冶 金 动 力 １２ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＰＯＷＥＲ ２００８年第６期 总第１３０期 非开挖技术在电力电缆敷设路由中的应用 胡宝年，范耀德 （宝钢股份宝钢分公司能源环保部，上海２００９４１） 【摘要】阐述了顶管等非开挖技术，重点介绍了泥水平衡法顶管流程，计算了顶管阻力，提出了顶管施 工在电缆敷设路由中需要注意的事项。 【关键词】顶管；电缆；路由 【中图分类号】ＴＭ２４７ 【文献标识码】Ｂ 【文章编号】１００６—６７６４（２００８）０６—００１２—０３ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎｏｎ・－—ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｌａｙｉｎｇ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｃａｂｌｅ Ｒｏｕｔｅ ＨＵ Ｂａｏ．ｎｉａｎ．ＦＡＮ Ｙａｏ．ｄｅ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｒａｎｃｈ Ｃｏ．，Ｂａｏｓｈａｎ Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００９４１，Ｃｈｉｎａ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｎｏｎ—ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｕｃｈ ａｓ ｐｕｓｈ ｐｉｐｅ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ ｐｕｓｈ ｐｉｐｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｌａｙ—ｗａｔｅｒ ｂａｌａｎｃｅ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｅｍｐｈａｓｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｐｕｓｈ ｐｉｐｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｗａｓ ｃａｌｃｕｌａｔ— ｅｄ ａｎｄ ｐｏｉｎｔｓ ｆｏｒ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｉｎ ｌａｙｉｎｇ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｃａｂｌｅ ｒｏｕｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｕｓｈ ｐｉｐｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｒａｉｓｅｄ． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】ｐｕｓｈ ｐｉｐｅ；ｃａｂｌｅ；ｒｏｕｔｅ １概述 技术在宝钢分公司应运而生。宝钢分公司两条最高 随着宝钢产能规模的逐步扩大，用电负荷迅速 电压等级的２２０ ｋＶ电缆就是采用电缆隧道结合顶 增加。宝钢分公司一二期工程生产用电负荷约６Ｏ万 管作为路由，连接宝钢最重要的变电所的。图１示出 ｋＷ，三期工程建成投产，用电负荷增加到１００万 ２２０ ｋＶ等级宝能变顶管贯通的照片。一炼钢２ＬＦ外 ｋＷ，十・五规划项目建成投产，用电负荷又增加到 线工程也使用了顶管方式，图２示出一炼钢２ＬＦ炉 １２０万ｋＷ，至十一・五规划建成投产，用电负荷增加 工程１１０ ｋＶ电力电缆１号顶管工作井照片。 到了１４９万ｋＷ。宝钢分公司用电负荷的迅速增加， 必然导致电力线网的迅速扩大。 电力电缆线路较架空线路占地少，美观、安全， 受外界和自然条件影响小，因此宝钢分公司供电线 路从一期工程建设起一直采用电力电缆线路。 宝钢分公司电力电缆线路主要采用电缆隧道和 直埋的敷设方式。随着用电负荷的迅速增加，现役的 电缆隧道趋于满负荷，有些区域已经不能新增电力 电缆来满足新增产能的要求。另外，由于建设用地越 来越紧张和路面上道路、铁路线和厂房等影响，直埋 敷设方式也变得越来越困难，即使有地可直埋敷设， 图１宝能变顶管贯通 也要开挖断路，将会直接影响道路和物流，对宝钢分 ２非开挖技术 公司生产带来影响，且敞开式人工开挖，危险Ｉ生较 非开挖技术主要有顶管技术、定向转技术、微型 大，可能引起塌方、流沙或管涌等施工事故。 隧道等。 针对上述问题，就需要寻找新的电缆敷设路由 顶管技术实质是将所要顶进的管道在主顶液压 来满足增设电缆的要求，于是顶管、定向转等非开挖 （或其他机械）外力的作用下，由始发井（工作井） ２００８年第６期 冶 金 动 力 总第１３０期 ＭＥＴＡＩ １ ＩＩｌＧＩＣＩＡＬ Ｐ（ 忸Ｒ １３ 切土后堆放在腔室的容积来保持工作面的压力平 衡，通过控制掘进和出土速度、机头注浆达到挖掘面 的土压和顶推力的平衡。 