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非开挖技术在电力工程中的应用

发布人:管理员 2007-12-20

摘要:该文分析了非开挖技术特点、工艺流程、施工设备、管材粘接及安装,认为目前在汕头地区进行大规模管网施工的情况下,为了达到最小破坏和最大保护环境的目的,采用非开挖技术施工势在必行。另外,该文还提出了非开挖技术施工中值得注意的问题。
关键词:非开挖技术 电力工程 线路

1 非开挖技术的特点
与其它技术相比,非开挖技术起步较晚。但是值得注意的是在最近20多年中,非开挖技术无论在理论上,还是在施工工艺方面,都有了突飞猛进的发展。非开挖技术是极为重要的一种都市铺设管道的施工手段,采用非开挖技术铺设管道具有若干得天独厚的优势。 
非开挖技术在国外已广泛使用,在国内也逐渐普及。不开挖地面,就能穿越公路、铁路、河流,甚至能在建筑物底下穿过,是一种能安全有效地进行环境保护的施工方法。
非开挖技术不开挖地面,故而被铺设管道的上部土层未经扰动,管道的管节端不易产生段差变形,其管道寿命亦大于开挖法埋管。 
采用房下非开挖技术能节约一大笔征地拆迁费用,减少动迁用房,缩短管线长度,有很大经济效益。

2 非开挖方法

2.1 技术准备 
2.1.1 地下现状管线勘查 根据工程所能提供的工程现场地下管网资料,对现场地下管网进行复查,准确掌握地下各种管线和其他基础设施的分布及埋深,为导向孔轨迹提供准确的设计依据。 
2.1.2 地形地貌测量 根据市政管理部门审批的路由,按施工区域地形及路线定出钻孔轴线,沿轴线的地表走向标定地面有效标定点的距离和方位以及各个标定点的地面标高(或高差),为导向孔施工时地面跟踪监测提供准确依据。 
2.1.3 现场地质勘查 掌握钻孔工作区地层特征,为成孔工艺提供钻探参数。 
2.1.4 设计理论导向参数表 画出设计敷管路由图及设计敷管轨迹断面图,将以上勘测结果反映在图上,制订工艺方案。
2.2 施工场地准备
2.2.1 施工场地
文明施工,施工区域要安装防护围栏,施工机械、机具和材料要按规范安装和堆放,需占用道路或人行道的区域应设置明显的施工安全标识,引导车辆和行人合理分流,夜间要设立反光标识和警示灯,施工区域分为机械作业区和下管作业区。
2.2.2 作业工作坑
根据施工工艺要求开挖入射作业坑及下管作业坑,同时做好作业坑的支护和降水工作。
2.2.3 机械进场及安装
施工机械进场就位需调用汽车和吊车,通常要临时占用道路 吊装现场须设好临时路障等安全设施 钻机、动力站和施工器具就位要充分利用现有场地空间,合理布局 安装钻机的地基必须坚实、平整,对松软地基必须进行加固后才能安装钻机,钻机安装在入射点处,调整钻机倾角为设计入射角后固定钻机 连接动力站,连接泵站。
2.2.4 导航仪器标定
将探头装入导向钻探头盒中,将导向钻头放置在无其他信号干扰的场地内,打开导航仪,检查导航仪工作情况并进行标定。   2.3 施工步骤
2.3.1 导向孔施工
施工准备:将导向钻头安装连接,检查探头发射的各个参数是否正常,探头电池容量是否足够。
开孔:为保证入射角的准确和稳定,开孔时须保持连续钻进至少2.5m,同时宜采用低钻速、小泵量、慢进尺。
造斜钻进:调整钻头工具面向角至需要角度,钻机顶进形成造斜段,导航仪跟踪监控钻头仰角的变化,根据不同的土层,顶进结合钻进,勿使仰角的变化超过钻杆的最小曲率半径。
保直钻进:钻机匀速回转钻进,给进速度尽量快,使导向孔直线段更平直。
设计导向钻进参数表。
2.3.2 回拉扩孔
孔径设计:根据敷设管道的直径和根数计算需要成孔的最小直径,既不能过大,也不可过小,成孔直径过大,敷设管道周围土层坍塌易造成路面下陷,成孔直径过小,会使拉管阻力增大,引起脱管或管道变形。
分级扩孔:各级扩孔分别为一级φ200mm、二级φ250mm、三级φ300mm、四级φ400mm、五级φ500mm等。根据设计的成孔直径,由小到大分级扩孔,直至扩到工艺要求的孔径。
孔壁加固:扩孔的同时通过扩孔钻头向孔中注入泥浆,泥浆的浓度根据不同的土层条件来配制。泥浆渗透到孔壁中,通过扩孔钻头的挤压和磨擦,起到对孔壁的维护和稳定作用。
回拉敷管:拉管过程中的回拉力要克服管道与孔壁摩擦力,成孔的质量与导向孔的曲线形状以及扩孔工艺有着密切关系,正常情况下敷设PVC或PE管的回拉力不应超过5kN,拉力过大会造成管材断裂或变形。

