论文部分内容阅读
摘要：目前在城市建成区进行架空线入地施工，确保最小破坏和最大保护环境的目的，非开挖施工技术势在必行，本文结合威海市环山路道路改建电力电缆迁改施工实践，分析了非开挖技术特点、工艺流程、施工设备、管材焊接及施工节点，总结了非开挖施工技术中应注意的问题。
关键词：非开挖施工技术;电力施工;应用
1背景
与其它电力组塔架线、变电设备安装技术相比，非开挖施工技术在市、县级城市应用较晚。在近10年来，非开挖施工技术无论在科技设备上，还是在工艺方法上，取得实质性发展。该技术是城区架空线入地改造电缆施工的一种主要手段，采用非开挖施工是最优方案。不开挖地面，就能在城市道路、公路、铁路、河流、建筑物底下穿过，既能做到破坏最小、又是一种安全有效保护环境的施工技术。
2技术特点
2.1非开挖施工无需进行路面、地面挖掘，电缆管沟上部土层不进行忧动，管道的管节由于焊接牢固不易产生段差变形，管道寿命远远大于电缆沟开挖敷设的管材。
2.2在建筑物下采用非开挖施工不仅能减少拆迁费用，还能缩短管材长度，有很大社会效益和经济价值。
3工艺流程
3.1施工前技术准备
3.1.1施工班组施工前搜集相关部门提供的工程现场地下管网档案，组织人员进行地下管线现状勘查，并对现场地下网线进行复查，清晰明了地下各种管线和其他设施的分布及埋深，为导向孔轨迹提供准确的计算依据。
3.1.2地形地貌测量
依据地方市政部门批复的路由，按施工区城地形及路径划定出钻孔轴线，沿轴线的地面走向标定地表有效标定点的距离和方位以及各个标定点的地面标高（或高差），为导向孔施工时地面跟踪监测提供准确依据。
3.1.3现场地质勘查
掌握钴孔工作区地层特征，为成孔工艺提供钻探参数。
3.1.4设计理论导向参数表
画出施工敷管路由图及轨迹断面图，将以上勘查结果落实在施工图，编制施工方案。
3.2施工场地准备
3.2.1作业工作坑
根据施工方案要求开挖起点作业坑及下管作业坑，并做好作业坑的安全支护和降水工作，确保作业人员、机械具备工作条件。
3.2.2机械进场施工
在汽车和吊车的帮助下，把施工机械就位;如需临时占用道路，在吊装现场须临时设好路障等安全设施;钻机、动力站和其他机具就位要充分利用好现场空间、合理布局;安装钻机的地基必须坚实、平整，如地基松软必须进行加固后才能安装钻机，钻机安装在起点处，调整角度、固定钻机;连接动力站，连接泵站。
3.2.3导航仪器标定
将探头装入导向钻探头盒中，将导向钻头放置在无其他信号干扰的场地内，打开导航仪，检查导航仪工作情况并进行标定。
3.3施工步骤
3.3.1导向孔施工
（1）检查：将导向钻头安装连接，检查探头发射的各个参数是否正常、探头电池容量是否足夠。
（2）开孔：为保证入射角的准确和稳定，开孔时须保持连续钻进至少2.5m，作业时保持低钻速、小泵量、慢进尺。
（3）造斜钻进：调整钻头工具面向角至需要角度，钻机顶进形成造斜段，导航仪跟踪监控钻头仰角的变化，根据不同的地质，顶进结合钻进，勿使仰角的变化超过钻杆的最小曲率半径。
（4）保直钴进：钻机匀速回转钻进，给进速度尽量快，使导向孔直线段更平直。
（5）设计导向钻进参数表。
3.3.2回拉扩孔
（1）孔径设计：根据敷设管道的直径和根数计算需要成孔的最小直径，既不能过大，也不可过小，成孔直径过大，敷设管道周围土层坍塌易造成路面下陷，成孔直径过小，会使拉管阻力增大，引起脱管或管道变形。
（2）分级扩孔：各级扩孔分别为一级Φ200mm、二级Φ250mm、三级Φ300mm、四级Φ400mm、五级Φ500mm等。根据设计的成孔直径，由小到大分级扩孔，直至扩到工艺要求的孔径。
（3）孔壁加固：扩孔的同时通过扩孔钻头向孔中注入泥浆，泥浆的浓度根据不同的土层条件来配制。泥浆滲透到孔壁中，通过扩孔钻头的挤压和磨擦，起到对孔壁的维护和稳定作用。
