非開挖施工技術在電力施工中的應用

孫曉軍 盛潛

摘要：目前在城市建成區進行架空線入地施工，確保最小破壞和最大保護環境的目的，非開挖施工技術勢在必行，本文結合威海市環山路道路改建電力電纜遷改施工實踐，分析了非開挖技術特點、工藝流程、施工設備、管材焊接及施工節點，總結了非開挖施工技術中應注意的問題。

關鍵詞：非開挖施工技術;電力施工;應用

1背景

與其它電力組塔架線、變電設備安裝技術相比，非開挖施工技術在市、縣級城市應用較晚。在近10年來，非開挖施工技術無論在科技設備上，還是在工藝方法上，取得實質性發展。該技術是城區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環境的施工技術。

2技術特點

2.1非開挖施工無需進行路面、地面挖掘，電纜管溝上部土層不進行憂動，管道的管節由于焊接牢固不易產生段差變形，管道壽命遠遠大于電纜溝開挖敷設的管材。

2.2在建筑物下采用非開挖施工不僅能減少拆遷費用，還能縮短管材長度，有很大社會效益和經濟價值。

3工藝流程

3.1施工前技術準備

3.1.1施工班組施工前搜集相關部門提供的工程現場地下管網檔案，組織人員進行地下管線現狀勘查，并對現場地下網線進行復查，清晰明了地下各種管線和其他設施的分布及埋深，為導向孔軌跡提供準確的計算依據。

3.1.2地形地貌測量

依據地方市政部門批復的路由，按施工區城地形及路徑劃定出鉆孔軸線，沿軸線的地面走向標定地表有效標定點的距離和方位以及各個標定點的地面標高（或高差），為導向孔施工時地面跟蹤監測提供準確依據。

3.1.3現場地質勘查

掌握鈷孔工作區地層特征，為成孔工藝提供鉆探參數。

3.1.4設計理論導向參數表

畫出施工敷管路由圖及軌跡斷面圖，將以上勘查結果落實在施工圖，編制施工方案。

3.2施工場地準備

3.2.1作業工作坑

根據施工方案要求開挖起點作業坑及下管作業坑，并做好作業坑的安全支護和降水工作，確保作業人員、機械具備工作條件。

3.2.2機械進場施工

在汽車和吊車的幫助下，把施工機械就位;如需臨時占用道路，在吊裝現場須臨時設好路障等安全設施;鉆機、動力站和其他機具就位要充分利用好現場空間、合理布局;安裝鉆機的地基必須堅實、平整，如地基松軟必須進行加固后才能安裝鉆機，鉆機安裝在起點處，調整角度、固定鉆機;連接動力站，連接泵站。

3.2.3導航儀器標定

將探頭裝入導向鉆探頭盒中，將導向鉆頭放置在無其他信號干擾的場地內，打開導航儀，檢查導航儀工作情況并進行標定。

3.3施工步驟

3.3.1導向孔施工

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

（2）開孔：為保證入射角的準確和穩定，開孔時須保持連續鉆進至少2.5m，作業時保持低鉆速、小泵量、慢進尺。

（3）造斜鉆進：調整鉆頭工具面向角至需要角度，鉆機頂進形成造斜段，導航儀跟蹤監控鉆頭仰角的變化，根據不同的地質，頂進結合鉆進，勿使仰角的變化超過鉆桿的最小曲率半徑。

（4）保直鈷進：鉆機勻速回轉鉆進，給進速度盡量快，使導向孔直線段更平直。

（5）設計導向鉆進參數表。

3.3.2回拉擴孔

（1）孔徑設計：根據敷設管道的直徑和根數計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）分級擴孔：各級擴孔分別為一級Φ200mm、二級Φ250mm、三級Φ300mm、四級Φ400mm、五級Φ500mm等。根據設計的成孔直徑，由小到大分級擴孔，直至擴到工藝要求的孔徑。

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

（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，成孔的質量與導向孔的曲線形狀以及擴孔工藝有著密切關系，正常情況下敷設CPVC或PE管的回拉力不應超過5kN，拉力過大會造成管材斷裂或變形。

4施工設備

非開挖施工主要設備由以下四部分組成。

（1）導航系統：作用在鉆進過程中對鉆頭進行定位，以確定鉆頭的傾斜角度和鉆進方向。由發射器、接收器、控制臺、搖控顯示器、電源等組成。包含有軟件系統的導航部分，不僅能繪制施工圖，還能對工程進行評價、分析、實時記錄設備運行數據、打印施工資料等。目前雷達導航的非開挖高端技術和計算機導航技術已被普遍使用。

（2）主機部分：由發動機、液壓系統、機載泥漿泵、動力鉗、鉆桿及其裝卸系統等執行機構組成。它用于提供鉆進、回旋的動力以及對鉆進的控制。目前，國產的非開挖機在鉆頭100r/min的轉速下，扭矩已達15～20kNm。

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

（4）泥漿攪拌系統：能增加鉆頭的潤滑作用，降低鉆進阻力和鉆頭的工作溫度，提高管壁的強度等。泥漿還減小鈷頭磨損、軟化地層、易于鉆進以及利用泥漿的的流動性和粘結力使鉆孔產生的巖粒、砂粒處于懸浮狀態，以利于護壁和清孔，由泥漿罐和高壓輸送泵及高壓連接管構成。該技術可用來鋪設直徑40mm至2500mm的各種地下管線，距離可達十幾米至幾千米。直徑2.5m的非開挖管線足足勝過常規的電纜隧道，在老城城網升壓改造工程中得到充分利用。該項技術與傳統的“挖槽埋管法”相比，具有不破壞環境、不影響交通、施工精度高、施工安全性好、周期性短、成本低、社會經濟效益顯著等優點。

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度。

（2）施工下管作業時，要結合不同材質的特點做成斜坡，防止坑下管角度過大折斷管材。

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

6施工時應注意的問題

6.1工程地質和水文地質條件

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

6.2有毒氣體的檢測與防護

因非開挖技術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內操作的情況下，需要定時監測管內有毒氣體含量，采用通風裝置予以解決。

6.3超前探查地下管線

盡管先進的非開挖技術設備具有在施工時探查前進路線上遠距離管線的能力，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營，確保公眾正常生活仍有必要。

6.4穿越建筑物時對基礎的探查

非開挖技術在建筑物基礎下施工時，需要明確施工路線上所遇到的基礎類型，對于部分基礎非開挖技術頂進前可采取托換、加固措施。

6.5頂進計算

頂進計算：其一包括準確計算頂進推力，根據計算結果選定相應的油缸類型和確定中繼間的分布：其二是工作井設計，根據計算得到的最大頂力、提出工作井的加固方案。

7結論

鑒于以上非開挖技術的技術分析，我認為在城市建成區電力纜施工采用非開挖技術，從技術上講是完全可行的，從社會效益與經濟效益上來講是巨大的。

參考文獻：

[1]胡遠彪等. 非開挖施工技術. 中國建筑工業出版社，2014.12

[2]趙俊嶺.地下管道非開挖技術應用.機械工業出版社，2014.4

[3]朱文鑒等.非開挖技術術語.中國建筑工業出版社，2016.2

1.國網山東威海市文登區供電公司 山東威海市 264400;2.國網山東威海供電公司 山東威海市 264200