貴州電力管道之頂管技術(shù)在市區(qū)電力管道工程中的應(yīng)用！

      1研究背景

      伴隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化的不斷進(jìn)程，城市的規(guī)模和數(shù)量在不斷上升。貴州電力管道發(fā)展過(guò)程同時(shí)也伴隨著城市對(duì)地面空間、能源、地下空間等的增加。特別是中老型城市，尤其是在老城區(qū)，由于歷史原因，存在規(guī)劃思路落伍、城市基礎(chǔ)設(shè)施輸送能力不足等現(xiàn)象，存在的問(wèn)題包括：

(1)輸送型管道（如給水管道、排水管道、煤氣或燃?xì)夤艿溃┻^(guò)流能力不能滿足城市發(fā)展的需求，出現(xiàn)供水不足、“內(nèi)澇”等現(xiàn)象；

(2)年久失修的舊管道嚴(yán)重威脅著城區(qū)的人生財(cái)產(chǎn)安全、同時(shí)也制約著老城區(qū)的重新規(guī)劃和改造；

(3)數(shù)量眾多的架空電線、通訊線等嚴(yán)重影響城市形象，同時(shí)也帶來(lái)了諸多安全隱患。

因此，在城市化進(jìn)程中，需要不斷完善城市地下管線的修復(fù)及更新、同時(shí)也有必要對(duì)城市公用設(shè)施管道（諸如綜合電力管廊、通訊管廊、給排水管廊）進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃和改造，首先，能夠滿足城市發(fā)展和擴(kuò)張對(duì)城市基礎(chǔ)設(shè)施的需求，其次能夠有效降低城市因?yàn)榈叵鹿迷O(shè)施故障而引起的成本。本論文是基于福建省某市架空高壓電線入地管網(wǎng)改造工程，通過(guò)政府統(tǒng)一引導(dǎo)、市政統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)、邀請(qǐng)具備相應(yīng)施工能力的企業(yè)招投標(biāo)進(jìn)行工程施工。作者經(jīng)歷了某市絕大部分電力管網(wǎng)采用非開(kāi)挖頂管技術(shù)改造工程的全過(guò)程。本文將從采用頂管技術(shù)可行性、綜合經(jīng)濟(jì)效益、存在問(wèn)題等方面進(jìn)行分析。

2技術(shù)可行性

    頂管技術(shù)是從理論研究、工程實(shí)踐較為成熟的一項(xiàng)施工技術(shù)，但是類似于地下工程施工技術(shù)，貴州電力管道在采用頂管技術(shù)施工地下管道(線)時(shí)，尤其是大口徑、大埋深、長(zhǎng)距離管道施工情況下，仍然存在很大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

筆者將從頂管技術(shù)本身進(jìn)行分析，從頂管技術(shù)工藝、設(shè)備兩個(gè)方面說(shuō)明頂管技術(shù)在市政電力管道入地纜化改造工程中應(yīng)用的可行性。

2.1工藝可行性的選型、頂進(jìn)距離的選擇以及工程造價(jià)等。

    確定采用頂管技術(shù)進(jìn)行地下管道的敷設(shè)和更新工程之前，需要慎重考慮所擁有設(shè)備的性能、適用工藝和設(shè)備特點(diǎn)等。

    頂管機(jī)作為頂管技術(shù)的關(guān)鍵機(jī)具,目前國(guó)際上頂管機(jī)較為先進(jìn)的是德國(guó)的海瑞克頂管機(jī)以及日

本的頂管機(jī)。主要體現(xiàn)在以下方面：

(1)頂管機(jī)具備充足的施工安全盈余；

(2)設(shè)備具有可控性良好、性能穩(wěn)定的液壓系統(tǒng)；

目前大量的城市面臨著繁華市區(qū)管網(wǎng)改造工程，包括：城市雨污分流改造工程、污水管網(wǎng)改造工程、架空電線入地改造工程等。以上管網(wǎng)改造工程區(qū)域皆有以下特點(diǎn)：

(1)區(qū)域建筑擁擠、道路狹窄、車(chē)流量大；

(2)區(qū)域通常為政治或經(jīng)濟(jì)及文化中心，擔(dān)當(dāng)著城市運(yùn)轉(zhuǎn)的重要角色；

(3)架空線、地下管網(wǎng)皆眾多，面臨著無(wú)空間可利用的程度；

如在上述區(qū)域采用大面積開(kāi)挖進(jìn)行管網(wǎng)改造

及市政形象改造工程，工程阻力很大，同時(shí)政府主管部門(mén)以及各地下設(shè)施主管部門(mén)都會(huì)成為工程開(kāi)

