對(duì)非開挖敷設(shè)電纜輸電線路的小結(jié)
摘 要
在電纜輸電線路中，傳統(tǒng)的敷設(shè)方式需對(duì)地面“開腸破肚”，最后再進(jìn)行“拉鏈修復(fù)”，對(duì)地面的交通與環(huán)境的影響極大，同時(shí)會(huì)給人們的工作和生活帶來(lái)諸多不便；當(dāng)今，電力線路纜化已成為時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)，而敷設(shè)條件卻日趨苛刻，當(dāng)不具備開挖條件而又必須敷設(shè)電纜時(shí)，需采用非開挖技術(shù)才能解決相關(guān)問(wèn)題——本文就此進(jìn)行小結(jié)……
1 概述
在電纜輸電線路中，傳統(tǒng)的敷設(shè)方式為 在地面開挖溝槽)南網(wǎng)及國(guó)網(wǎng)配網(wǎng)典設(shè)中列出了直埋、排管、電纜溝、電纜隧道等方式),電纜埋設(shè)完成后，再進(jìn)行土方回填，這些敷設(shè)方式需對(duì)地面“開腸破肚”，最后進(jìn)行“拉鏈修復(fù)”，對(duì)地面的交通與環(huán)境的影響極大、協(xié)調(diào)也比較困難，同時(shí)會(huì)給人們的工作和生活帶來(lái)諸多不便。
電纜線路普遍應(yīng)用于城區(qū)電力建設(shè)中，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，電力線路纜化已成為時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)，而敷設(shè)條件卻日趨苛刻，當(dāng)不具備開挖條件而又必須敷設(shè)電纜時(shí)(如:電纜需穿過(guò)重要道路、鐵路、河流、文物古跡區(qū)及生態(tài)敏感區(qū)、廣場(chǎng)、綠地、某些重要建筑物等)，需采用非開挖敷設(shè)電纜的技術(shù)才能解決相關(guān)問(wèn)題。
2 非開挖技術(shù)的發(fā)展及特點(diǎn)
2.1 非開挖技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用
非開挖技術(shù)自上世紀(jì)80年代從歐美國(guó)家傳人我國(guó)，隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化規(guī)模和水平的提高，各類地下管線建設(shè)需求量日益增長(zhǎng)，近年來(lái)我國(guó)非開挖技術(shù)每年以超過(guò)40%的速度快速發(fā)展，并且在少量科技研發(fā)和個(gè)別種類產(chǎn)品上已居世界領(lǐng)先水平(如:非開挖水平定向鉆機(jī)現(xiàn)已大量出口)。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家采用非開挖技術(shù)進(jìn)行地下管線施工的工程量比例已超過(guò)18%，而我國(guó)還不到5%，傳統(tǒng)開挖施工技術(shù)仍占主導(dǎo)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，非開挖技術(shù)將會(huì)更加廣泛地應(yīng)用于工程。
2.2 非開挖技術(shù)的概念及特點(diǎn)
非開挖技術(shù)是指利用巖土鉆、掘進(jìn)等技術(shù)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(shè)、更換或修復(fù)各種地下管線的施工技術(shù)。作為一種特殊的施工技術(shù)，非開挖技術(shù)具有一些開挖技術(shù)所不具備的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。
非開挖技術(shù)的特點(diǎn)：
?、俨挥绊懙孛嫔系氖褂霉δ埽捍┻^(guò)公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)等可不阻斷交通；
?、趯?duì)環(huán)境影響小：在地下掘進(jìn)，減少了大量工程土方的堆放，具有較好的環(huán)境效益；
③對(duì)周圍土體擾動(dòng)小，減少了土體變形沉降的可能性：不用對(duì)地面進(jìn)行開挖，一般不會(huì)擾動(dòng)鋪設(shè)管道上部的土層，進(jìn)而大大降低了土體變形沉降風(fēng)險(xiǎn)；
?、芄?jié)約建設(shè)成本：減少了地面開挖、恢復(fù)的工程量，進(jìn)一步縮短了工期，在一定程度上節(jié)約了建設(shè)成本；
?、葸m用范圍廣：在電力、通信、給排水、石油、燃?xì)獾裙艿赖姆笤O(shè)中都可使用。
2.3 常用的非開挖技術(shù)
非開挖鋪設(shè)管線的施工方法分類較多，按用途可分為管線敷設(shè)、管線更換和管線修復(fù)三大類，如下表所示：
3 電力工程中的非開挖技術(shù)
3.1 技術(shù)規(guī)程及參考標(biāo)準(zhǔn)
電力工程中，城市電纜敷設(shè)等情況常用到非開挖技術(shù)，現(xiàn)行主要技術(shù)規(guī)程及參考標(biāo)準(zhǔn)如下：
(1)《管線定向鉆進(jìn)技術(shù)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(shù)規(guī)程》(CECS382：2014);
(4)《水平定向鉆進(jìn)技術(shù)規(guī)程》(非開挖行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 2016版);