（4）回拉敷管：拉管过程中的回拉力要克服管道与孔壁摩擦力，成孔的质量与导向孔的曲线形状以及扩孔工艺有着密切关系，正常情况下敷设CPVC或PE管的回拉力不应超过5kN，拉力过大会造成管材断裂或变形。
4施工设备
非开挖施工主要设备由以下四部分组成。
（1）导航系统：作用在钻进过程中对钻头进行定位，以确定钻头的倾斜角度和钻进方向。由发射器、接收器、控制台、摇控显示器、电源等组成。包含有软件系统的导航部分，不仅能绘制施工图，还能对工程进行评价、分析、实时记录设备运行数据、打印施工资料等。目前雷达导航的非开挖高端技术和计算机导航技术已被普遍使用。
（2）主机部分：由发动机、液压系统、机载泥浆泵、动力钳、钻杆及其装卸系统等执行机构组成。它用于提供钻进、回旋的动力以及对钻进的控制。目前，国产的非开挖机在钻头100r/min的转速下，扭矩已达15～20kNm。
（3）钻具部分：由钻头、回扩钻头、钻杆等组成。施工需要不同和地质的差异要选用不同的钻头。非开挖工程使用的钻杆与地质勘探的钻杆有所区别，有很大的弹性、韧性和抗扭强度、耐磨损。钻具在航道钻通以后，还要对通道回扩和牵引管线，方便电缆施工。
（4）泥浆搅拌系统：能增加钻头的润滑作用，降低钻进阻力和钻头的工作温度，提高管壁的强度等。泥浆还减小钴头磨损、软化地层、易于钻进以及利用泥浆的的流动性和粘结力使钻孔产生的岩粒、砂粒处于悬浮状态，以利于护壁和清孔，由泥浆罐和高压输送泵及高压连接管构成。该技术可用来铺设直径40mm至2500mm的各种地下管线，距离可达十几米至几千米。直径2.5m的非开挖管线足足胜过常规的电缆隧道，在老城城网升压改造工程中得到充分利用。该项技术与传统的“挖槽埋管法”相比，具有不破坏环境、不影响交通、施工精度高、施工安全性好、周期性短、成本低、社会经济效益显著等优点。 5管材粘接及安装
（1）注意使用PVC管材必须提前24小时把管材连接部位粘接好，以保证接头的抗拉强度。
（2）施工下管作业时，要结合不同材质的特点做成斜坡，防止坑下管角度过大折断管材。
（3）分动器安装之前要仔细检查管材和钻杆的连接，防止拉管过程中出现卡钻，拉管时孔中要注满泥浆或水，以减小拉管阻力。
6施工时应注意的问题
6.1工程地质和水文地质条件
因沿管线土层可能变化频繁，在非开挖技术施工前必须了解土层的变化情况，所以要经过回填土地段，需要提前加固处理，以防非开挖技术施工后地表有过大的沉降。
6.2有毒气体的检测与防护
因非开挖技术施工的地层很大程度会通过淤泥层，腐烂物、植物体会在地下形成有毒气体，危害施工人员的健康和生命，所以有人员在非开挖技术内操作的情况下，需要定时监测管内有毒气体含量，采用通风装置予以解决。
6.3超前探查地下管线
尽管先进的非开挖技术设备具有在施工时探查前进路线上远距离管线的能力，但是施工前查明地下管线仍是必须开展的，这對于保证通讯、电力、上水、排水、煤气等其它管线安全运营，确保公众正常生活仍有必要。
6.4穿越建筑物时对基础的探查
非开挖技术在建筑物基础下施工时，需要明确施工路线上所遇到的基础类型，对于部分基础非开挖技术顶进前可采取托换、加固措施。
6.5顶进计算
顶进计算：其一包括准确计算顶进推力，根据计算结果选定相应的油缸类型和确定中继间的分布：其二是工作井设计，根据计算得到的最大顶力、提出工作井的加固方案。
7结论
鉴于以上非开挖技术的技术分析，我认为在城市建成区电力缆施工采用非开挖技术，从技术上讲是完全可行的，从社会效益与经济效益上来讲是巨大的。
参考文献：
[1]胡远彪等. 非开挖施工技术. 中国建筑工业出版社，2014.12
[2]赵俊岭.地下管道非开挖技术应用.机械工业出版社，2014.4
[3]朱文鉴等.非开挖技术术语.中国建筑工业出版社，2016.2
