液壓沖擊頂裝置在塑土地質接地埋設上的應用

胡劍+時瀑森+劉繼武

【摘要】液壓沖擊頂裝置利用夯錘沖擊運動可以產生巨大的能力，在特殊土體密實度處理方面得到了廣泛的應用。本文在介紹液壓沖擊裝置概念和工作原理的基礎上，聯系到塑土地質接地埋設中存在的問題，對于液壓沖擊頂裝置在塑土地質接地埋設中的應用進行了探討。

【關鍵詞】液壓沖擊頂 塑土 接地埋設

輸電線路接地工程是架空線路施工的一項重要工程，是電力系統(tǒng)安全運行及人員和財產安全的關鍵。壓沖擊頂裝置是近年來在工程填土壓實度應用較多的一種機械設備，將其應用于電網建設施工地線特殊土質的埋設工程中，可以有效保證接地槽填土壓實度，提高整個輸電線接地工程的質量。

一、輸電線路接地工程概述及施工流程

（一）概述

輸電線路接地主要是通過接地體鋼筋將輸電導線與大地相連。當輸電線路發(fā)生故障或遭遇雷雨打擊時，接地線可以將短路電流快速釋放到大地土壤中，避免發(fā)生因為觸電而導致的人身意外傷亡事故，同時保護電網變電站相關設備不受損害。因此接地線保證人身和財產安全的生命線，接地工程是電網建設工程中的重要環(huán)節(jié)。

如下圖所示，接地工程主要通過接地線將輸電線路和接地電極相連，接地電極埋置在大地之中。輸電線路與接地線相連的部分一般是輸電路的保護線（PE線）或者是保護中性線（PEN線）。接地電極是接地線工程中埋設到接地槽中的鋼筋，一般為半徑大于10mm的鍍鋅圓鋼，當輸電線路發(fā)生故障時，故障電流可以通過接地極流向大地。接地線是指連接輸電線路與接地電極的金屬導體，一般也為鍍鋅鋼筋。接地線和接地電極相連，統(tǒng)稱為接地裝置。在接地網組成中，大地的作用可以看作容量無盡的儲蓄電能的設備，輸電線路故障電流可以通過接地裝置無限流向大地。

（二）施工流程

接地工程的施工主體主要由開挖地槽、接地線及接地電級的敷設、接地線及接地電級的焊接及接地槽的回填四部分構成，具體分析如下：

（1）開挖接地槽。在開挖地槽前應該對土質的電阻率進行測定，符合設計土質的電阻率的值。在確保無誤后，進行開挖。開挖深度一般大于0.8米，開挖地點應該避開道路、地下光纜、地下管道等。

（2）接地線及接地點極的敷設。接地線和接地電極均應該是鍍鋅圓鋼。在不知接地電極時候，地槽底部應該干凈整潔，如果存在影響接地電極和大地接觸的雜質應該進行清除。接地電極之間應該保持一定的距離，接地線與輸電線路連接時候應該符合焊接相關質量標準。

（3）接地線和接地電極的連接。一般采用焊接的方式將接地線和接地電極相連，焊接長度一般為100mm。

（4）接地槽的回填。在對開挖接地槽深度、接地電極鋼筋半徑以及接地裝置搭接長度等相關隱蔽工程進行檢查驗收的基礎上，進行接地槽的土方分層壓實回填，保證地槽回填的密實度要求。

地槽回填是接地工程主體工程最后一個環(huán)節(jié)，也是最關鍵的環(huán)節(jié)。土方回填密實度不夠會引發(fā)地基沉降等問題，導致土體電阻值改變，影響接地工程引故障電流的速度。輸電線路故障電流不能及時釋放，從而引發(fā)回路從而導致一系列安全事故的發(fā)生。

二、液壓沖擊頂裝置定義及工作原理

液壓沖擊頂裝置是以高壓液體為機械運轉提供動力，以沖擊體高速的反復運動的形式轉化成為機械能，用以產生沖擊作用為主的打擊式液壓機械裝置，包括液壓沖擊夯等。

液壓沖擊夯在對大面積特殊土質的回填壓實中效率高并且工程完成質量好，同時運輸轉移比較方便，不產生噪聲，因此在工程中得到了廣泛的應用。液體沖擊夯裝置一般由蓄能器、控制閥、液壓油缸等組成，具體如下圖所示。