(5)國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《定向鉆進(jìn)敷設(shè)電力電纜管道工程標(biāo)準(zhǔn) 第1部分：設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》(Q/GDW 1797.1-2013);
(6)國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《定向鉆進(jìn)敷設(shè)電力電纜管道工程標(biāo)準(zhǔn) 第2部分：施工及驗(yàn)收規(guī)范》(Q/GDW 1797.2-2013);
(7)國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《非開挖電力電纜穿管敷設(shè)工藝導(dǎo)則》（Q/GDW 11328-2014);
(8)上海市電力公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水平定向鉆進(jìn)鋪設(shè)電力管道工程技術(shù)規(guī)程》(Q/SDJ 1013-2004);
(9)福建省工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)《水平定向鉆進(jìn)管線鋪設(shè)工程技術(shù)規(guī)范》(DBJ 13-102-2008)。
3.2 相關(guān)典型設(shè)計(jì)
《國(guó)家電網(wǎng)公司配電網(wǎng)工程典型設(shè)計(jì) 10kV電纜分冊(cè)》（2016年版）B-2子模塊收錄了非開挖拉管（常采用導(dǎo)向鉆進(jìn)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(guó)網(wǎng)浙江省電力公司標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)電纜分冊(cè)》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(dǎo)向鉆進(jìn)法
《南方電網(wǎng)公司10kV標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì) 10kV電纜線路》排管模塊中，在開挖施工無(wú)法進(jìn)行或不允許開挖施工的場(chǎng)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(shè)方式。
在以上方式中，導(dǎo)向鉆進(jìn)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(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好、實(shí)施效率高及環(huán)保性突出等優(yōu)勢(shì)常用于電纜線路中。
3.3 導(dǎo)向鉆進(jìn)法
導(dǎo)向鉆進(jìn)法，是一種采用導(dǎo)向鉆進(jìn)技術(shù)，先鉆一個(gè)小口徑的先導(dǎo)孔，隨后邊擴(kuò)孔邊回拉鋪設(shè)地下管線的方法，其主要施工環(huán)節(jié)包括鉆導(dǎo)向孔、擴(kuò)孔、拉管、灌漿等環(huán)節(jié)。
其主要特點(diǎn)為：可根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)好的鋪管線路驅(qū)動(dòng)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(nèi)傳送器發(fā)出的信息，控制鉆頭按照預(yù)定的方向繞過(guò)地下障礙物直達(dá)目的地（下圖第一步），然后卸下鉆頭換裝適當(dāng)尺寸和特殊類型的回程擴(kuò)大器，使之能夠在拉回鉆桿的同時(shí)將鉆孔擴(kuò)大至所需直徑（下圖第二步），并將需要鋪裝的管線同時(shí)返程牽回鉆孔入口處（下圖第三步）。在整個(gè)工作中，特別的混合機(jī)組提供的鉆孔混合液不斷地從鉆頭的鉆口嘴噴出，用以潤(rùn)滑鉆頭，鉆桿和加固鉆道，以提高整個(gè)工程的工作效率。
導(dǎo)向鉆進(jìn)法適用于水平螺旋鉆進(jìn)鋪設(shè)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(shè)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(dǎo)向鉆進(jìn)&定向鉆進(jìn):
它們之間并沒(méi)有嚴(yán)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(jìn)（鋪設(shè)小直徑、長(zhǎng)度較短的管線）稱之為“導(dǎo)向鉆進(jìn)”，而將大中型定向鉆進(jìn)稱之為“定向鉆進(jìn)”，對(duì)于重型工程，直徑較大（大于1m）的管線施工則屬于“定向鉆進(jìn)”這一范疇。
水平定向鉆進(jìn):
有時(shí)我們還會(huì)碰到“水平定向鉆進(jìn)”這種說(shuō)法，"水平"是相對(duì)于"垂直"而言的，應(yīng)該理解為既包括水平面上的水平，也包括"導(dǎo)向鉆進(jìn)"中的總體"水平"。
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3.4 頂管法
