非開挖電力電纜穿管敷設牽引技術

戚柏林， 胡寧怡

（紹興供電公司，浙江紹興312000）

非開挖電力電纜穿管敷設牽引技術

戚柏林， 胡寧怡

（紹興供電公司，浙江紹興312000）

依托10 kV東浦雙回路非開挖鉆進敷設穿越672 m住宅區工程案例，研究了電力電纜非開挖敷設中的關鍵技術以及電纜穿越超長保護管的無損傷牽引工藝。介紹了電纜穿越超長距離保護管采取的施工工藝和技術措施，論述了電纜穿越長距離保護管的拖動力計算和規律，為其他工程提供借鑒。

電纜敷設；穿越保護管；非開挖穿越

0 引 言

非開挖鉆進和管道鋪設技術在20世紀末從國外引進，經過幾十年在輸油、輸氣和供排水領域的應用發展，已形成眾多設備制造和施工企業。非開挖鉆進電力電纜敷設工藝，可以助推城市輸電網絡建設，緩解線路廊道，美化城市景觀，屬于環境友好型施工技術。在電網建設中采用該技術，可有效避免電力線與重要設施空中跨越。電纜穿越超長距離保護管的無損傷牽引技術，是非開挖鉆進電纜敷設關鍵技術之一，包括最大牽引力和最大側壓力不超過規定值，控制和預防電纜外護套摩擦發熱和破損，電纜張力較大情況下的牽引技術措施等。10 kV東浦雙回路非開挖鉆進敷設穿越672 m住宅區工程實踐中，采取了科學合理的措施，開創了電力電纜敷設新工藝。

1 工程概況

新建東浦10 kV雙回線路，從110 kV大江變電所出線，沿大樹江西側河沿向北前進，跨過鳳林西路、洋江路，進入東浦鎮10 kV配電網絡，線路全長2.5 km。路徑區域屬于規劃建設中的紹興城市生態水城居住區，電力電纜地下敷設，電纜規格為YJV22-S.7/15-3×240。采用電纜溝和非開挖鉆進兩種方式敷設。局部路徑見圖1，其中11號井至12號井穿過雙枋村住宅小區，采用非開挖鉆進，穿越水平距離6S6 m。保護管為φ200×15聚丙烯管，保護管鋪設地下后，縱向斷面如圖2所示。保護管通道長6S0 m，地下最大埋深12.5 m，11號井側水平面銳角1S.5°，12號井側水平面銳角19.5°。鉆進成孔、電纜保護管鋪設和工作井澆筑施工完成后，經過中間驗收符合相關要求，按計劃進入電纜敷設階段。

圖1　電纜穿過雙枋村住宅小區

圖2　電纜非開挖穿越地下縱向斷面

2 施工準備

2.1場地布置

電纜敷設場地包括電纜展放場地和牽引場地。本工程牽引機具屬輕小機具，人工抬杠就能布置完成，選擇在12號井所在蔬菜地，絞磨機安置在12號井延伸約40m處，牽引鋼繩與管道軸線偏離角不應大于2°。由于11號井在民房區內，通道狹窄車輛不能抵達，電纜盤置放在離11號井60 m遠處，采用腳手橋架輔助通道，如圖3所示，腳手橋架寬度為1.0 m，縱向坡度約30°。

圖3　腳手橋架輔助通道1—電纜盤 2—電力電纜 3—滑輪4—腳手橋架 5—電纜井

2.2工器具配置

根據計算，電纜最大牽引力為25.9 kN，小于電纜牽引頭允許牽引力41.2 kN，工器具選擇額定承載力為5 t級，牽引繩安全系數3.0，連接金具安全系數2.5，現場配有φ20白棕繩、杠棒和枕木。主要工器具見表1。

表1　主要工器具配置

電纜敷設場地施工人員12人，分布如下：總指揮1人，安全監護1人，電纜盤放纜處3人，電纜通道維護4人，機動絞磨處3人。吊車和運輸車輛人員另配。以上人員必須具有相應的崗位資質。