由上圖所示，液壓動力裝置1通過控制閥3給液壓油缸5下腔供給壓力油。液壓油缸5中下腔慢慢積累壓力油后會推動活塞桿8向上運動，夯錘4與活塞桿8是連接在一起的，因此夯錘4也會慢慢向上運動積累重力勢能。當夯錘4的上升高度達到預定位置后，控制系統(tǒng)通過打開油閥6來使液壓油缸5中的壓力油迅速排出，此時夯錘4會自由落體，將重力勢能轉變?yōu)閯幽?。當夯錘4擊打在要進行夯實的工作面后，液壓動力裝置1又會通過控制閥3給液壓油缸5供給液壓油，繼續(xù)重復剛才的運動，實現對于工作面的連續(xù)沖擊夯實。

在實際的工程項目夯實中，液壓沖擊夯一般以裝載機和挖掘機作為其自身工作的載體[4]，提供液壓沖擊夯進行夯實作業(yè)時所需要的能量。在進行土方回填夯實等工作的時候，液壓沖擊夯機架的升高以及工作結束后液壓沖擊夯的轉移都需要依靠裝載機及挖掘機相應的臂力來實現。

三、液壓沖擊頂裝置在塑土地質接地埋設的應用

（三）塑土地質接地埋設問題分析

塑性指數是反映土體物理性質的一種指標。塑土地質主要指由含水率不高，可塑能力較強的土體構成的地質，具有一定的承載力。塑土物理性質及其不穩(wěn)定，遇到水會吸水膨脹，承載力喪失；失去水會收縮，出現裂縫等情況。因此在塑土地質的環(huán)境下進行接地埋設工程，對于土體回填密實度的要求極其高。如果采取一般的人工夯實的方法或其他夯實方法，沒有達到土體密實的要求，會使得接地槽回填土出現豎向或者水平的吸水腫脹，或者失水開裂的情況發(fā)生，造成回填土方的傾斜甚至破壞。對于接地工程的質量產生嚴重破壞，造成接地裝置無法按照原設計的保準進行故障電流的引導，輸電線路電流沒有及時釋放會導致輸電線產生回路，造成輸電線路的破壞。同時接地工程接地槽填土遭到破壞，會對周圍過往人員的安全產生一定的隱患。

（二）液壓沖擊頂裝置在某110kV輸電線路工程接地工程的應用分析

本節(jié)以110kV輸電線路工程接地工程為例進行液體沖擊頂裝置應用分析。本工程接地體埋深的要求是不得小于80cm，同時在回填的時候對于回填土中存在的石塊等雜物等要進行清除，同時要預留15cm的防沉層。

塑土地質易吸水腫脹，失水開裂的物理特性使的在進行輸電線接地工程接地槽土方回填時，需要對于回填土進行強夯處理。考慮到110KV輸電線路工程接地工程的地處偏僻的丘陵地帶，一般的施工機械不容易進來，周圍沒有可以利用的電力能源?？紤]到液壓沖擊夯具有輕巧方便、易于轉移及對于電力依賴性不高的特點，因此選用液壓沖擊夯來進行接地工程的土方回填夯實工作。

利用現場的裝載機作為液體沖擊夯的動力承載裝置。經過現場安裝，本項目使用的液壓沖擊夯實體圖如下所示。

110KV輸電線路工程接地工程的土方回填壓實主要進行分層夯壓，每一層30cm。在進行接地槽回填壓實過程之前，裝載機將液壓沖擊夯轉移到需要進行夯實工作面上，同時機械手臂將其舉起。夯實過程中，利用液壓沖擊夯本身的液壓沖擊工作原理對工作面進行夯實[本節(jié)主要討論也要沖擊夯在塑土的應用進行分析，主要提供思路上的指引，對于細節(jié)的描述，例如最后夯實密實度檢查具體數值不做詳細的描述。需要研究的可以與作者聯系。]。

四、結語

隨著我國電網事業(yè)的蓬勃發(fā)展，特高壓輸電線路的密集建設，保護輸電線路安全的接地工程顯得尤為重要。本文主要探討了液壓沖擊頂裝置在塑土地質情況下的接地槽回填壓實度中的應用。研究表明，液壓沖擊頂裝置靈活，方便轉移的特點，與電網建設現場經常處于山區(qū)等交通不便的環(huán)境相適應。同時液壓沖擊頂利用夯錘沖擊運動，相比較其他夯實方式，沖擊能量更大，因此在對塑土等特殊土質進行夯實中更加高效高質，在未來具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]王璠.快速液壓夯實機的設計與研究[D].長安大學， 2005.

[2]許勤，黃園月，田祥友.液壓沖擊器的研究與應用[J].礦山機械，2010，（12）.

[3]李世強.高速液壓沖擊夯系統(tǒng)動力學分析[D].長安大學，2014.

[4]陳柯.沖擊夯動力學分析與研究[D].西安建筑科技大學，2012.