頂管法實(shí)質(zhì)是將所要頂進(jìn)的管道在主頂液壓(或其他機(jī)械)外力的作用下，由始發(fā)井(工作井)出發(fā)，頂進(jìn)至目標(biāo)井(接收井)的施工方法。基本操作流程為：先在管道一端挖工作井，在工作井內(nèi)，按管道設(shè)計(jì)位置，根據(jù)管道的外徑尺寸在地層內(nèi)橫向挖土洞，邊挖土，邊用千斤頂?shù)仍O(shè)備將管節(jié)逐段頂入土洞內(nèi)，反復(fù)操作，直到頂?shù)浇邮站疄橹?。頂管施工技術(shù)有效解決了管道在敷設(shè)過(guò)程中對(duì)周圍道路交通的破壞，以及管道埋設(shè)引起的交通堵塞等問(wèn)題，另外，頂管施工在環(huán)境保護(hù)以及土層的穩(wěn)定等方面也具有顯著優(yōu)勢(shì)。目前，頂管施工技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人口繁多、交通密集、建筑物密布、地下管線復(fù)雜的城市中，其憑借較高的經(jīng)濟(jì)性、高效率以及對(duì)環(huán)境的保護(hù)等優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于電力工程中。
頂管施工技術(shù)具有多種分類方式，根據(jù)不同的掘進(jìn)作業(yè)方式可將其劃分為擠壓式、機(jī)械式、手掘式以及半機(jī)械式四種不同的類型;按照頂進(jìn)管子的曲直可以將頂管施工技術(shù)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(zhǎng)距離頂管（以300m為界）兩種類型。目前頂管在城市內(nèi)主要用于穿越障礙和過(guò)路施工，采用直線頂進(jìn)的普通距離頂管，一般不超過(guò)100米。但如遇大面積的砂層，頂管就無(wú)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(shí)，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(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，及時(shí)測(cè)量監(jiān)測(cè)頂管頂進(jìn)施工期間的地面沉降量；二為避免開挖端面的取土過(guò)多或過(guò)少造成地面的沉降或隆起問(wèn)題，壓漿時(shí)要控制好壓力，平衡“泥漿套”以上土體的壓力；三要嚴(yán)格控制管道接口的密封質(zhì)量，以防止?jié)B漏。
3.5 電纜敷設(shè)采用非開挖技術(shù)的注意事項(xiàng)
(1)超前檢測(cè)地下的管線
即使非開挖的手段已經(jīng)相當(dāng)?shù)目茖W(xué)，可以在施工的過(guò)程中檢測(cè)出管線情況，但是不能確保萬(wàn)無(wú)一失，故應(yīng)該在施工前仔細(xì)研究、調(diào)查清楚地下管線的設(shè)置狀況。
(2)全面考慮當(dāng)?shù)氐墓こ膛c水文地質(zhì)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(jìn)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(jiān)硬巖石(因巖石堅(jiān)硬，導(dǎo)向鉆頭難以穿越)以及流動(dòng)性較強(qiáng)的砂土(因流動(dòng)性太大，無(wú)法固孔)，則該方法將難以實(shí)施，此時(shí)應(yīng)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(yù)先對(duì)施工地段進(jìn)行夯實(shí)加固，這樣是為了避免在進(jìn)行非開挖施工的過(guò)程中地層表而下沉深度過(guò)大造成的不可預(yù)計(jì)的損失。
(3)檢查有毒的氣體以及進(jìn)行人員的防護(hù)措施
非開挖技術(shù)在施工的過(guò)程中，常常會(huì)通過(guò)淤泥層。淤泥層中的植物、動(dòng)物等在腐爛之后會(huì)有不少的有毒氣體產(chǎn)生，會(huì)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(shí)，一定要將管道內(nèi)的有毒氣體含量控制在一定范圍內(nèi)，要有定時(shí)的監(jiān)控以及良好的通風(fēng)設(shè)備。
(4)施工前應(yīng)做好施工組織設(shè)計(jì)
非開挖技術(shù)是一項(xiàng)具有一定風(fēng)險(xiǎn)的施工方法，影響因素較多，施工前，施工單位應(yīng)做好施工組織設(shè)計(jì)，針對(duì)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(yù)案，以便合理應(yīng)對(duì)。
總而言之，非開挖的施工技術(shù)是一種新型的施工技術(shù)，適用于不便開挖或無(wú)法開挖的非巖石及流砂的地質(zhì)場(chǎng)所。由于隱蔽施工，對(duì)工作人員的要求很高，對(duì)施工進(jìn)行過(guò)程中質(zhì)量的控制難度非常大。在施工的整個(gè)過(guò)程中，一定要嚴(yán)格地按照施工中用到的導(dǎo)向工藝，高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)格地執(zhí)行設(shè)計(jì)出來(lái)的鉆進(jìn)軌道，在此基礎(chǔ)上，尚需要嚴(yán)格地保證其他各項(xiàng)工作的質(zhì)量并做好在操作過(guò)程中的全程監(jiān)控。
4 結(jié)語(yǔ)
非開挖技術(shù)是未來(lái)地下管線敷設(shè)工程施工的必然發(fā)展趨勢(shì)，在電力工程的管線鋪設(shè)中，采用非開挖技術(shù)能夠起到安全、經(jīng)濟(jì)、高效的施工效果，對(duì)解決電力線路走廊與城市建設(shè)用地矛盾和電力電纜與道路交通的矛盾，具有開挖技術(shù)所不可比擬的優(yōu)越性，非開挖技術(shù)在電力線路工程施工中具有里程碑的技術(shù)革新意義，在未來(lái)的電網(wǎng)建設(shè)中將具有廣闊的應(yīng)用前景。
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