軟土地層電力地下通道頂管施工技術研究

錢展佳

（上海新泰建筑工程有限公司　上?！?00235）

引言

近年來國內經濟迅速發展，城市化進程也不斷推進，與此同時國內很多城市的電網等基礎設施也出現了陳舊老化等問題，因此需要進行大規模的更新改造工作，受到城市施工條件的限制，地下輸電線路在城市電網的升級改造中起到了越來越重要的作用，和傳統的空中建設線路相比較而言，在地下通道中布設電力管線不需要占用城市寶貴的地面空間，避免了對城市建設的負面影響，而且可以降低出現意外事故的可能性，防止對行人造成人身傷害。

同時因為地下通道受到的外界影響因素較少，能夠有效地防止自然界的打雷閃電、霧霾、大風暴雨或者灰塵顆粒等外界力量產生了電力管線接地和短路等問題，因此可以極大的增強電力輸送的功率因素等指標，而且系統運行穩定，可靠性較好。在一定程度上，對于一個城市的市政建設來說，電力地下通道的建設程度是判斷城市配套設施是否完善的標志，也是城市可持續發展的基本建設環節。

1　電力地下通道建設常見問題

1.1　電力地下通道建設規劃

對于城市電力地下通道建設來說，最主要的問題是建設規劃的制定。因為國內城市建設觀念的滯后和其他因素的影響，很長時間以來在很多城市的市政建設中都存在著重視地上建設，輕視地下建設，重視審批，輕視監督管理等情況，因為上述問題的影響導致一些城市的電力地下通道建設進度緩慢，無法適應城市建設發展的進度需要，在一定程度影響了城市化的速度。

同時城市建設需要統一規劃，根據城市實際需求協調進行，但在很多地方城市的全面發展規劃和地下通道建設的長期規劃還未能實現統籌管理，往往使得地下通道建設和市政建設存在一定的沖突，導致了地下管網建設規劃重復進行，或者建設規模選擇不當，或者無法覆蓋服務地區，或者存在管線較密集的問題。

1.2　電力地下通道電纜溝施工

地下通道電纜溝施工是城市電力地下通道建設的關鍵部分，同時也是施工難度較大的環節，因為城市中建筑密集，人口繁多，因此在城市中進行地下通道的施工除了技術性問題，還會面臨許多非技術問題，而且電纜溝施工中還必須要考慮到和周圍其他地下管線以及周邊建筑物的相互干擾，在施工規范中對于電力地下通道的電纜和其他建筑物以及管線的最小距離規定了明確的參數，具體數值見表1所示。

表1　地下電力管線與其他管道最小間距

1.3　電力地下通道運行維護

對于城市電網的正常運轉而言，需要各個環節提供周密的安全保證，而電力地下管道則是保障電網順利運行的重要環節，不過國內很長時間對于電力工程的建設更加重視，而在工程建設完工之后對于工程的運行維護重視程度不足，因此使得電力地下通道的運行管理無法充分發揮效率，地下通道中的電纜由于看護不周經常會被破壞和偷盜，而得不到及時的修復。而且很多電纜井的井底因為管理不善經常會有積水或者雜物積存，有些地方的覆土較淺使得電纜的接地扁鐵露出地表，部分電纜井的井蓋上原有的電力標志磨損無法識別。不過在城市基礎設施建設過程中，大部分供電線路都逐步轉入地下通道中布置，而對于電力地下通道管理的重視程度越來越高。

2　電力地下通道軟土地層頂管施工技術

對于城市中的電力地下通道建設來說，應當合理規劃，認真設計，在建設項目的準備期需要對施工場地進行仔細踏勘，在具體施工環節如果存在原先規劃線路和已有建筑物和管線沖突，應當對施工方案及時調整，尤其是在地質情況不利的情況下或者不能明挖通過的建筑物和管線必須利用頂管技術進行通道建設，示意圖如圖1所示。

圖1　頂管施工技術示意圖

2.1　軟土地層頂管施工技術

電力地下通道的施工技術有很多，而頂管施工技術則是近年來較為流行的一種地下管道施工技術，利用主頂油缸和管道中繼間產生的頂推力，能夠讓工具管件以及掘進機械利用工作坑道從土層下方通過，并且將工具管或者掘進設備送入接收坑道之中然后利用起吊設備將工具管吊起，然后再把工具管之后的管道布設在兩個坑道中間，可以避免直接開挖對道路或者地面的破壞。

在頂管工藝施工中，第一步是確定工作井的準確地點，第二步則是對確定的工作井進行挖掘，根據工程需要，工作井一般分為始發井以及接受井，并且在對管道線路的地點和斜率進行測量的基礎上，在工作井的井底進行基礎施工，然后在施工完成的基礎之上安放導軌，再把管段布置在固定好的導軌上方，首先在管道起點挖掘引導孔，利用千斤頂的推動力把管段推入導孔內，當第一節管段被推入之后，再把第二節管道連接到第一節管道上推入導孔內，按照上述步驟把剩下的所有管段都推入導孔內部，讓推入的管段能夠把始發井以及接受井連接在一起。

機頭是頂管作業中最為關鍵的部件，可以分為不同的尺寸類型，其中刀盤形式一般用于中等尺寸的機頭，在頂管機械化作業中通常采用封閉式前進，而進行壓力平衡的措施有如下幾種，氣壓平衡、泥水平衡以及土壓平衡，其中土壓平衡和泥水平衡使用頻率較高。

