软土地层电力地下通道顶管施工技术研究

钱展佳

（上海新泰建筑工程有限公司　上海　200235）

引言

近年来国内经济迅速发展，城市化进程也不断推进，与此同时国内很多城市的电网等基础设施也出现了陈旧老化等问题，因此需要进行大规模的更新改造工作，受到城市施工条件的限制，地下输电线路在城市电网的升级改造中起到了越来越重要的作用，和传统的空中建设线路相比较而言，在地下通道中布设电力管线不需要占用城市宝贵的地面空间，避免了对城市建设的负面影响，而且可以降低出现意外事故的可能性，防止对行人造成人身伤害。

同时因为地下通道受到的外界影响因素较少，能够有效地防止自然界的打雷闪电、雾霾、大风暴雨或者灰尘颗粒等外界力量产生了电力管线接地和短路等问题，因此可以极大的增强电力输送的功率因素等指标，而且系统运行稳定，可靠性较好。在一定程度上，对于一个城市的市政建设来说，电力地下通道的建设程度是判断城市配套设施是否完善的标志，也是城市可持续发展的基本建设环节。

1　电力地下通道建设常见问题

1.1　电力地下通道建设规划

对于城市电力地下通道建设来说，最主要的问题是建设规划的制定。因为国内城市建设观念的滞后和其他因素的影响，很长时间以来在很多城市的市政建设中都存在着重视地上建设，轻视地下建设，重视审批，轻视监督管理等情况，因为上述问题的影响导致一些城市的电力地下通道建设进度缓慢，无法适应城市建设发展的进度需要，在一定程度影响了城市化的速度。

同时城市建设需要统一规划，根据城市实际需求协调进行，但在很多地方城市的全面发展规划和地下通道建设的长期规划还未能实现统筹管理，往往使得地下通道建设和市政建设存在一定的冲突，导致了地下管网建设规划重复进行，或者建设规模选择不当，或者无法覆盖服务地区，或者存在管线较密集的问题。

1.2　电力地下通道电缆沟施工

地下通道电缆沟施工是城市电力地下通道建设的关键部分，同时也是施工难度较大的环节，因为城市中建筑密集，人口繁多，因此在城市中进行地下通道的施工除了技术性问题，还会面临许多非技术问题，而且电缆沟施工中还必须要考虑到和周围其他地下管线以及周边建筑物的相互干扰，在施工规范中对于电力地下通道的电缆和其他建筑物以及管线的最小距离规定了明确的参数，具体数值见表1所示。

表1　地下电力管线与其他管道最小间距

1.3　电力地下通道运行维护

对于城市电网的正常运转而言，需要各个环节提供周密的安全保证，而电力地下管道则是保障电网顺利运行的重要环节，不过国内很长时间对于电力工程的建设更加重视，而在工程建设完工之后对于工程的运行维护重视程度不足，因此使得电力地下通道的运行管理无法充分发挥效率，地下通道中的电缆由于看护不周经常会被破坏和偷盗，而得不到及时的修复。而且很多电缆井的井底因为管理不善经常会有积水或者杂物积存，有些地方的覆土较浅使得电缆的接地扁铁露出地表，部分电缆井的井盖上原有的电力标志磨损无法识别。不过在城市基础设施建设过程中，大部分供电线路都逐步转入地下通道中布置，而对于电力地下通道管理的重视程度越来越高。

2　电力地下通道软土地层顶管施工技术

对于城市中的电力地下通道建设来说，应当合理规划，认真设计，在建设项目的准备期需要对施工场地进行仔细踏勘，在具体施工环节如果存在原先规划线路和已有建筑物和管线冲突，应当对施工方案及时调整，尤其是在地质情况不利的情况下或者不能明挖通过的建筑物和管线必须利用顶管技术进行通道建设，示意图如图1所示。

图1　顶管施工技术示意图

2.1　软土地层顶管施工技术

电力地下通道的施工技术有很多，而顶管施工技术则是近年来较为流行的一种地下管道施工技术，利用主顶油缸和管道中继间产生的顶推力，能够让工具管件以及掘进机械利用工作坑道从土层下方通过，并且将工具管或者掘进设备送入接收坑道之中然后利用起吊设备将工具管吊起，然后再把工具管之后的管道布设在两个坑道中间，可以避免直接开挖对道路或者地面的破坏。

在顶管工艺施工中，第一步是确定工作井的准确地点，第二步则是对确定的工作井进行挖掘，根据工程需要，工作井一般分为始发井以及接受井，并且在对管道线路的地点和斜率进行测量的基础上，在工作井的井底进行基础施工，然后在施工完成的基础之上安放导轨，再把管段布置在固定好的导轨上方，首先在管道起点挖掘引导孔，利用千斤顶的推动力把管段推入导孔内，当第一节管段被推入之后，再把第二节管道连接到第一节管道上推入导孔内，按照上述步骤把剩下的所有管段都推入导孔内部，让推入的管段能够把始发井以及接受井连接在一起。

机头是顶管作业中最为关键的部件，可以分为不同的尺寸类型，其中刀盘形式一般用于中等尺寸的机头，在顶管机械化作业中通常采用封闭式前进，而进行压力平衡的措施有如下几种，气压平衡、泥水平衡以及土压平衡，其中土压平衡和泥水平衡使用频率较高。