三是气压平衡法，它利用高压空气来保持工作 面的压力平衡，其前部分为三个室，即高压、置换和 常压室，结构比较复杂。 顶管技术适用于土质较硬、变化复杂、富含地下 水、有１０％以下含量的粒径小于２０ ｍｍ的土质，施 工中不需降水，可长距离顶进。近年来随着施工技术 的不断发展，进一步降低了施工中所需的顶进力以 图２一炼钢２ＬＦ炉工程１号顶管工作井 及可以更精确地计算其大小，使得采用这种技术施 出发，顶进至目标井（接收井），可以实现直线或曲 工壁厚较小的刚性管道甚至柔性的塑料管道成为可 线顶进，具体又分为三种方法： 能，这些新技术主要包括土层破碎和挤密相结合施 一是泥水平衡法，它将水注入开挖工作面，在机 工工法、管套施工法、迎面阻力和摩擦力单独作用施 头切削土层时平衡工作面的土压力和地下水压力， 工法等三种技术，下面就泥水平衡法顶管流程进行 泥水在土仓中形成泥浆，以泥浆压力平衡掘进机所 重点说明。 处的地下水及土体的压力，避免地表的沉降或隆起， ３泥水平衡法顶管流程 拌和的泥浆用泵抽出。一炼钢２ＬＦ炉供配电设施及 在顶管后背、轨道、止水、预留洞口等准备工作 外线改造工程中的３００ ｍ顶管采用的就是这种工 到位后，顶管机等设备开始安装，图３、图４示出其 法。 具体施工工法和流程简图。对长度较长的管线顶管 二是土压平衡法，它在刀盘切削土层后利用螺 只要进行泥浆管道的拆装和顶管管道连接就可按图 旋输送机将土送到工作坑后再运到地面，利用刀盘 ４流程继续顶管。 泥水式推遥Ｉ法 （６００ｍｍ～３ｏｏｏｍｍ） 图３工法简图 ４顶管阻力 管外壁摩擦阻力（Ｆ）取决于管外径、顶进长度 顶管阻力 ）主要有工具管迎面阻力（Ｉ７、『）和顶管 和土质摩擦系数。 施工中管道四周受土体摩擦产生摩擦阻力∽，它们 实际工程中由于土质的不同，一般参照相应工 三者的关系可表达为： 程来估算。宝钢分公司迎面阻力一般取４０ ｔ左右。 Ｒ＝Ｎ＋Ｆ 以一炼钢２ＬＦ炉工程１号井至２号井顶管计 工具管迎面阻力（Ⅳ）取决于工具管断面面积 算为例。管内径Ｏ１ ０００ ｍｉｌｌ，长度１３５ ｍ，管底埋深 及迎面土体的被动土压力。 ３．５ ｍ，管外壁摩擦阻力（Ｆ）可表示为： １４ 冶 金 动 力 ＭＥＴＡＬＬＵ】王Ｇ１ＣＡＬ Ｐ（ １己Ｒ ２００８年第６期 总第１３０期 一炼钢２ＬＦ炉工程顶管提供的油缸最大顶力 为４ ０００ ｋＮ，能满足需要。 ５施工做法 在管道沿线设置工作井和接收井，工作井内设 置坚固的后座，吊进油压千斤顶以及要顶进的钢管 （或混凝土管），接好照明、泥浆管、等管线，然 后用油压千斤顶缓慢顶进，通过压浆系统使管节周 围形成泥浆套，管道在泥浆套中滑行，在顶进的过程 中通过激光经纬仪测量顶管的方向，边顶进边排土 边调整，直至将钢管（或混凝土管）顶至接收井内。一 炼钢２ＬＦ炉工程顶管使用钢管，钢管内安装３×２ 电缆保护管敷设１１０ ｋＶ电缆，该线路２００８年５月 已正式投入运行。 ６顶管施工需要注意事项 一图４泥水平衡顶管流程 要注意防止地面的沉降或隆起，在顶管施工 沿线按一定间距布设沉降观测点，及时测量监测顶 Ｆ＝ｆｘ仃×Ｄ×Ｌ＝４Ｘ ３．１４×ｌ×１３５＝１６９５．６ ｋＮ 管顶进施工期间的地面沉降量。 于是顶管阻力（ ）可表示为： 二为避免开挖端面的取土过多或过少造成地面 Ｒ＝Ｆ＋Ｎ＝ｆｘ ７『×Ｄ× ＋Ⅳ 的沉降或隆起问题，压浆时要控制好压力，平衡“泥 式中，产—一管壁与土的摩擦系数，注浆工艺下经验 浆套”以上土体的压力。 值取 ４ ｋＮ／ｍ 。 三要严格控制管道接口的密封质量，以防止渗 Ⅳ－仃（Ｄ／２）２×尸ｌ 漏。 式中， 机头底部以下ｌ／３Ｄ处被动土压力。 收稿日期：２００７—０７—１５ 对Ⅳ施工方取经验值／７－４００ ｋＮ 作者简介：胡宝年（１９６２一），男，１９９５年毕业于浙江大学，工程硕士， ：７、 ｌ ６９５．６＋４００＝２０９５．６ ｋＮ 高级工程师．现从事供配审．技术研究工作 （上接第１１页） Ｌ ｌ 自动切换到断路器ｌ的Ｒ位置，顶系统由后备电 、 、， ｝源ＵＰＳ供电，紧急提升顶至真空槽外待机位。 １１ ３结论 ● ＿ 从现场实际运转情况可以证明，顶电气控制 ●系统是成功的、可行的。它不仅考虑了断电时的备用 电源自动切换控制回路，而且考虑了变频器发生故 ’ １０ ８ ９ 障时的电气控制回路，提高了顶的安全可靠性。 【参考文献】 ５ ］ ［７ ］ ） ［ ７ ］｝ Ｎ 【１】高泽平，贺道中．炉外精炼【Ｍ】．北京：冶金工业出版社，２００５． 【２】赵沛，成国光．炉外精炼及铁水预处理使用手册ｆＭ】．北京：冶金 车 ± 士 主工业出版社，２００４． 一 事 Ｊ．－ 妻 ～ 士 收稿日期：２００８—０５—３０ 图３顶辅助控制回路 作者简介：孙涛（１９７６一），男，工学博士，工程师，研究方向为钢铁冶 炼电气自动化控制 如图１所示，若供电电源中断时，自动切换开关
