0. 引言

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

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

　　在電力電纜工程中采用頂管施工時，電纜鉆越頂管兩端通用的敷設方案是在頂管兩端分別設置電纜豎井，電纜自電纜豎井爬上后再沿纜溝、排管、隧道等電纜設施敷設。此種方案會在電纜豎井中形成兩個近似直角段，增加了電纜敷設難度。由于豎井較深，井內易積水對后期電纜施工及維護難度也會進一步增加。

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

　　1. 現(xiàn)有電力電纜工程所采用的非開挖技術

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

　　1.1 拉管

　　拉管施工是一種采用定向鉆機和控向儀器，在預先確定的方向上通過導向鉆進、擴孔、拉管等工藝過程實施管線敷設的非開挖施工方法。由于其施工速度快、對周圍環(huán)境影響小、可穿越地下障礙物和地面建造物等特點得到了廣泛的應用。

　　非開挖定向鉆進鋪管技術主要適用于松散地層,可用來鋪設直徑小于600mm的各類管線，鋪管長度可達400～500m。

　　它的優(yōu)勢是可以靈活處理施工中遇到的地層復雜情況。在導向或擴孔過程中如遇到大塊石，或其他障礙物，不能形成一條合格的孔道時，可以再換一個位置另打一條，不會造成管材的損失。它的局限就是對施工場地有一定要求，所鋪設管道的兩端都必須有足夠長的空地，如果有一端靠近建筑物，沒有開挖下管坑的場地，就不能單獨運用定向鉆進完成鋪管。

　　缺點：由于拉管所采用管材大多均為非金屬管材，現(xiàn)有常用勘察技術無法準確測繪出其走向及軌跡，在已有拉管處再進行其他管線施工時，存在一定風險，造成重要交叉路口的地下空間走廊的極大浪費，產(chǎn)生的風險也加大，近年來由于拉管經(jīng)常產(chǎn)生事故，各規(guī)劃部門，各管線運行部門等均不建議采用拉管施工。

　　1.2 頂管

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

　　頂管施工法是先在工作井內設置支座和安裝主千斤頂，所需鋪設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掘進，掘出的泥土由土泵或螺旋輸送機排出或以泥漿的形式通過泥漿泵經(jīng)管道排出，推進一節(jié)管道后，主千斤頂縮回，吊裝上另一節(jié)管道，繼續(xù)頂進。如此往復，直至管道鋪設完畢。管道鋪設完后，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方式

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

▲圖2 電纜在頂管中常用敷設方式

　　此種方案會在電纜豎井中形成兩個近似直角段，增加了電纜敷設難度，同時電纜豎井的造價較高，增加了工程預算;由于頂管和電纜豎井較深，對電纜敷設施工難度較大，并且對后期維護費用也會相對增加，對于沿海地區(qū)或地下水位相對較高的位置，豎井內易積水，對后期電纜施工及維護難度也會進一步增加。

　　3. 電纜在頂管中敷設方式優(yōu)化方案

　　為解決上述問題，我們在原有頂管工程的基礎上，于頂管內部加設HDPE、MPP等可熔接、具有一定柔性的電力電纜保護管，頂管內部每隔5~10米，保護管采用素混凝土加以固定，頂管內部斷面圖如圖3所示。

▲圖3 管內部斷面圖

　　保護管施工完成后，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上方敷設，待敷設至距地面1~2米處接至新設電纜工井結束，電纜在電纜保護管中加以敷設，如圖4所示。

▲圖4 優(yōu)化電纜在頂管中的敷設方式

　　根據(jù)GB/T 13663-2000 給水用聚乙烯(PE)管材，盤管盤架直徑不小于管材外徑的18倍，外徑為200mm的PE管的轉彎半徑最小可以做到1.8m，但考慮到電纜敷設時的允許轉彎半徑和敷設受力情況，工程實際應用時一般按每10米上升4米考慮。

　　4. 經(jīng)濟分析

　　考慮到地質不同，周邊環(huán)境不同，所采用的施工工藝也不同，我們假定在地質條件較好，深度在4米以上開挖不需要做支護，4米至10米身采用鋼板樁支護，超過10米深采用灌注樁支護的方案來對優(yōu)化前后兩個方案進行比對。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，其側壁厚度亦會隨之增加，我們暫按壁厚均為300mm考慮，頂管內電纜豎井方案也會設置PE管或其他管材一次敷設完成，工井內管材不再計算差額。

　　優(yōu)化后方案兩端設置電纜工井方案：設置電纜工井按12.00×2.5×1.9m考慮，工井加排管增量的造價約為28萬元。

　　下面我們對兩端設置電纜豎井按4×3×h考慮時，分別計算電纜排管的增減量費用和電纜豎井因深度引起的費用變化，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，因此我們只對5~20米深度來做造價分析：

　　從上表中分析可以得出，在頂管深度20米以內，優(yōu)化后的敷設方案具有比較明顯的優(yōu)勢，而隨著深度的增加，由于開挖條件及支護措施的進一步加強，費用會逐步接近。在5~20米深度采用優(yōu)化后的敷設方案是具有一定優(yōu)勢的。

　　5. 優(yōu)缺點分析

　　優(yōu)化方案較電纜豎井方案的主要優(yōu)點如下：

　　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電纜觀察井即可，降低了工程造價;

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

　　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行維護，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是需要有足夠電纜排管爬坡的施工場地(大多數(shù)情況都能滿足)，在城區(qū)狹窄地段可配合電纜豎井方案設計。

　　6. 推廣應用情況及前景

　　該設計方案已經(jīng)在電力工程實際建設中得到了應用。由國網(wǎng)天津市電力公司濱海供電分公司承建的“后茶線110千伏線路入地工程”采用頂管技術鉆越鐵路后，利用該種方法將頂管口與兩邊的觀察井進行連接。避免在頂管口兩邊建設電纜豎井，降低了工程造價，同時也縮短了工程建設周期。

▲圖5 工程實例(電纜排管爬坡)

　　通過工程的實際應用，經(jīng)業(yè)主、設計、運行、監(jiān)理和施工單位檢驗驗收，取得了良好的效果。此方式可推廣全國實施應用，具有廣闊的應用前景。