3 施工设备

非开挖设备主要由以下几部分组成。    
导航系统:用于在钻进过程中对钻头进行定位,以确定钻头的倾斜角度和钻进方向。由发射器、接收器、控制台、摇控显示器、电源等组成。包含有软件系统的导航部分,不仅能绘制施工图,还能对工程进行评价、分析、实时记录设备运行数据、打印施工资料等。目前雷达导航的非开挖高端技术在国内已有采用,计算机导航技术已被普遍使用。
主机由发动机、液压系统、机载泥浆泵、动力钳、钻桿及其装卸系统等执行机构组成。它用于提供钻进、回旋的动力以及对钻进的控制。目前,国产的非开挖机在钻头100r/min的转速下,扭矩已达15~20kNm。  
钻具由钻头、回扩钻头、钻杆等组成。不同的施工需要和不同的地质要选用不同的钻头。非开挖工程使用的钻杆与地质勘探的钻杆有所区别,有很大的弹性、韧性和抗扭强度、耐磨损。钻具在航道钻通以后,还要对通道回扩和牵引管线,使电缆便于穿过。
泥浆搅拌系统可增加钻头的润滑作用,降低钻进阻力和钻头的工作温度,提高管壁的强度等。泥浆还减小钻头磨损、软化地层、易于钻进以及利用泥浆的的流动性和粘结力使钻孔产生的岩粒、砂粒处于悬浮状态,以利于护壁和清孔,由泥浆罐和高压输送泵及高压连接管构成。该技术可用来铺设直径40mm至2500mm的各种地下管线,距离可达十几m至几km。直径2.5m的非开挖管线足足胜过常规的电缆隧道,在老城城网升压改造工程中得到充分利用。该项技术与传统的"挖槽埋管法"相比,具有不破坏环境、不影响交通、施工精度高、施工安全性好、周期性短、成本低、社会经济效益显著等优点。
4 管材粘接及安装

使用PVC管材须提前24小时将管材粘接好,以保证接头的抗拉强度。
下管作业要根据不同材质的特点做成斜坡,防止坑下管角度过大折断管材。
连接管材和钻杆的分动器安装之前要仔细检查,防止拉管过程中出现卡钻。
拉管时孔中须注满泥浆或水,以减小拉管阻力。

5 施工时应注意的问题 
5.1 工程地质和水文地质条件
沿管线土层变化频繁,所以在非开挖技术施工前必须了解土层的变化情况。此外对于要经过回填土地段,需要提前加固处理,以防非开挖技术施工后地表有过大的下沉。
5.2 有毒气体的检测与防护
非开挖技术施工的地层一般会通过淤泥层,腐烂物、植物体会在地下形成有毒气体,危害施工人员的健康和生命,所以有人员在非开挖技术内操作的情况下,需要定时监测管内有毒气体含量,采用通风装置予以解决。
5.3 超前探查地下管线   尽管先进的非开挖技术设备具有在施工的探查前进路线不远距离管线的能力,但是采用在地面提前查明地下管线仍是值得开展的,这对于保证通讯、电力、上水、排水、煤气等其它管线安全运营,确保公众正常生活仍有必要。
5.4 穿越建筑物时对基础的探查   非开挖技术在建筑物基础下施工时,需要明确施工路线上所遇到的基础类型,对于部分基础非开挖技术顶进前可采取托换、加固措施。
5.5 顶进计算   顶进计算:其一包括准确计算顶进推力,根据计算结果选定相应的油缸类型和确定中继间的分布 其二是工作井设计,根据计算得到的最大顶力,提出工作井的加固方案。
6 结论
鉴于以上非开挖技术的技术分析,我们认为在汕头地区选择合适非开挖技术机械进行非开挖技术施工,从技术上讲是完全可行的,从社会效益与经济效益上来讲是巨大的。我们所需要做的工作是针对汕头土层特点选用相应的非开挖技术设备进行施工。不可更改的是历史,着意刻画的是未来。我们认为,为了从根本上改变汕头市的管网乱挖现象,从政策法规方面予以规范是完全必要的 另外一面从切实做到保护环境入手,加大推广非开挖施工技术力度势在必行。我们可以预见未来的管线铺设技术将以非开挖技术为支撑。

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