液压冲击顶装置在塑土地质接地埋设上的应用

胡剑+时瀑森+刘继武

【摘要】液压冲击顶装置利用夯锤冲击运动可以产生巨大的能力，在特殊土体密实度处理方面得到了广泛的应用。本文在介绍液压冲击装置概念和工作原理的基础上，联系到塑土地质接地埋设中存在的问题，对于液压冲击顶装置在塑土地质接地埋设中的应用进行了探讨。

【关键词】液压冲击顶 塑土 接地埋设

输电线路接地工程是架空线路施工的一项重要工程，是电力系统安全运行及人员和财产安全的关键。压冲击顶装置是近年来在工程填土压实度应用较多的一种机械设备，将其应用于电网建设施工地线特殊土质的埋设工程中，可以有效保证接地槽填土压实度，提高整个输电线接地工程的质量。

一、输电线路接地工程概述及施工流程

（一）概述

输电线路接地主要是通过接地体钢筋将输电导线与大地相连。当输电线路发生故障或遭遇雷雨打击时，接地线可以将短路电流快速释放到大地土壤中，避免发生因为触电而导致的人身意外伤亡事故，同时保护电网变电站相关设备不受损害。因此接地线保证人身和财产安全的生命线，接地工程是电网建设工程中的重要环节。

如下图所示，接地工程主要通过接地线将输电线路和接地电极相连，接地电极埋置在大地之中。输电线路与接地线相连的部分一般是输电路的保护线（PE线）或者是保护中性线（PEN线）。接地电极是接地线工程中埋设到接地槽中的钢筋，一般为半径大于10mm的镀锌圆钢，当输电线路发生故障时，故障电流可以通过接地极流向大地。接地线是指连接输电线路与接地电极的金属导体，一般也为镀锌钢筋。接地线和接地电极相连，统称为接地装置。在接地网组成中，大地的作用可以看作容量无尽的储蓄电能的设备，输电线路故障电流可以通过接地装置无限流向大地。

（二）施工流程

接地工程的施工主体主要由开挖地槽、接地线及接地电级的敷设、接地线及接地电级的焊接及接地槽的回填四部分构成，具体分析如下：

（1）开挖接地槽。在开挖地槽前应该对土质的电阻率进行测定，符合设计土质的电阻率的值。在确保无误后，进行开挖。开挖深度一般大于0.8米，开挖地点应该避开道路、地下光缆、地下管道等。

（2）接地线及接地点极的敷设。接地线和接地电极均应该是镀锌圆钢。在不知接地电极时候，地槽底部应该干净整洁，如果存在影响接地电极和大地接触的杂质应该进行清除。接地电极之间应该保持一定的距离，接地线与输电线路连接时候应该符合焊接相关质量标准。

（3）接地线和接地电极的连接。一般采用焊接的方式将接地线和接地电极相连，焊接长度一般为100mm。

（4）接地槽的回填。在对开挖接地槽深度、接地电极钢筋半径以及接地装置搭接长度等相关隐蔽工程进行检查验收的基础上，进行接地槽的土方分层压实回填，保证地槽回填的密实度要求。

地槽回填是接地工程主体工程最后一个环节，也是最关键的环节。土方回填密实度不够会引发地基沉降等问题，导致土体电阻值改变，影响接地工程引故障电流的速度。输电线路故障电流不能及时释放，从而引发回路从而导致一系列安全事故的发生。

二、液压冲击顶装置定义及工作原理

液压冲击顶装置是以高压液体为机械运转提供动力，以冲击体高速的反复运动的形式转化成为机械能，用以产生冲击作用为主的打击式液压机械装置，包括液压冲击夯等。

液压冲击夯在对大面积特殊土质的回填压实中效率高并且工程完成质量好，同时运输转移比较方便，不产生噪声，因此在工程中得到了广泛的应用。液体冲击夯装置一般由蓄能器、控制阀、液压油缸等组成，具体如下图所示。

