对非开挖敷设电缆输电线路的小结 / 四六文摘

摘要

在电缆输电线路中，传统的敷设方式需对地面“开肠破肚”，最后再进行“拉链修复”，对地面的交通与环境的影响极大，同时会给人们的工作和生活带来诸多不便；当今，电力线路缆化已成为时代发展的趋势，而敷设条件却日趋苛刻，当不具备开挖条件而又必须敷设电缆时，需采用非开挖技术才能解决相关问题——本文就此进行小结……

1 概述

在电缆输电线路中，传统的敷设方式为在地面开挖沟槽)南网及国网配网典设中列出了直埋、排管、电缆沟、电缆隧道等方式),电缆埋设完成后，再进行土方回填，这些敷设方式需对地面“开肠破肚”，最后进行“拉链修复”，对地面的交通与环境的影响极大、协调也比较困难，同时会给人们的工作和生活带来诸多不便。

电缆线路普遍应用于城区电力建设中，随着经济社会的发展，电力线路缆化已成为时代发展的趋势，而敷设条件却日趋苛刻，当不具备开挖条件而又必须敷设电缆时(如:电缆需穿过重要道路、铁路、河流、文物古迹区及生态敏感区、广场、绿地、某些重要建筑物等)，需采用非开挖敷设电缆的技术才能解决相关问题。

2 非开挖技术的发展及特点

2.1 非开挖技术的发展及应用

非开挖技术自上世纪80年代从欧美国家传人我国，随着我国城镇化规模和水平的提高，各类地下管线建设需求量日益增长，近年来我国非开挖技术每年以超过40%的速度快速发展，并且在少量科技研发和个别种类产品上已居世界领先水平(如:非开挖水平定向钻机现已大量出口)。目前，发达国家采用非开挖技术进行地下管线施工的工程量比例已超过18%，而我国还不到5%，传统开挖施工技术仍占主导，随着经济社会的发展，非开挖技术将会更加广泛地应用于工程。

2.2 非开挖技术的概念及特点

非开挖技术是指利用岩土钻、掘进等技术手段，在最少开挖量或不开挖的条件下，以最小环境干扰，快速铺设、更换或修复各种地下管线的施工技术。作为一种特殊的施工技术，非开挖技术具有一些开挖技术所不具备的特点和优势。

非开挖技术的特点：

①不影响地面上的使用功能：穿过公路、铁路、机场等可不阻断交通；

②对环境影响小：在地下掘进，减少了大量工程土方的堆放，具有较好的环境效益；

③对周围土体扰动小，减少了土体变形沉降的可能性：不用对地面进行开挖，一般不会扰动铺设管道上部的土层，进而大大降低了土体变形沉降风险；

④节约建设成本：减少了地面开挖、恢复的工程量，进一步缩短了工期，在一定程度上节约了建设成本；

⑤适用范围广：在电力、通信、给排水、石油、燃气等管道的敷设中都可使用。

2.3 常用的非开挖技术

非开挖铺设管线的施工方法分类较多，按用途可分为管线敷设、管线更换和管线修复三大类，如下表所示：

3 电力工程中的非开挖技术

3.1 技术规程及参考标准

电力工程中，城市电缆敷设等情况常用到非开挖技术，现行主要技术规程及参考标准如下：

(1)《管线定向钻进技术规范》(DG/TJ 08-2075-2010);

(2)《顶管工程施工规程》(DG∕TJ 08-2049-2016);

(3)《水平定向钻法管道穿越工程技术规程》(CECS382：2014);

(4)《水平定向钻进技术规程》(非开挖行业标准 2016版);

(5)国家电网公司企业标准《定向钻进敷设电力电缆管道工程标准第1部分：设计技术规范》(Q/GDW 1797.1-2013);

(6)国家电网公司企业标准《定向钻进敷设电力电缆管道工程标准第2部分：施工及验收规范》(Q/GDW 1797.2-2013);

(7)国家电网公司企业标准《非开挖电力电缆穿管敷设工艺导则》（Q/GDW 11328-2014);

(8)上海市电力公司企业标准《水平定向钻进铺设电力管道工程技术规程》(Q/SDJ 1013-2004);

(9)福建省工程建设地方标准《水平定向钻进管线铺设工程技术规范》(DBJ 13-102-2008)。

3.2 相关典型设计

《国家电网公司配电网工程典型设计 10kV电缆分册》（2016年版）B-2子模块收录了非开挖拉管（常采用导向钻进法）和顶管法，推荐截面分别为0.8~1.0m及1.2、1.5、2.2、2.4、2.6m不等；另外，《国网浙江省电力公司标准化设计电缆分册》B-2-1模块中，非开挖拉管推荐截面还囊括了0.2~0.7m不等。

▲图导向钻进法

《南方电网公司10kV标准设计 10kV电缆线路》排管模块中，在开挖施工无法进行或不允许开挖施工的场合(如:穿越河流，湖泊，重要交通干线，重要建筑物的地下管线),列举了采用顶管的敷设方式。

在以上方式中，导向钻进法和顶管法（前者一般适用于直径不大于1000mm的截面；后者一般适用于较大截面）凭借其适用性强、经济性好、实施效率高及环保性突出等优势常用于电缆线路中。

3.3 导向钻进法

导向钻进法，是一种采用导向钻进技术，先钻一个小口径的先导孔，随后边扩孔边回拉铺设地下管线的方法，其主要施工环节包括钻导向孔、扩孔、拉管、灌浆等环节。

其主要特点为：可根据预先设计好的铺管线路驱动装有契形钻头的钻杆从地面钻入，地面仪器接收由地下钻头内传送器发出的信息，控制钻头按照预定的方向绕过地下障碍物直达目的地（下图第一步），然后卸下钻头换装适当尺寸和特殊类型的回程扩大器，使之能够在拉回钻杆的同时将钻孔扩大至所需直径（下图第二步），并将需要铺装的管线同时返程牵回钻孔入口处（下图第三步）。在整个工作中，特别的混合机组提供的钻孔混合液不断地从钻头的钻口嘴喷出，用以润滑钻头，钻杆和加固钻道，以提高整个工程的工作效率。

