0. 引言

　　隨著國(guó)家現(xiàn)代化的進(jìn)程，城市建設(shè)腳步越來(lái)越快，各種市政管線(xiàn)在地下縱橫交錯(cuò)、層疊密布，地面上的市政建筑也越來(lái)越多，電力工程中電纜敷設(shè)時(shí)開(kāi)挖施工使道路質(zhì)量變差、破壞環(huán)境，同時(shí)給人們的生活、工作帶來(lái)諸多不便，施工成本越來(lái)越高。在鉆越一些鐵路、公路、河流等重要交通設(shè)施時(shí)，已不允許斷交破路施工，只能采取非開(kāi)挖技術(shù)鉆越，一般可采用頂管或拉管鉆越技術(shù)。

　　非開(kāi)挖技術(shù)是以最少的開(kāi)挖量或不開(kāi)挖的條件下鋪設(shè)、更換或修復(fù)各種地下管線(xiàn)的一種施工技術(shù)。它可廣泛用于穿越高速公路、鐵路、河流以及在市區(qū)、古跡保護(hù)區(qū)等進(jìn)行地下管線(xiàn)的施工。拉管技術(shù)由于施工隊(duì)伍良莠不齊，未能準(zhǔn)確將其軌跡記錄，造成后期查詢(xún)及勘察難度增加，無(wú)法準(zhǔn)確把握管道軌跡，局部地區(qū)暫時(shí)不建議采用，而大多會(huì)選擇頂管鉆越技術(shù)。

　　在電力電纜工程中采用頂管施工時(shí)，電纜鉆越頂管兩端通用的敷設(shè)方案是在頂管兩端分別設(shè)置電纜豎井，電纜自電纜豎井爬上后再沿纜溝、排管、隧道等電纜設(shè)施敷設(shè)。此種方案會(huì)在電纜豎井中形成兩個(gè)近似直角段，增加了電纜敷設(shè)難度。由于豎井較深，井內(nèi)易積水對(duì)后期電纜施工及維護(hù)難度也會(huì)進(jìn)一步增加。

　　為解決上述問(wèn)題，我們采用了在頂管內(nèi)部加設(shè)HDPE、MPP等可熔接、具有一定柔性的電力電纜保護(hù)管，頂管兩端將保護(hù)管延長(zhǎng)并利用其柔性爬至距地面適合纜溝、排管、隧道等高度后，再設(shè)置電纜工井或電纜檢查井，為后期電纜敷設(shè)提供場(chǎng)地。該種方法能夠有效的降低電纜在頂管口的豎井中的敷設(shè)難度，同時(shí)也能夠減輕后期運(yùn)行維護(hù)難度。

　　1. 現(xiàn)有電力電纜工程所采用的非開(kāi)挖技術(shù)

　　現(xiàn)有電纜工程所采用的非開(kāi)挖技術(shù)主要可以分為兩種，一種是拉管技術(shù)，另一種是頂管技術(shù)，其主要原理如下：

　　1.1 拉管

　　拉管施工是一種采用定向鉆機(jī)和控向儀器，在預(yù)先確定的方向上通過(guò)導(dǎo)向鉆進(jìn)、擴(kuò)孔、拉管等工藝過(guò)程實(shí)施管線(xiàn)敷設(shè)的非開(kāi)挖施工方法。由于其施工速度快、對(duì)周?chē)h(huán)境影響小、可穿越地下障礙物和地面建造物等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。

　　非開(kāi)挖定向鉆進(jìn)鋪管技術(shù)主要適用于松散地層,可用來(lái)鋪設(shè)直徑小于600mm的各類(lèi)管線(xiàn)，鋪管長(zhǎng)度可達(dá)400～500m。

　　它的優(yōu)勢(shì)是可以靈活處理施工中遇到的地層復(fù)雜情況。在導(dǎo)向或擴(kuò)孔過(guò)程中如遇到大塊石，或其他障礙物，不能形成一條合格的孔道時(shí)，可以再換一個(gè)位置另打一條，不會(huì)造成管材的損失。它的局限就是對(duì)施工場(chǎng)地有一定要求，所鋪設(shè)管道的兩端都必須有足夠長(zhǎng)的空地，如果有一端靠近建筑物，沒(méi)有開(kāi)挖下管坑的場(chǎng)地，就不能單獨(dú)運(yùn)用定向鉆進(jìn)完成鋪管。