3 施工工藝

3.1工藝流程

非開挖電力電纜穿管敷設工藝，主要包括鉆進成孔、鋪設保護管、澆筑電纜工作井和電纜敷設等四個環節，其中電纜敷設施工工藝流程見圖4。

圖4　電纜敷設工藝流程

3.2保護管通道清理

保護管經過接續、回拉和土層承壓，管子可能變形或管內進入雜物，這會造成電纜通道不暢，因此通道清理不可缺少。清理查方法宜用圖5所示的通管器，通管器直徑應比電纜外徑大1.2倍，長度不小于400 mm。通管器通過管道清理了管內雜物和垃圾，應來回幾次把管道徹底清理干凈。

(五)PPP融資模式的使用，可以在一定程度上提高建設項目的質量，增強品質，能夠實現政府與企業兩者利益上的共享。PPP項目是政府與企業共同進行的，能夠與政府進行合作，說明企業一定有自身的實力，包括建設項目的經驗和技術等，而建設項目的質量直接關系到企業的獲益情況，所以必定會全力以赴。同時，政府對PPP項目付費時，會根據建設項目的質量要求進行付費，倘若達不到建設項目原定計劃的要求，則會對建設項目的經費進行一定的扣除。這種現象其實在PPP項目開始之前，政府和企業之間就對項目的收益分配情況進行了協商，這樣不僅能夠確保雙方的利益不會受損，還能夠有效避免利益分配不均問題的出現。

圖5　電纜通道清理1—鋼繩 2—旋轉器 3—卸扣 4—通管器

3.3保護管注滿水

電纜穿越超長保護管拖動，中間沒有機械助力，由一端機動絞磨拉動，可以在電纜入保護管前設置送纜機助力。聚丙烯管內壁與電纜護套都是塑料，互相摩擦熱量積聚會使溫度升高，必須采取有效措施加以限制。在電纜牽引頭制作質量滿足不滲水的條件下，可在保護管內注滿水，保護管地下弧垂狀能容納水，電纜進入保護管后在水中移動，降低了與保護管的摩擦，減少了電纜對保護管壁的壓力。電纜敷設后，應及時把管內水排出。

3.4電纜入井支撐

電纜經過較大落差處會產生折彎，弧曲可能超過彎曲半徑，采用圖6所示的滑輪滑板，滑板弧半徑應大于電纜彎曲半徑，鋼質滑板表面應涂抹石墨粉或中性潤滑油。

圖6　滑輪滑板1—滑輪 2—弧形滑板 3—坐板 4—固定環

3.5電纜出井口支撐

電纜出井口時的軸向拉力很大，造成對電纜很大的側壓力，如果支撐點用普通托輥滑輪，可能超過電纜護層允許側壓力。圖7為專用井口滑板，用鋼板制成，縱向弧形彎半徑取決于側壓力大小，而半徑與側壓力成反比，橫斷面做成月亮彎的槽道，二端翻口。井口滑板襯墊在電纜下面，電纜角度合力是滑板與砼面支撐壓力，此時滑板不會移動，而電纜在光滑的彎槽內滑過。

3.6牽引端工作井技術措施

如圖S所示，12號井分兩種工況設置器具，分別是牽引鋼絲經過工況和電纜經過工況，因受力體材質不同，采取的支撐方式也不同。牽引鋼絲繩經過井口工況，在支撐處設置鋼質托輥滑輪，在井口前后，一只滑輪朝下，另一只朝上。電纜經過井口工況，先是仰角彎后是俯角彎，用井口滑板分別在井口支撐部位襯墊電纜，一只月亮彎朝下，另一只向上。當電纜到達井口時暫停牽引，把鋼質托輥滑輪更替成井口滑板。

圖S 牽引端工作井技術措施1—牽引機 2—滑輪 3—鋼繩 4—電纜井5—電力電纜 6—鋼質滑板

3.7其他措施

電纜引入保護管路段和電纜尾盤3圈時，牽引速度不宜大于2 m/min，正常穿越保護管前進宜保持6 m/min，現場總指揮與牽引絞磨處、電纜展放處信號保持暢通，啟動停止統一發令，電纜中途暫停然后啟動前電纜盤預先松出一些長度。電纜敷設就位后，應立即進行護管口封堵，并進行線路命名標識和繞包相色帶。