2.2　工藝設備以及主要流程

2.2.1工藝設備

頂管掘進機需要根據施工區域的實際地形和地質參數進行針對性的設計和制造，考慮到地下施工通常都會面臨地下水的影響，因此掘進機應當具有優良的防水能力，在掘進機的切口環位置，可以設置單獨的功能元件和分離措施，還需要設置避免出現背土或者掘進機單側滾動的措施。

掘進機的機頭部件選取切削式刀盤，能夠適應較為復雜的作業條件，并且能夠滿足地面沉降控制要求高的需求，利用驅動馬達推動刀盤進行切削作業，同時采用螺旋式出土機開展取土作業，為了避免施工對于城市道路地面的破壞，可以利用控制推進快慢和取土量等措施來協調正面的土體壓力。

多個刀盤能夠預先設置旋轉方向一致，也可以根據現場情況單獨對刀盤進行方向設置，刀盤的轉動速度不固定，可以根據需要進行不同檔位的設置，如果是處于加固段可以把刀盤的轉速設定為高速，而在軟弱土層內部則需要設定為低速，通常無特殊情況，可以把刀盤的轉速保持在中速，在掘進機向前作業之前必須進行空載運行，發現問題后及時調整。

2.2.2工藝主要流程

在頂管法作業之前，首先要進行施工現場的放樣量測工作，確定坑口挖掘的準確位置，并且要對放樣結果進行復核，確保測量無誤，其次進行基坑的構筑作業，在對始發井和接受井的挖掘作業完成之后，要進行工作坑道的設施安置，同時進行地表設施的安裝作業。

在上述工作完成之后，要進行出洞準備作業，并且要準備好注漿的材料，然后進行機頭出洞的作業，之后再進行頂管推進的工作，在此過程中為了減少頂管和土層的摩擦力要進行注漿作業，在第一節管段進入之后，進行第二節管段的連接安裝，繼續進行水平頂進，直到所有管段都進入導孔之中。

2.2.3頂管工作井內部工藝

在電力地下通道施工中，對于始發井的內部精當在頂管軸線上布置頂管機械、主頂千斤頂、鋼制后座、始發架等頂管推動設施，為了讓現場施工作業人員能夠方便進出，應當在工作井的一邊安放下井扶梯。

反力架可以把反作用力傳遞到底板和中板上，傳力部件可以使用鋼制結構，鋼制結構和澆筑混凝土的接觸部位必須使用鋼制板件進行封閉，利用頂進軸線以及底部高程作為參考，在始發架子的底端隔開500mm左右的空隙，支撐材料應當選擇相應規格的型鋼制作。地下通道內部的供電和工作井內部的電力配置區域應該布置在工作井的井口，供電線路、水管和壓漿管道必須布置在工作井的井壁上。

2.3　頂管主要環節施工措施

2.3.1頂管軌跡檢測措施

需要根據地下通道推進路線的坡度，對反作用力體系、后頂設施以及頂管機械進行安裝布置，在前期對于管件進行推送時，頂管機械進行出土作業必須保持穩定速度，對最初的偏差隨時進行調整，通過控制后座的千斤頂合力中心對初始偏差進行約束，讓頂管機頭的最初情況保持不變以及主軸線的順直。

因為推進的水平距離不夠長，所以必須盡可能提前把參數計算好，和地面的沉降數據結合起來，確保出土速度均勻，并且保持正面的土體壓力穩定。在管段前進之時必須對管段姿勢隨時進行觀測，如果出現軌跡偏移的情況，必須及時進行糾正，把管段推進的偏差控制在允許參數之內。

2.3.2頂管接口措施

在頂管施工工程中，接口環節是較為重要的施工程序，只有保證接口部分的施工質量，才能確保整個頂管作業的順利進行，因此必須按照相關的技術規程進行嚴格管理，精心制作接口的每個部件。管段的止水圈是水膨脹橡膠和氯丁橡膠結合而成，再利用粘結材料固定在管段的表面部分，為了保證兩者粘結牢固，在進行粘貼作業之前應當對管段的表面進行仔細清理，確保表面沒有雜質和污漬。

在管段進行井下安裝之時，應當在鋼制套環斜口以及止水圈的斜面上涂刷硅油，并且要確保涂刷均勻，當管段接口對接成功之后，使用探棒伸入到鋼制套環的縫隙之內，對空隙四周確定止水圈定位是否到位，如果止水圈有移動和翻轉的情況，必須立即將止水圈拿出再次進行粘結。

不同管段之間應當利用硬度適中的木質結構進行襯墊，目的是為了減緩管段混凝土出現的應力作用，在板接口的部位要用企口形式進行連接，在粘貼之前應當對各管段的表面進行認真清理，如果有襯墊脫落的情況必須及時開展補救措施，保證管段襯墊的平衡完好。

3　結論

在城市電力管線建設中使用地下通道進行管線鋪設，一方面可以節約寶貴的土地資源，不占用地面面積，為城市建設提供有力支持，另外一方面還能防止自然因素和人為因素對電力管線的損害，保證電力系統穩定運行。

使用頂管技術進行電力地下通道施工作業，避免了開挖大量的土方，施工場地作業范圍小，而且不需要破壞道路，把對城市交通的影響降低到了最低限度，而且在地下進行施工，噪聲較小也不會對周邊建筑物帶來影響，施工產生的泥漿和土壤可以統一排除，盡可能的減緩對自然環境的不利影響，同時對現狀建筑物、河道、橋梁的干擾也不大，不會給附近建筑物和構筑物的運行帶來障礙，因此可以在城市電力地下通道建設中進行大力推廣。

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