　　缺點(diǎn)：由于拉管所采用管材大多均為非金屬管材，現(xiàn)有常用勘察技術(shù)無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)繪出其走向及軌跡，在已有拉管處再進(jìn)行其他管線(xiàn)施工時(shí)，存在一定風(fēng)險(xiǎn)，造成重要交叉路口的地下空間走廊的極大浪費(fèi)，產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)也加大，近年來(lái)由于拉管經(jīng)常產(chǎn)生事故，各規(guī)劃部門(mén)，各管線(xiàn)運(yùn)行部門(mén)等均不建議采用拉管施工。

　　1.2 頂管

　　頂管施工是繼盾構(gòu)施工之后而發(fā)展起來(lái)的一種地下管道施工方法，它不需要開(kāi)挖面層，并且能夠鉆越公路、鐵道以及各種地下管線(xiàn)等。頂管施工借助于主頂油缸及管道間、中繼間等的推力，把工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作井內(nèi)穿過(guò)土層一直推到接收井內(nèi)吊起。與此同時(shí)，也就把緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后的管道埋設(shè)在兩井之間，以期實(shí)現(xiàn)非開(kāi)挖敷設(shè)地下管道的施工方法。

　　頂管施工法是先在工作井內(nèi)設(shè)置支座和安裝主千斤頂，所需鋪設(shè)的管道緊跟在工具管后，在主千斤頂推力的作用下工具管向土層內(nèi)掘進(jìn)，掘出的泥土由土泵或螺旋輸送機(jī)排出或以泥漿的形式通過(guò)泥漿泵經(jīng)管道排出，推進(jìn)一節(jié)管道后，主千斤頂縮回，吊裝上另一節(jié)管道，繼續(xù)頂進(jìn)。如此往復(fù)，直至管道鋪設(shè)完畢。管道鋪設(shè)完后，工具管從接收井吊至地面。頂管法施工原理如圖所示：

▲圖1 頂管施工方案

　　2.電力電纜工程在頂管中常用敷設(shè)方式

　　頂管鉆越在施工時(shí)，需在頂管兩端設(shè)置工作井，工作井按深度設(shè)置大小，5~10米的頂管工作井為8×5×h，接收工作井為6×5×h，一般情況下會(huì)借所施工工作井設(shè)置電纜豎井，然后電纜在電纜鉆越頂管常用的敷設(shè)方案是在頂管兩端分別設(shè)置電纜豎井，電纜自電纜豎井爬上后再沿纜溝、排管、隧道等電纜設(shè)施敷設(shè)。

▲圖2 電纜在頂管中常用敷設(shè)方式

　　此種方案會(huì)在電纜豎井中形成兩個(gè)近似直角段，增加了電纜敷設(shè)難度，同時(shí)電纜豎井的造價(jià)較高，增加了工程預(yù)算;由于頂管和電纜豎井較深，對(duì)電纜敷設(shè)施工難度較大，并且對(duì)后期維護(hù)費(fèi)用也會(huì)相對(duì)增加，對(duì)于沿海地區(qū)或地下水位相對(duì)較高的位置，豎井內(nèi)易積水，對(duì)后期電纜施工及維護(hù)難度也會(huì)進(jìn)一步增加。

　　3. 電纜在頂管中敷設(shè)方式優(yōu)化方案

　　為解決上述問(wèn)題，我們?cè)谠许敼芄こ痰幕A(chǔ)上，于頂管內(nèi)部加設(shè)HDPE、MPP等可熔接、具有一定柔性的電力電纜保護(hù)管，頂管內(nèi)部每隔5~10米，保護(hù)管采用素混凝土加以固定，頂管內(nèi)部斷面圖如圖3所示。

▲圖3 管內(nèi)部斷面圖

　　保護(hù)管施工完成后，頂管端部采用混凝土加以封堵，然后利用其管材的柔韌性向兩側(cè)上方敷設(shè)，待敷設(shè)至距地面1~2米處接至新設(shè)電纜工井結(jié)束，電纜在電纜保護(hù)管中加以敷設(shè)，如圖4所示。

