机械顶管施工在送电线路工程的应用探讨

李全胜++李元博

【摘 要】介绍了在送电线路在城市地区施工面对的各种走廊困难，利用机械顶管施工的原理及方法使城市内电网改造得以实施。经多次试验后，在部分工程尝试后证明，送电线路工程利用机械顶管施工非常省时、省力，减少了不必要的经济开支，有效地缩短了施工工期，占地面积小，极大地限度减少了对城市的影响。

【关键词】送电线路 机械顶管施工 城市电网改造 电缆施工

近年由于部分城市飞速发展，许多市区内的电网需要进行改造，但因缺少理想的施工走廊而一再搁置，给城市发展造成了阻力。机械顶管施工即是在地表不挖下沟槽，在线路两段开挖竖井，在以液压为动力将钢管或混凝土管从线路的一端沿直线顶向另一端的施工工艺。该施工工艺过去多用于污水管道或综合性管道的施工，由于他占地面积小，不影响城市建筑的使用，故可以极大地减少施工过程中不必要的开支及纠纷，使城市电网改造成为可能。

1 机械顶管施工的相关参数

1.1 机械顶管施工的特点

机械顶管土方开挖量小，施工周期短，对周围环境影响小，安全问题易控制，施工周期短。路下顶管，路上畅通，建筑物下顶管，不影响建筑物使用功能，降低工程造价显著，设备简单便于操作。

1.2 机械顶管施工与电缆沟道敷设电缆的比较

电缆沟道敷设电缆，需要将电缆走径全线挖开，这样施工会产生大量的废土，而且沿线会产生大量尘土，造成环境污染，治理起来代价昂贵。且完成了电缆沟道敷设后，沟道走廊需要进行道路恢复，为恢复整齐美观的道路外貌，会需要重新铺设大面积的地砖、修复路面原有设施，有时甚至于沟道附近未涉及的路面也会因外貌不一而被要求重新铺设。

机械顶管施工不需要进行大面积的道路破坏，在施工成本上，节约了很大一部分开支，土方开挖产生的尘土也仅仅被控制在竖井周围，不会对附近居民产生伤害，减少了不必要的冲突，减轻了施工阻力。

1.3 机械顶管施工的有关参数（如图1所示）

（1）顶管长度：2000～4000mm；

（2）顶管外径：1800mm；

（3）顶管内径：1440mm；

（4）顶管长度：2000mm；

（5）千斤顶吨位：200～500t。

2 机械顶管施工的原理及施工程序

2.1 施工原理

机械顶管施工即是在地表不挖下沟槽，在线路两段（若线路长度过长，可在中间挖竖井，向两端施工）开挖竖井，在以液压为动力将钢管或混凝土管从线路的一端沿直线顶向另一端的施工工艺。后在涵道内架设展放电缆用的金属框架，再将电缆分相安置在对应位置即可。

2.2 施工程序

（1）首先需要和公路、市政的有关部门取得联系，获得相关部门的施工许可，并得到确切的该地区地下管道分分布情况，以防止顶管施工过程中伤及其他管道，规划好机械顶管施工的施工深度及方向。（2）进行线路复测，在需要施工的线路两端架设经纬仪取顶线路施工方向。（3）在线路两侧开挖竖井，竖井需带一定坡度，以防止坑边落物下落伤人，工作坑，坑的长度要求沿线路方向足以放下一节顶管以及千斤顶即可。（4）铺设导轨，导轨由4根钢轨和若干枕木组成，枕木摄制在工作坑底1/2枕木高的基土上，枕木间隔800～1000mm，钢轨的长度等于工作坑底面的长度减去钢轨桩所占的位置，钢轨的间隔要视管节的外径而定，一般要保证管节安放后，与管节的横截面有最大的接触面，钢轨安装要平直，前端抬头要有0.5-1.0%的坡度。（5）使用液压泵和千斤顶进行顶管作业时，需要有坚固的后背进行反作用力。后背由后背桩及后背粱，后背桩后面夯实的土所组成，后背桩一般以钢轨代替，埋入坑底一下1.5m左右，桩后填土分层夯实，后背桩平面垂直于顶进方向的轴线，钢制后背粱放在桩前的导轨上。（6）根据顶管的吨位不同，采用一台高压油泵配合一台至两台200～500t千斤顶组成顶进设备。千斤顶安装在后背粱与管节之间，管节后端和千斤顶之间用专用钢护圈及麻辫或橡胶垫对混凝土管端进行保护，管外壁涂石蜡做润滑剂，减少顶进摩擦阻力，千斤顶通过传力柱将管节顶入路基。接口橡胶圈采用滑动橡胶圈，接口处衬垫材料选择与管材配套的橡胶垫或胶合板，施工时固定在管端。（7）安装完毕后经试运行无异常后即可开始掏土顶进，掏土视土质及管顶上部覆土厚度而掌握进尺深度，土质较密且覆土较厚，有利于形成卸力拱，可以适当多挖，土质较松或覆土厚度较小，则要少挖，勤挖勤顶，挖土直径不可超过管节的外径。将土运出管节可根据管内径的大小而选取小车进行运输，运出工作坑时采用吊车或电动葫芦即可。（8）顶进过程要时刻测量，每一顶程过后，要对管的高程及左右偏差测量一次，发现问题及时纠偏，纠正左右偏差及抬头扎头的措施，可以在管的前端设一斜撑至于管前的土壁上，结合一侧的超挖土方，随顶随纠偏。前两节的衔接处，用钢板焊制的钢胀圈加固，作为防止偏差一项措施。钢管顶端距离地面1500-2000mm。（9）涵道内壁采用1：2.5防水砂浆粉面加5%防水剂，粉刷层厚度为20毫米。

