可以在施工的過程中檢測出管線情況，但是不能確保萬無一失，故應該在施工前仔細研究、調查清楚地下管線的設置狀況。
(2)全面考慮當?shù)氐墓こ膛c水文地質情況
沿著管線的土層由于特殊原因發(fā)生變化的頻率極高，所以一定要在進行非開挖施工之前了解將要施工土層的變化狀況，如穿越路徑上存在大而積或直徑較大的堅硬巖石(因巖石堅硬，導向鉆頭難以穿越)以及流動性較強的砂土(因流動性太大，無法固孔)，則該方法將難以實施，此時應考慮采用特殊鉆頭、更換穿越位置或另想其他方法。另外，在施工前期，需要預先對施工地段進行夯實加固，這樣是為了避免在進行非開挖施工的過程中地層表而下沉深度過大造成的不可預計的損失。
(3)檢查有毒的氣體以及進行人員的防護措施
非開挖技術在施工的過程中，常常會通過淤泥層。淤泥層中的植物、動物等在腐爛之后會有不少的有毒氣體產(chǎn)生，會直接危害到工作人員的身體健康甚至于生命，故在非開挖施工中有工作人員在其中操作時，一定要將管道內的有毒氣體含量控制在一定范圍內，要有定時的監(jiān)控以及良好的通風設備。
(4)施工前應做好施工組織設計
非開挖技術是一項具有一定風險的施工方法，影響因素較多，施工前，施工單位應做好施工組織設計，針對施工中可能出現(xiàn)的偏鉆、掉鉆、卡鉆、涌水、涌砂等情況作好預案，以便合理應對。
總而言之，非開挖的施工技術是一種新型的施工技術，適用于不便開挖或無法開挖的非巖石及流砂的地質場所。由于隱蔽施工，對工作人員的要求很高，對施工進行過程中質量的控制難度非常大。在施工的整個過程中，一定要嚴格地按照施工中用到的導向工藝，高標準、嚴格地執(zhí)行設計出來的鉆進軌道，在此基礎上，尚需要嚴格地保證其他各項工作的質量并做好在操作過程中的全程監(jiān)控。
4 結語
非開挖技術是未來地下管線敷設工程施工的必然發(fā)展趨勢，在電力工程的管線鋪設中，采用非開挖技術能夠起到安全、經(jīng)濟、高效的施工效果，對解決電力線路走廊與城市建設用地矛盾和電力電纜與道路交通的矛盾，具有開挖技術所不可比擬的優(yōu)越性，非開挖技術在電力線路工程施工中具有里程碑的技術革新意義，在未來的電網(wǎng)建設中將具有廣闊的應用前景。
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