▲圖4 優(yōu)化電纜在頂管中的敷設(shè)方式

　　根據(jù)GB/T 13663-2000 給水用聚乙烯(PE)管材，盤(pán)管盤(pán)架直徑不小于管材外徑的18倍，外徑為200mm的PE管的轉(zhuǎn)彎半徑最小可以做到1.8m，但考慮到電纜敷設(shè)時(shí)的允許轉(zhuǎn)彎半徑和敷設(shè)受力情況，工程實(shí)際應(yīng)用時(shí)一般按每10米上升4米考慮。

　　4. 經(jīng)濟(jì)分析

　　考慮到地質(zhì)不同，周邊環(huán)境不同，所采用的施工工藝也不同，我們假定在地質(zhì)條件較好，深度在4米以上開(kāi)挖不需要做支護(hù)，4米至10米身采用鋼板樁支護(hù)，超過(guò)10米深采用灌注樁支護(hù)的方案來(lái)對(duì)優(yōu)化前后兩個(gè)方案進(jìn)行比對(duì)。排管按照21孔考慮，我們以排管爬至距地面1米與電纜工井相連接。電纜豎井隨著深度的增加，其側(cè)壁厚度亦會(huì)隨之增加，我們暫按壁厚均為300mm考慮，頂管內(nèi)電纜豎井方案也會(huì)設(shè)置PE管或其他管材一次敷設(shè)完成，工井內(nèi)管材不再計(jì)算差額。

　　優(yōu)化后方案兩端設(shè)置電纜工井方案：設(shè)置電纜工井按12.00×2.5×1.9m考慮，工井加排管增量的造價(jià)約為28萬(wàn)元。

　　下面我們對(duì)兩端設(shè)置電纜豎井按4×3×h考慮時(shí)，分別計(jì)算電纜排管的增減量費(fèi)用和電纜豎井因深度引起的費(fèi)用變化，而電力電纜工程頂管深度能做到20米以下的工程也很少見(jiàn)，因此我們只對(duì)5~20米深度來(lái)做造價(jià)分析：

　　從上表中分析可以得出，在頂管深度20米以?xún)?nèi)，優(yōu)化后的敷設(shè)方案具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，而隨著深度的增加，由于開(kāi)挖條件及支護(hù)措施的進(jìn)一步加強(qiáng)，費(fèi)用會(huì)逐步接近。在5~20米深度采用優(yōu)化后的敷設(shè)方案是具有一定優(yōu)勢(shì)的。

　　5. 優(yōu)缺點(diǎn)分析

　　優(yōu)化方案較電纜豎井方案的主要優(yōu)點(diǎn)如下：

　　1、避免在頂管口新建電纜豎井，只需在PE管爬坡至離地兩米處增加一個(gè)電纜觀察井即可，降低了工程造價(jià);

　　2、以電纜觀察井代替了電纜豎井，在電纜敷設(shè)時(shí)避免了出現(xiàn)直角彎，在滿(mǎn)足電纜轉(zhuǎn)彎半徑的要求的同時(shí)，減小了電纜在敷設(shè)時(shí)的牽引力，降低了電纜敷設(shè)的難度;

　　3、這種以爬坡方式與將頂管部分與直埋段電纜相連的方法便于以后的運(yùn)行維護(hù)，減少了故障發(fā)生的幾率。

　　4、該種方法施工周期短，綜合成本低，安全性能好。

　　優(yōu)化方案較電纜豎井方案的缺點(diǎn)是需要有足夠電纜排管爬坡的施工場(chǎng)地(大多數(shù)情況都能滿(mǎn)足)，在城區(qū)狹窄地段可配合電纜豎井方案設(shè)計(jì)。

　　6. 推廣應(yīng)用情況及前景

　　該設(shè)計(jì)方案已經(jīng)在電力工程實(shí)際建設(shè)中得到了應(yīng)用。由國(guó)網(wǎng)天津市電力公司濱海供電分公司承建的“后茶線(xiàn)110千伏線(xiàn)路入地工程”采用頂管技術(shù)鉆越鐵路后，利用該種方法將頂管口與兩邊的觀察井進(jìn)行連接。避免在頂管口兩邊建設(shè)電纜豎井，降低了工程造價(jià)，同時(shí)也縮短了工程建設(shè)周期。

▲圖5 工程實(shí)例(電纜排管爬坡)

　　通過(guò)工程的實(shí)際應(yīng)用，經(jīng)業(yè)主、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、監(jiān)理和施工單位檢驗(yàn)驗(yàn)收，取得了良好的效果。此方式可推廣全國(guó)實(shí)施應(yīng)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。