展的主要阻力。

(1)采用非開(kāi)挖頂管技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(2)施工速度快；

(3)管道一般具有光滑的內(nèi)表面，無(wú)需二次襯砌；

(4)管道密封性能好，可以避免流體向地層中滲

漏；

(5)可以推進(jìn)矩形截面的管道，如頂進(jìn)路下通道等；

(6)施工安全性好；鑒于此，對(duì)于大埋深（埋深≥4m）、大口徑（直

徑≥600mm），在地下原有設(shè)施眾多復(fù)雜、地下水位豐富的繁華地段，貴州電力管道采用非開(kāi)挖頂管技術(shù)能夠有效避免因?yàn)楣こ痰叵鹿艿朗┕り?duì)地面商貿(mào)經(jīng)營(yíng)和地下

原有設(shè)施的影響，實(shí)現(xiàn)管道的改造和敷設(shè)。

2.2頂管掘進(jìn)機(jī)具

頂管掘進(jìn)機(jī)具是頂管工程中最為關(guān)鍵的機(jī)械。頂管性能的好壞、設(shè)備的穩(wěn)定性等均影響工程設(shè)備

(3)不同類型地層，頂管機(jī)的適用性；

(4)能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)距離（超過(guò)500m）、高硬度（80MPa以上巖層）頂進(jìn)；

(5)具備功能完善、可操作性強(qiáng)的PLC控制系統(tǒng)；

國(guó)內(nèi)在借鑒了國(guó)外先進(jìn)頂管機(jī)的基礎(chǔ)之上，20世紀(jì)90年代后期陸續(xù)開(kāi)始引進(jìn)國(guó)外頂管機(jī)、消化

吸收并開(kāi)始研發(fā)國(guó)產(chǎn)的頂管機(jī)，從最開(kāi)始的手掘式頂管機(jī)、土壓平衡頂管機(jī)、泥水平衡頂管機(jī)等機(jī)械

式國(guó)產(chǎn)頂管機(jī)。相比于國(guó)外成熟的頂管機(jī)，國(guó)產(chǎn)頂管機(jī)具有以下特點(diǎn)：

(1)具備絕對(duì)的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；

(2)設(shè)備維修和售后服務(wù)及時(shí)；

(3)設(shè)備性能及穩(wěn)定性存在欠缺，尤其是遇到多變復(fù)雜性地層，國(guó)產(chǎn)頂管機(jī)的不足之處凸顯；

(4)關(guān)鍵部件仍需要國(guó)外進(jìn)口，制約著國(guó)產(chǎn)頂管機(jī)的發(fā)展；

3存在問(wèn)題

    作為架空高壓電纜入地改造工程,是目前我省正在開(kāi)展的市政管網(wǎng)改造重點(diǎn)工程之一,政府部門(mén)在進(jìn)行多方調(diào)研后,確定將頂管技術(shù)作為管網(wǎng)改造工程的一項(xiàng)重要工程施工方法之一,在后期大量的工程施工中,基本完成了業(yè)主交付的工程要求,完成了地下大口徑電力管道的施工。同時(shí)在此過(guò)程中，出現(xiàn)了諸多問(wèn)題，包括頂管技術(shù)在大口徑電力管道工程的使用的技術(shù)瓶頸、設(shè)備及機(jī)具局限和頂管工程施工預(yù)決算、設(shè)計(jì)、工程管理和施工等均出現(xiàn)了不同程度的問(wèn)題。

    在采用頂管技術(shù)敷設(shè)大口徑電力管道(≥直徑2500mm)工程中，無(wú)論對(duì)管道的敷設(shè)埋深、頂進(jìn)距離、地面沉降控制、設(shè)備性能及其穩(wěn)定性均提出了更高的要求。因此從頂管技術(shù)上也對(duì)施工單位及主管部門(mén)提出了更高的技術(shù)要求和儲(chǔ)備。

3.1管道埋深

    對(duì)于超過(guò)埋深超過(guò)5m的大口徑管道，在采用頂管技術(shù)敷設(shè)工程中，工程單位需要具備成熟的完成頂管工作井的技術(shù)人員；其次，在此深度進(jìn)行管道頂進(jìn)，均在地下水位以下，因此需要考慮工作井和管道接頭的密封、頂管機(jī)具在高地下水位情況施

