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非开挖牵引铺设技术在国外电力工程中的应用

2021-12-20 15:55:00

中国机械设备进出口总公司承接了赤道几内亚首都马拉博市的高、低压城网建设工程项目。该项目设计单位分别由长江勘测规划设计研究有限责任公司和中国建筑设计院承担,施工单位由吉林送变电工程公司承担。设计对于66kV电缆基本采用挖沟直埋、20kV电缆线路采用直埋穿C-PVC管的方案。在实际施工时,由于部分城市道路狭窄,没有预留电缆线路通道,另有部分道路路面刚刚铺设完成,加上施工中没有考虑后期其它市政建设管道的需求,当地政府市政管理部门对部分路段限制开挖路面,致使电缆线路施工受阻。在这种特定情况下,经认真研究现场的地质勘察报告,结合国内市政管线施工的一些经验,并与设计单位和施工分包单位共同商量和研究后,决定在无电缆线路敷设通道以及不开挖路面的地段,采用非开挖牵引铺设技术即顶管施工技术方案。

1、工程地质状况

赤道几内亚马拉博市位于比奥科岛的北端,北临大西洋,南靠2000多米高的古老火山,城区分布在滨海平原及山麓丘陵地带,海拔高程15~90m,北高南低。全年雨量充沛,年降雨量可达2000~3000mm,多为暴雨。

整体看工程区地形坡度较小,由多级海洋侵蚀阶地相接形成,其地质构造均为冲洪积含砾(卵石)粘土,可塑状为主,砾(卵石)含量15%~30%,直径一般为5~20cm,部分地段含大块石,直径一般为30~40cm,个别达70cm,厚度一般为1.5~2.5m。冲洪积层下全为残坡积层,整体地形平缓,地质条件比较简单,其地下水位较高,各土层含水量丰富。

2、方案拟定

工程大部分地段电缆施工可直接开沟埋设,但新近建成的机场路和机场二路等处,当地政府要求不破坏路面结构,为此考察了现场地质状况和地下水位,以及对待敷电缆规格尺寸、已有地下管道的情况和现场周边环境因素等进行了分析,最后决定采用施工简单国内常用的顶管施工方案。

在考察国内同类施工项目的基础上,购置了4GPS-25T回拖力铺管钻机等设备。

3、施工操作方法及步骤

非开挖牵引铺管施工即顶管施工流程为:现场勘察、导向孔轨迹设计、施工前准备、导向孔施工、反拉扩孔及铺管施工等几个步骤。

3.1现场勘察

工作内容包括地表测量和地下勘察两部分。地表测量主要对管线工程周围地形、建筑物、设施、道路情况等进行测量,地下勘察包括:区域以内的地下管线及设施的探测和地层地质勘查,该项工作是非开挖牵引管道成败及安全施工的关键。

3.2导向孔轨迹设计

根据现场勘察结果、检查井位置、土质、管径尺寸等情况,合理确定铺管埋深,进行非开挖牵引管一次牵引的长度设计,并预先做好现场围护。

在每个非开挖牵引管施工段,预先进行钻孔曲线设计,设计导向孔要综合考虑工程要求、地层条件、钻杆的最小曲率半径、施工场地的条件、铺设深度及地下埋设物等多方面的因素,最后优化设计出最佳的钻孔曲线,计算出每根钻杆的钻进角度。

非开挖牵引铺管的起点、终点、铺管深度由设计计算而定。弧形孔曲率半径则受钻杆直径及工作管直径的限制,一般取曲率半径不小于1200DD为钻杆外径或工作管直径)。由于钻杆在弧形孔钻进中受到循环交变应力的影响,因此在条件允许的情况下,曲率半径尽量取较大值。曲率半径过小,有可能在工作中发生钻杆断裂。曲率半径的大小还影响着拉管时的阻力大小。曲率半径大,则摩擦阻力小;反之,则拉管时的阻力大。曲率半径大,将使导向孔的长度增加,因此在实际设计中要综合考虑各种因素,确定合理的曲率半径。对于GBS-25型非开挖铺管钻机使用的是060钻杆,其最小曲率半径为60m,对应的单根钻杆改变的倾角不得大于2.4°。单根杆机改变倾角过大,将显著增加钻机回转扭矩和给进与回拖力,并使钻杆承受很大的交变载荷,特别是在给进或回拖速度很慢时会引起钻杆断裂。