1.国网山东威海市文登区供电公司 山东威海市 264400;2.国网山东威海供电公司 山东威海市 264200
关键词：非开挖施工技术;电力施工;应用
1背景
与其它电力组塔架线、变电设备安装技术相比，非开挖施工技术在市、县级城市应用较晚。在近10年来，非开挖施工技术无论在科技设备上，还是在工艺方法上，取得实质性发展。该技术是城区架空线入地改造电缆施工的一种主要手段，采用非开挖施工是最优方案。不开挖地面，就能在城市道路、公路、铁路、河流、建筑物底下穿过，既能做到破坏最小、又是一种安全有效保护环境的施工技术。
2技术特点
2.1非开挖施工无需进行路面、地面挖掘，电缆管沟上部土层不进行忧动，管道的管节由于焊接牢固不易产生段差变形，管道寿命远远大于电缆沟开挖敷设的管材。
2.2在建筑物下采用非开挖施工不仅能减少拆迁费用，还能缩短管材长度，有很大社会效益和经济价值。
3工艺流程
3.1施工前技术准备
3.1.1施工班组施工前搜集相关部门提供的工程现场地下管网档案，组织人员进行地下管线现状勘查，并对现场地下网线进行复查，清晰明了地下各种管线和其他设施的分布及埋深，为导向孔轨迹提供准确的计算依据。
3.1.2地形地貌测量
依据地方市政部门批复的路由，按施工区城地形及路径划定出钻孔轴线，沿轴线的地面走向标定地表有效标定点的距离和方位以及各个标定点的地面标高（或高差），为导向孔施工时地面跟踪监测提供准确依据。
3.1.3现场地质勘查
掌握钴孔工作区地层特征，为成孔工艺提供钻探参数。
3.1.4设计理论导向参数表
画出施工敷管路由图及轨迹断面图，将以上勘查结果落实在施工图，编制施工方案。
3.2施工场地准备
3.2.1作业工作坑
根据施工方案要求开挖起点作业坑及下管作业坑，并做好作业坑的安全支护和降水工作，确保作业人员、机械具备工作条件。
3.2.2机械进场施工
在汽车和吊车的帮助下，把施工机械就位;如需临时占用道路，在吊装现场须临时设好路障等安全设施;钻机、动力站和其他机具就位要充分利用好现场空间、合理布局;安装钻机的地基必须坚实、平整，如地基松软必须进行加固后才能安装钻机，钻机安装在起点处，调整角度、固定钻机;连接动力站，连接泵站。
3.2.3导航仪器标定
将探头装入导向钻探头盒中，将导向钻头放置在无其他信号干扰的场地内，打开导航仪，检查导航仪工作情况并进行标定。
3.3施工步骤
3.3.1导向孔施工
（1）检查：将导向钻头安装连接，检查探头发射的各个参数是否正常、探头电池容量是否足夠。
（2）开孔：为保证入射角的准确和稳定，开孔时须保持连续钻进至少2.5m，作业时保持低钻速、小泵量、慢进尺。
（3）造斜钻进：调整钻头工具面向角至需要角度，钻机顶进形成造斜段，导航仪跟踪监控钻头仰角的变化，根据不同的地质，顶进结合钻进，勿使仰角的变化超过钻杆的最小曲率半径。
（4）保直钴进：钻机匀速回转钻进，给进速度尽量快，使导向孔直线段更平直。
（5）设计导向钻进参数表。
3.3.2回拉扩孔
（1）孔径设计：根据敷设管道的直径和根数计算需要成孔的最小直径，既不能过大，也不可过小，成孔直径过大，敷设管道周围土层坍塌易造成路面下陷，成孔直径过小，会使拉管阻力增大，引起脱管或管道变形。
（2）分级扩孔：各级扩孔分别为一级Φ200mm、二级Φ250mm、三级Φ300mm、四级Φ400mm、五级Φ500mm等。根据设计的成孔直径，由小到大分级扩孔，直至扩到工艺要求的孔径。
（3）孔壁加固：扩孔的同时通过扩孔钻头向孔中注入泥浆，泥浆的浓度根据不同的土层条件来配制。泥浆滲透到孔壁中，通过扩孔钻头的挤压和磨擦，起到对孔壁的维护和稳定作用。
（4）回拉敷管：拉管过程中的回拉力要克服管道与孔壁摩擦力，成孔的质量与导向孔的曲线形状以及扩孔工艺有着密切关系，正常情况下敷设CPVC或PE管的回拉力不应超过5kN，拉力过大会造成管材断裂或变形。