工的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2頂進(jìn)長(zhǎng)度

    市區(qū)地下電力管道通風(fēng)井的距離，考慮通氣、排風(fēng)以及濕度等要求，通常均設(shè)置在200m間隔為宜，但是對(duì)于特殊區(qū)域、特殊地段，往往通風(fēng)井的設(shè)置距離可能更長(zhǎng)，部分甚至超過(guò)500m，對(duì)管道內(nèi)維修、通風(fēng)、防火等增加了新的難度要求。因此市區(qū)地下電力管道設(shè)置的距離將是采用頂管技術(shù)施工最為關(guān)鍵的一個(gè)控制參數(shù)。

    目前在城市市政電力纜化工程中，常見(jiàn)頂進(jìn)長(zhǎng)度均在200m左右，采用較為成熟的國(guó)內(nèi)頂管機(jī)設(shè)備能夠完成敷設(shè)。在200m及其以上距離采用頂管技術(shù)施工，必須要設(shè)置中繼站工藝，首先能夠降低工作井后座墻的壓力，同時(shí)也能降低尾部頂進(jìn)管道的壓力。對(duì)于超過(guò)500m距離的頂管，需要從設(shè)備、技術(shù)隊(duì)伍、應(yīng)急措施等多方面綜合考慮后，才能進(jìn)行施工。

3.3地面沉降控制

    對(duì)于采用頂管技術(shù)敷設(shè)大口徑地下電力管道，對(duì)地層的擾動(dòng)是較大的，同時(shí)由于工程施工區(qū)域往往是對(duì)地面沉降控制較為嚴(yán)格的區(qū)域，因此在工程施工中做好地面沉降檢測(cè)是一項(xiàng)重要的工作。由孫平賀博士等在2011年采用Photogramme-try技術(shù)對(duì)因地下工程施工引起的地面沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)作了現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)，取得較好的監(jiān)測(cè)效果。通過(guò)對(duì)頂管工藝改進(jìn)、控制超挖量，并結(jié)合Photogrammetry監(jiān)測(cè)技術(shù)，能夠及時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)因?yàn)轫敼苁┕ひ鸬牡孛娉两怠?/p>

3.4設(shè)備性能及穩(wěn)定性

對(duì)于長(zhǎng)距離、高強(qiáng)度地層，貴州電力管道采用頂管技術(shù)敷設(shè)地下管線，需要對(duì)選用設(shè)備的性能及穩(wěn)定性提出了更好的要求。在特殊性地層包括：巖石抗壓強(qiáng)度≥80Mpa地層，國(guó)產(chǎn)頂管機(jī)掘進(jìn)的效益會(huì)顯著降低，同時(shí)，頂管液壓系統(tǒng)、動(dòng)力給進(jìn)系統(tǒng)、注漿減租系統(tǒng)、刀盤(pán)切削刀具抗碾磨和更換等均由較高要求。

    鑒于此，在遇到長(zhǎng)距離、高強(qiáng)度地層，采用非開(kāi)挖頂管敷設(shè)地下管線時(shí)，首先需要做出準(zhǔn)確的工程設(shè)計(jì)及設(shè)備選型，配備完善成熟的技術(shù)隊(duì)伍。圖4給出了不同類型地層對(duì)頂管機(jī)選型的影響。

4 結(jié)論與建議

    筆者親歷了數(shù)量眾多的大口徑、長(zhǎng)距離市政高壓電線架空入地纜化工程項(xiàng)目，對(duì)頂管技術(shù)在類似工程中的應(yīng)用及其出現(xiàn)的問(wèn)題有較為深刻的認(rèn)識(shí)。通過(guò)對(duì)當(dāng)前城鎮(zhèn)管網(wǎng)現(xiàn)狀及改造背景出發(fā)，結(jié)合采用頂管技術(shù)敷設(shè)大口徑、長(zhǎng)距離地下電力管道的技術(shù)可行性以及對(duì)頂管機(jī)具的要求提出了建議，最后結(jié)合工程實(shí)踐，給出了目前采用頂管技術(shù)敷設(shè)大口徑、長(zhǎng)距離電力管道中已出現(xiàn)的問(wèn)題給予了分析，并提出了可操作性的解決辦法。供后期城市高壓電纜管網(wǎng)入地改造工程提供參考和借鑒。