3 电缆敷设的操作工程

（1）施工前必须核对每条电缆长度，否则不能施工。（2）当机械顶管施工完毕后，在涵道内每隔3米放至一电缆滚轮，采用人力拖拽的方式将电缆拖过顶管部分。电缆的弯曲半径必须要大于规定值，否则会对电缆造成不可逆转的损伤。（3）在涵道内部每相隔1.5米处，安装一个钢管内胀圈。将电缆、光缆角钢支架焊在钢管内胀圈上，钢管内胀圈均热浸镀锌。（4）将逐根水平放置在托架上，光缆在最上端，接下来逐相托放电缆，并用防涡流固定夹固定好。在涵管内施工时，若长度超过了70米，必须在设置换气装置，以保证氧气充足。照明采用矿灯等施工照明设置。（5）每隔200m必须设置一道防火隔墙1道。防火隔墙采用防火板封堵，电缆贯穿处应满足易扩容要求，防火墙中间预埋安装钢制防火埋件，防火門两侧电缆涂刷防火涂料，长度各3m，电缆用Φ200mm的HDPE管穿防火墙，并用耐火土封堵空隙。（6）电缆沟道内每隔50米设接地极1根，接地极采用Φ50钢管或角钢，长度为2.5m，接地极Φ50钢管与电缆主架用-5*50扁钢焊接牢固，接地极设置在检查井和接头井中。（7）安装完毕后，即可测试电缆的相序问题。若测试无问题，则开始回填竖井，改造成电缆井方便日后进行检查使用。

4 机械顶管施工应用中的效果

在咸阳北网电源断开过程中的，长亭线、罗亭线改接入亭北变110kV线路工程中，需要从线路12#终端塔处双回电缆入地，敷设至亭口镇中亭北村的亭北110kV变电站内，电缆路径长度2×0.771km，走廊内经过一条国道，一条矿区路，一处花坛和数家汽车修理店门面。若采用电缆沟道开挖的方法，不仅会阻碍数家汽修店，需要赔偿其经济损失，由于线路走廊内的矿区路是该矿区唯一可进行运输的公路，故挖开公路还会严重阻碍矿区的大型运输车辆，对矿区和电厂造成双重损失，且这个损失无法预计，很可能远高于工程自身的造价。经与设计单位商量后，采用结合电缆沟道开挖和机械顶管施工的方案，在青赔难度大，影响严重的区域选择使用机械顶管施工，其余地方采用沟道开挖的方法，且在勘察了路径之后，于三处挖出竖井设置了机械，同时开始顶管施工。这样的方案缩短了近2个多月的施工周期，才赶上了工程的停电计划，最后顺利完成线路改造。施工工程中，施工对顶管走廊上方的建筑物毫无影响，汽修店照常运营，汽车照常通行，即使是大型运输车辆来往通行，地下也可正常施工。通过此工程，我们足以证明，在施工条件允许，青苗阻力大的情况下，可以考虑采用机械顶管施工的方案来降低施工阻力，减少施工费用，提高施工周期。

由于当下城市经济发展迅速，到处高楼耸立让架空线路难以在城市里继续得到应用，各类造价昂贵的建筑以及车水马龙的道路情况，让电缆沟道开挖在城里也难以得到继续使用。仅有使用机械顶管施工的方式，不影响城市建筑的使用，也可以极大地减少施工过程中不必要的开支及纠纷，使城市电网改造能够跟得上城市发展的速度，使城市供电项目不再是无法克服的难题。