2.2　工艺设备以及主要流程

2.2.1工艺设备

顶管掘进机需要根据施工区域的实际地形和地质参数进行针对性的设计和制造，考虑到地下施工通常都会面临地下水的影响，因此掘进机应当具有优良的防水能力，在掘进机的切口环位置，可以设置单独的功能元件和分离措施，还需要设置避免出现背土或者掘进机单侧滚动的措施。

掘进机的机头部件选取切削式刀盘，能够适应较为复杂的作业条件，并且能够满足地面沉降控制要求高的需求，利用驱动马达推动刀盘进行切削作业，同时采用螺旋式出土机开展取土作业，为了避免施工对于城市道路地面的破坏，可以利用控制推进快慢和取土量等措施来协调正面的土体压力。

多个刀盘能够预先设置旋转方向一致，也可以根据现场情况单独对刀盘进行方向设置，刀盘的转动速度不固定，可以根据需要进行不同档位的设置，如果是处于加固段可以把刀盘的转速设定为高速，而在软弱土层内部则需要设定为低速，通常无特殊情况，可以把刀盘的转速保持在中速，在掘进机向前作业之前必须进行空载运行，发现问题后及时调整。

2.2.2工艺主要流程

在顶管法作业之前，首先要进行施工现场的放样量测工作，确定坑口挖掘的准确位置，并且要对放样结果进行复核，确保测量无误，其次进行基坑的构筑作业，在对始发井和接受井的挖掘作业完成之后，要进行工作坑道的设施安置，同时进行地表设施的安装作业。

在上述工作完成之后，要进行出洞准备作业，并且要准备好注浆的材料，然后进行机头出洞的作业，之后再进行顶管推进的工作，在此过程中为了减少顶管和土层的摩擦力要进行注浆作业，在第一节管段进入之后，进行第二节管段的连接安装，继续进行水平顶进，直到所有管段都进入导孔之中。

2.2.3顶管工作井内部工艺

在电力地下通道施工中，对于始发井的内部精当在顶管轴线上布置顶管机械、主顶千斤顶、钢制后座、始发架等顶管推动设施，为了让现场施工作业人员能够方便进出，应当在工作井的一边安放下井扶梯。

反力架可以把反作用力传递到底板和中板上，传力部件可以使用钢制结构，钢制结构和浇筑混凝土的接触部位必须使用钢制板件进行封闭，利用顶进轴线以及底部高程作为参考，在始发架子的底端隔开500mm左右的空隙，支撑材料应当选择相应规格的型钢制作。地下通道内部的供电和工作井内部的电力配置区域应该布置在工作井的井口，供电线路、水管和压浆管道必须布置在工作井的井壁上。

2.3　顶管主要环节施工措施

2.3.1顶管轨迹检测措施

需要根据地下通道推进路线的坡度，对反作用力体系、后顶设施以及顶管机械进行安装布置，在前期对于管件进行推送时，顶管机械进行出土作业必须保持稳定速度，对最初的偏差随时进行调整，通过控制后座的千斤顶合力中心对初始偏差进行约束，让顶管机头的最初情况保持不变以及主轴线的顺直。

因为推进的水平距离不够长，所以必须尽可能提前把参数计算好，和地面的沉降数据结合起来，确保出土速度均匀，并且保持正面的土体压力稳定。在管段前进之时必须对管段姿势随时进行观测，如果出现轨迹偏移的情况，必须及时进行纠正，把管段推进的偏差控制在允许参数之内。

2.3.2顶管接口措施

在顶管施工工程中，接口环节是较为重要的施工程序，只有保证接口部分的施工质量，才能确保整个顶管作业的顺利进行，因此必须按照相关的技术规程进行严格管理，精心制作接口的每个部件。管段的止水圈是水膨胀橡胶和氯丁橡胶结合而成，再利用粘结材料固定在管段的表面部分，为了保证两者粘结牢固，在进行粘贴作业之前应当对管段的表面进行仔细清理，确保表面没有杂质和污渍。

在管段进行井下安装之时，应当在钢制套环斜口以及止水圈的斜面上涂刷硅油，并且要确保涂刷均匀，当管段接口对接成功之后，使用探棒伸入到钢制套环的缝隙之内，对空隙四周确定止水圈定位是否到位，如果止水圈有移动和翻转的情况，必须立即将止水圈拿出再次进行粘结。

不同管段之间应当利用硬度适中的木质结构进行衬垫，目的是为了减缓管段混凝土出现的应力作用，在板接口的部位要用企口形式进行连接，在粘贴之前应当对各管段的表面进行认真清理，如果有衬垫脱落的情况必须及时开展补救措施，保证管段衬垫的平衡完好。

3　结论

在城市电力管线建设中使用地下通道进行管线铺设，一方面可以节约宝贵的土地资源，不占用地面面积，为城市建设提供有力支持，另外一方面还能防止自然因素和人为因素对电力管线的损害，保证电力系统稳定运行。

使用顶管技术进行电力地下通道施工作业，避免了开挖大量的土方，施工场地作业范围小，而且不需要破坏道路，把对城市交通的影响降低到了最低限度，而且在地下进行施工，噪声较小也不会对周边建筑物带来影响，施工产生的泥浆和土壤可以统一排除，尽可能的减缓对自然环境的不利影响，同时对现状建筑物、河道、桥梁的干扰也不大，不会给附近建筑物和构筑物的运行带来障碍，因此可以在城市电力地下通道建设中进行大力推广。

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