4 電纜牽引力計算

4.1電纜牽引力計算

電纜牽引力由地面移動阻力、保護管通道阻力和轉彎增加力組成，計算式如下。

式中：T1為電纜地面路徑阻力（N）；T2為管道阻力（N）；T3為彎曲增力（N）；l5為地面路徑長度（m）；l6為管道水平長度（m）；l7為入地通道斜坡長度（m）；lS為出地通道斜坡長度（m）；W為電纜單位重量（kN/m）；μ為管道摩擦系數；k為管道軌跡蛇形系數，取1.2；θ1為電纜路徑彎角（rad）；θ2為入土角（rad）；θ3為出土角（rad）。

4.2電纜允許拉力計算

根據工程情況，當采用鋼絲網套牽引電纜時，允許牽引力按式（4）計算，當采用牽引頭牽引電纜時，允許牽引力按式（5）計算。

式中：P1為網套允許拉力（N）；S1為金屬護套截面（mm2）；?1為材質允許強度，鉛護套取10 N/mm2，鋁護套取40 N/mm2，皺紋鋁護套取20 N/mm2。

式中：P2為牽引頭允許拉力（N）；S2為導體截面（mm2）；?2為導體允許強度，銅芯取70 N/mm2，鋁芯取40 N/mm2。

4.3工程計算值

本工程采用保護管內注滿水拖動方法，保護管摩擦系數取0.2，計算最大牽引力為25.9 kN。采用牽引頭牽引電纜，由于牽引頭由3芯導體分別壓接連成一體，考慮工藝因素，總拉力為3根導體拉力之和乘系數0.9，電纜牽引頭允許拉力為41.2 kN。

4.4實測值

電纜牽引入保護管后2S0 m暫停，在機動絞磨處牽引繩接續點串入A-50拉力表，然后勻速牽引電纜20 m，觀察并記錄拉力值，設定為觀測點A。后續2個觀測點分別為B點（電纜入保護管后4S0 m）和C點（電纜入保護管后6S0 m），實測值和計算值的比較見表2，實測值與計算值誤差在0.6 kN以內。

表2　電纜牽引力計算值與實測值比較

電纜進入保護管的牽引力變化曲線見圖9，入管前的牽引力為電纜盤出線系統和鋼絲繩自身阻力，進入保護管后40 m段為傾角通道，因電纜自身重力有助于電纜前進，牽引力增加不大；電纜在保護管中間577 m前進，牽引力隨距離增加而增加；電纜在保護管末55 m是斜坡上升，電纜自重助增了牽引力；然后電纜出保護管經過井口滑板拐彎，牽引力突變增加；出井后電纜在大張力狀態直線牽引，地面支撐滑輪阻力忽略不計，牽引力為恒值。

圖9　牽引力變化曲線

5 結束語

在電纜穿越超長距離保護管無損傷牽引過程中，采取了以下措施：

（1）保護管內注滿水，使電纜在水中移動，減小了與保護管的摩擦；

（2）采用弧形滑板支撐拐點，由點線接觸變為線面接觸，保障電纜無損傷移動；

（3）規范操作工藝流程，保障電纜敷設質量和安全。

經過電力電纜非開挖敷設穿越672 m的工程實踐，表明所采取的措施科學合理、安全可靠，成功經驗將助推電力電纜非開挖敷設技術的發展和完善。

［1］ 李宗廷.王佩龍.電力電纜施工手冊［M］.北京：中國電力出版社，2002.

［2］ 李國征.電力電纜線路設計施工手冊［M］.北京：中國電力出版社，2011.

［3］ 丁自強.戚柏林.110千伏電纜穿越3S0 m河流施工方法［J］.華東電力，2012，40（4）：604-607.

Trenchless Tube-Through Laying and Traction Technology of Power Cable

QI Bo-lin，HU Ning-yi
（Shaoxing Power Supply Company，Shaoxing 312000，China）

Take DongPu 10 kV double-loop power cable laying Project for instance，this Project lay the cable 672meters trenchless through a residential area，research and Practice the key technology of trenchless laying for Power cable which is the non-destructive traction technology of cables through ultra-long Protective tube.This Paper introduces the construction technology and technical measures to protect the cable through the ultra-long tube；Discusses the dragging force calculations and the law of trenchless drilling cable laying through the long-distance Protective tube.Provide a reference for other similar Projects.

cable laying；Protective tube through；trenchless traction

TM247.1

A

1672-6901（2015）02-0022-04

2014-10-16

戚柏林（1957-），男，高級工程師.

作者地址：浙江紹興市勝利東路5S號［312000］.