4施工设备
非开挖施工主要设备由以下四部分组成。
（1）导航系统：作用在钻进过程中对钻头进行定位，以确定钻头的倾斜角度和钻进方向。由发射器、接收器、控制台、摇控显示器、电源等组成。包含有软件系统的导航部分，不仅能绘制施工图，还能对工程进行评价、分析、实时记录设备运行数据、打印施工资料等。目前雷达导航的非开挖高端技术和计算机导航技术已被普遍使用。
（2）主机部分：由发动机、液压系统、机载泥浆泵、动力钳、钻杆及其装卸系统等执行机构组成。它用于提供钻进、回旋的动力以及对钻进的控制。目前，国产的非开挖机在钻头100r/min的转速下，扭矩已达15～20kNm。
（3）钻具部分：由钻头、回扩钻头、钻杆等组成。施工需要不同和地质的差异要选用不同的钻头。非开挖工程使用的钻杆与地质勘探的钻杆有所区别，有很大的弹性、韧性和抗扭强度、耐磨损。钻具在航道钻通以后，还要对通道回扩和牵引管线，方便电缆施工。
（4）泥浆搅拌系统：能增加钻头的润滑作用，降低钻进阻力和钻头的工作温度，提高管壁的强度等。泥浆还减小钴头磨损、软化地层、易于钻进以及利用泥浆的的流动性和粘结力使钻孔产生的岩粒、砂粒处于悬浮状态，以利于护壁和清孔，由泥浆罐和高压输送泵及高压连接管构成。该技术可用来铺设直径40mm至2500mm的各种地下管线，距离可达十几米至几千米。直径2.5m的非开挖管线足足胜过常规的电缆隧道，在老城城网升压改造工程中得到充分利用。该项技术与传统的“挖槽埋管法”相比，具有不破坏环境、不影响交通、施工精度高、施工安全性好、周期性短、成本低、社会经济效益显著等优点。 5管材粘接及安装
（1）注意使用PVC管材必须提前24小时把管材连接部位粘接好，以保证接头的抗拉强度。
（2）施工下管作业时，要结合不同材质的特点做成斜坡，防止坑下管角度过大折断管材。
（3）分动器安装之前要仔细检查管材和钻杆的连接，防止拉管过程中出现卡钻，拉管时孔中要注满泥浆或水，以减小拉管阻力。
6施工时应注意的问题
6.1工程地质和水文地质条件
因沿管线土层可能变化频繁，在非开挖技术施工前必须了解土层的变化情况，所以要经过回填土地段，需要提前加固处理，以防非开挖技术施工后地表有过大的沉降。
6.2有毒气体的检测与防护
因非开挖技术施工的地层很大程度会通过淤泥层，腐烂物、植物体会在地下形成有毒气体，危害施工人员的健康和生命，所以有人员在非开挖技术内操作的情况下，需要定时监测管内有毒气体含量，采用通风装置予以解决。
6.3超前探查地下管线
尽管先进的非开挖技术设备具有在施工时探查前进路线上远距离管线的能力，但是施工前查明地下管线仍是必须开展的，这對于保证通讯、电力、上水、排水、煤气等其它管线安全运营，确保公众正常生活仍有必要。
6.4穿越建筑物时对基础的探查
非开挖技术在建筑物基础下施工时，需要明确施工路线上所遇到的基础类型，对于部分基础非开挖技术顶进前可采取托换、加固措施。
6.5顶进计算
顶进计算：其一包括准确计算顶进推力，根据计算结果选定相应的油缸类型和确定中继间的分布：其二是工作井设计，根据计算得到的最大顶力、提出工作井的加固方案。
7结论
鉴于以上非开挖技术的技术分析，我认为在城市建成区电力缆施工采用非开挖技术，从技术上讲是完全可行的，从社会效益与经济效益上来讲是巨大的。
参考文献：
[1]胡远彪等. 非开挖施工技术. 中国建筑工业出版社，2014.12
[2]赵俊岭.地下管道非开挖技术应用.机械工业出版社，2014.4
[3]朱文鉴等.非开挖技术术语.中国建筑工业出版社，2016.2
1.国网山东威海市文登区供电公司 山东威海市 264400;2.国网山东威海供电公司 山东威海市 264200