由上图所示，液压动力装置1通过控制阀3给液压油缸5下腔供给压力油。液压油缸5中下腔慢慢积累压力油后会推动活塞杆8向上运动，夯锤4与活塞杆8是连接在一起的，因此夯锤4也会慢慢向上运动积累重力势能。当夯锤4的上升高度达到预定位置后，控制系统通过打开油阀6来使液压油缸5中的压力油迅速排出，此时夯锤4会自由落体，将重力势能转变为动能。当夯锤4击打在要进行夯实的工作面后，液压动力装置1又会通过控制阀3给液压油缸5供给液压油，继续重复刚才的运动，实现对于工作面的连续冲击夯实。

在实际的工程项目夯实中，液压冲击夯一般以装载机和挖掘机作为其自身工作的载体[4]，提供液压冲击夯进行夯实作业时所需要的能量。在进行土方回填夯实等工作的时候，液压冲击夯机架的升高以及工作结束后液压冲击夯的转移都需要依靠装载机及挖掘机相应的臂力来实现。

三、液压冲击顶装置在塑土地质接地埋设的应用

（三）塑土地质接地埋设问题分析

塑性指数是反映土体物理性质的一种指标。塑土地质主要指由含水率不高，可塑能力较强的土体构成的地质，具有一定的承载力。塑土物理性质及其不稳定，遇到水会吸水膨胀，承载力丧失；失去水会收缩，出现裂缝等情况。因此在塑土地质的环境下进行接地埋设工程，对于土体回填密实度的要求极其高。如果采取一般的人工夯实的方法或其他夯实方法，没有达到土体密实的要求，会使得接地槽回填土出现竖向或者水平的吸水肿胀，或者失水开裂的情况发生，造成回填土方的倾斜甚至破坏。对于接地工程的质量产生严重破坏，造成接地装置无法按照原设计的保准进行故障电流的引导，输电线路电流没有及时释放会导致输电线产生回路，造成输电线路的破坏。同时接地工程接地槽填土遭到破坏，会对周围过往人员的安全产生一定的隐患。

（二）液压冲击顶装置在某110kV输电线路工程接地工程的应用分析

本节以110kV输电线路工程接地工程为例进行液体冲击顶装置应用分析。本工程接地体埋深的要求是不得小于80cm，同时在回填的时候对于回填土中存在的石块等杂物等要进行清除，同时要预留15cm的防沉层。

塑土地质易吸水肿胀，失水开裂的物理特性使的在进行输电线接地工程接地槽土方回填时，需要对于回填土进行强夯处理。考虑到110KV输电线路工程接地工程的地处偏僻的丘陵地带，一般的施工机械不容易进来，周围没有可以利用的电力能源。考虑到液压冲击夯具有轻巧方便、易于转移及对于电力依赖性不高的特点，因此选用液压冲击夯来进行接地工程的土方回填夯实工作。

利用现场的装载机作为液体冲击夯的动力承载装置。经过现场安装，本项目使用的液压冲击夯实体图如下所示。

110KV输电线路工程接地工程的土方回填压实主要进行分层夯压，每一层30cm。在进行接地槽回填压实过程之前，装载机将液压冲击夯转移到需要进行夯实工作面上，同时机械手臂将其举起。夯实过程中，利用液压冲击夯本身的液压冲击工作原理对工作面进行夯实[本节主要讨论也要冲击夯在塑土的应用进行分析，主要提供思路上的指引，对于细节的描述，例如最后夯实密实度检查具体数值不做详细的描述。需要研究的可以与作者联系。]。

四、结语

随着我国电网事业的蓬勃发展，特高压输电线路的密集建设，保护输电线路安全的接地工程显得尤为重要。本文主要探讨了液压冲击顶装置在塑土地质情况下的接地槽回填压实度中的应用。研究表明，液压冲击顶装置灵活，方便转移的特点，与电网建设现场经常处于山区等交通不便的环境相适应。同时液压冲擊顶利用夯锤冲击运动，相比较其他夯实方式，冲击能量更大，因此在对塑土等特殊土质进行夯实中更加高效高质，在未来具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1]王璠.快速液压夯实机的设计与研究[D].长安大学， 2005.

[2]许勤，黄园月，田祥友.液压冲击器的研究与应用[J].矿山机械，2010，（12）.

[3]李世强.高速液压冲击夯系统动力学分析[D].长安大学，2014.

[4]陈柯.冲击夯动力学分析与研究[D].西安建筑科技大学，2012.