导向钻进法适用于水平螺旋钻进铺设小直径、大坡度和高精度的管道，而城市闹市区的地下管线非常密集，且道路一般不允许开挖，在这种情况下，电力通道中的排管敷设采用该法穿越开挖不便的地段效果是非常理想的。

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敲黑板

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★导向钻进&定向钻进:

它们之间并没有严格的界限，基本原理也大致相同，主要是“大小的区别”，通常把小型定向钻进（铺设小直径、长度较短的管线）称之为“导向钻进”，而将大中型定向钻进称之为“定向钻进”，对于重型工程，直径较大（大于1m）的管线施工则属于“定向钻进”这一范畴。

★水平定向钻进:

有时我们还会碰到“水平定向钻进”这种说法，'水平'是相对于'垂直'而言的，应该理解为既包括水平面上的水平，也包括'导向钻进'中的总体'水平'。

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3.4 顶管法

顶管法实质是将所要顶进的管道在主顶液压(或其他机械)外力的作用下，由始发井(工作井)出发，顶进至目标井(接收井)的施工方法。基本操作流程为：先在管道一端挖工作井，在工作井内，按管道设计位置，根据管道的外径尺寸在地层内横向挖土洞，边挖土，边用千斤顶等设备将管节逐段顶入土洞内，反复操作，直到顶到接收井为止。顶管施工技术有效解决了管道在敷设过程中对周围道路交通的破坏，以及管道埋设引起的交通堵塞等问题，另外，顶管施工在环境保护以及土层的稳定等方面也具有显著优势。目前，顶管施工技术已经广泛应用于人口繁多、交通密集、建筑物密布、地下管线复杂的城市中，其凭借较高的经济性、高效率以及对环境的保护等优势广泛应用于电力工程中。

顶管施工技术具有多种分类方式，根据不同的掘进作业方式可将其划分为挤压式、机械式、手掘式以及半机械式四种不同的类型;按照顶进管子的曲直可以将顶管施工技术分为曲线顶管和直线顶管两种类型;根据接收坑和工作坑之间距离的大小可以将其分为普通顶管和长距离顶管（以300m为界）两种类型。目前顶管在城市内主要用于穿越障碍和过路施工，采用直线顶进的普通距离顶管，一般不超过100米。但如遇大面积的砂层，顶管就无法正常施工，容易造成跑偏和卡管现象，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。

顶管施工时，一要注意防止地面的沉降或隆起，在顶管施工沿线按一定间距布设沉降观测点，及时测量监测顶管顶进施工期间的地面沉降量；二为避免开挖端面的取土过多或过少造成地面的沉降或隆起问题，压浆时要控制好压力，平衡“泥浆套”以上土体的压力；三要严格控制管道接口的密封质量，以防止渗漏。

3.5 电缆敷设采用非开挖技术的注意事项

(1)超前检测地下的管线

即使非开挖的手段已经相当的科学，可以在施工的过程中检测出管线情况，但是不能确保万无一失，故应该在施工前仔细研究、调查清楚地下管线的设置状况。

(2)全面考虑当地的工程与水文地质情况

沿着管线的土层由于特殊原因发生变化的频率极高，所以一定要在进行非开挖施工之前了解将要施工土层的变化状况，如穿越路径上存在大而积或直径较大的坚硬岩石(因岩石坚硬，导向钻头难以穿越)以及流动性较强的砂土(因流动性太大，无法固孔)，则该方法将难以实施，此时应考虑采用特殊钻头、更换穿越位置或另想其他方法。另外，在施工前期，需要预先对施工地段进行夯实加固，这样是为了避免在进行非开挖施工的过程中地层表而下沉深度过大造成的不可预计的损失。

(3)检查有毒的气体以及进行人员的防护措施

非开挖技术在施工的过程中，常常会通过淤泥层。淤泥层中的植物、动物等在腐烂之后会有不少的有毒气体产生，会直接危害到工作人员的身体健康甚至于生命，故在非开挖施工中有工作人员在其中操作时，一定要将管道内的有毒气体含量控制在一定范围内，要有定时的监控以及良好的通风设备。

(4)施工前应做好施工组织设计

非开挖技术是一项具有一定风险的施工方法，影响因素较多，施工前，施工单位应做好施工组织设计，针对施工中可能出现的偏钻、掉钻、卡钻、涌水、涌砂等情况作好预案，以便合理应对。

总而言之，非开挖的施工技术是一种新型的施工技术，适用于不便开挖或无法开挖的非岩石及流砂的地质场所。由于隐蔽施工，对工作人员的要求很高，对施工进行过程中质量的控制难度非常大。在施工的整个过程中，一定要严格地按照施工中用到的导向工艺，高标准、严格地执行设计出来的钻进轨道，在此基础上，尚需要严格地保证其他各项工作的质量并做好在操作过程中的全程监控。

4 结语

非开挖技术是未来地下管线敷设工程施工的必然发展趋势，在电力工程的管线铺设中，采用非开挖技术能够起到安全、经济、高效的施工效果，对解决电力线路走廊与城市建设用地矛盾和电力电缆与道路交通的矛盾，具有开挖技术所不可比拟的优越性，非开挖技术在电力线路工程施工中具有里程碑的技术革新意义，在未来的电网建设中将具有广阔的应用前景。