非开挖电力电缆穿管敷设牵引技术

戚柏林， 胡宁怡

（绍兴供电公司，浙江绍兴312000）

非开挖电力电缆穿管敷设牵引技术

戚柏林， 胡宁怡

（绍兴供电公司，浙江绍兴312000）

依托10 kV东浦双回路非开挖钻进敷设穿越672 m住宅区工程案例，研究了电力电缆非开挖敷设中的关键技术以及电缆穿越超长保护管的无损伤牵引工艺。介绍了电缆穿越超长距离保护管采取的施工工艺和技术措施，论述了电缆穿越长距离保护管的拖动力计算和规律，为其他工程提供借鉴。

电缆敷设；穿越保护管；非开挖穿越

0 引 言

非开挖钻进和管道铺设技术在20世纪末从国外引进，经过几十年在输油、输气和供排水领域的应用发展，已形成众多设备制造和施工企业。非开挖钻进电力电缆敷设工艺，可以助推城市输电网络建设，缓解线路廊道，美化城市景观，属于环境友好型施工技术。在电网建设中采用该技术，可有效避免电力线与重要设施空中跨越。电缆穿越超长距离保护管的无损伤牵引技术，是非开挖钻进电缆敷设关键技术之一，包括最大牵引力和最大侧压力不超过规定值，控制和预防电缆外护套摩擦发热和破损，电缆张力较大情况下的牵引技术措施等。10 kV东浦双回路非开挖钻进敷设穿越672 m住宅区工程实践中，采取了科学合理的措施，开创了电力电缆敷设新工艺。

1 工程概况

新建东浦10 kV双回线路，从110 kV大江变电所出线，沿大树江西侧河沿向北前进，跨过凤林西路、洋江路，进入东浦镇10 kV配电网络，线路全长2.5 km。路径区域属于规划建设中的绍兴城市生态水城居住区，电力电缆地下敷设，电缆规格为YJV22-S.7/15-3×240。采用电缆沟和非开挖钻进两种方式敷设。局部路径见图1，其中11号井至12号井穿过双枋村住宅小区，采用非开挖钻进，穿越水平距离6S6 m。保护管为φ200×15聚丙烯管，保护管铺设地下后，纵向断面如图2所示。保护管通道长6S0 m，地下最大埋深12.5 m，11号井侧水平面锐角1S.5°，12号井侧水平面锐角19.5°。钻进成孔、电缆保护管铺设和工作井浇筑施工完成后，经过中间验收符合相关要求，按计划进入电缆敷设阶段。

图1　电缆穿过双枋村住宅小区

图2　电缆非开挖穿越地下纵向断面

2 施工准备

2.1场地布置

电缆敷设场地包括电缆展放场地和牵引场地。本工程牵引机具属轻小机具，人工抬杠就能布置完成，选择在12号井所在蔬菜地，绞磨机安置在12号井延伸约40m处，牵引钢绳与管道轴线偏离角不应大于2°。由于11号井在民房区内，通道狭窄车辆不能抵达，电缆盘置放在离11号井60 m远处，采用脚手桥架辅助通道，如图3所示，脚手桥架宽度为1.0 m，纵向坡度约30°。

图3　脚手桥架辅助通道1—电缆盘 2—电力电缆 3—滑轮4—脚手桥架 5—电缆井

2.2工器具配置

根据计算，电缆最大牵引力为25.9 kN，小于电缆牵引头允许牵引力41.2 kN，工器具选择额定承载力为5 t级，牵引绳安全系数3.0，连接金具安全系数2.5，现场配有φ20白棕绳、杠棒和枕木。主要工器具见表1。

表1　主要工器具配置

电缆敷设场地施工人员12人，分布如下：总指挥1人，安全监护1人，电缆盘放缆处3人，电缆通道维护4人，机动绞磨处3人。吊车和运输车辆人员另配。以上人员必须具有相应的岗位资质。

3 施工工艺

3.1工艺流程

非开挖电力电缆穿管敷设工艺，主要包括钻进成孔、铺设保护管、浇筑电缆工作井和电缆敷设等四个环节，其中电缆敷设施工工艺流程见图4。

图4　电缆敷设工艺流程

3.2保护管通道清理

保护管经过接续、回拉和土层承压，管子可能变形或管内进入杂物，这会造成电缆通道不畅，因此通道清理不可缺少。清理查方法宜用图5所示的通管器，通管器直径应比电缆外径大1.2倍，长度不小于400 mm。通管器通过管道清理了管内杂物和垃圾，应来回几次把管道彻底清理干净。

(五)PPP融资模式的使用，可以在一定程度上提高建设项目的质量，增强品质，能够实现政府与企业两者利益上的共享。PPP项目是政府与企业共同进行的，能够与政府进行合作，说明企业一定有自身的实力，包括建设项目的经验和技术等，而建设项目的质量直接关系到企业的获益情况，所以必定会全力以赴。同时，政府对PPP项目付费时，会根据建设项目的质量要求进行付费，倘若达不到建设项目原定计划的要求，则会对建设项目的经费进行一定的扣除。这种现象其实在PPP项目开始之前，政府和企业之间就对项目的收益分配情况进行了协商，这样不仅能够确保双方的利益不会受损，还能够有效避免利益分配不均问题的出现。

图5　电缆通道清理1—钢绳 2—旋转器 3—卸扣 4—通管器

3.3保护管注满水

电缆穿越超长保护管拖动，中间没有机械助力，由一端机动绞磨拉动，可以在电缆入保护管前设置送缆机助力。聚丙烯管内壁与电缆护套都是塑料，互相摩擦热量积聚会使温度升高，必须采取有效措施加以限制。在电缆牵引头制作质量满足不渗水的条件下，可在保护管内注满水，保护管地下弧垂状能容纳水，电缆进入保护管后在水中移动，降低了与保护管的摩擦，减少了电缆对保护管壁的压力。电缆敷设后，应及时把管内水排出。

3.4电缆入井支撑

电缆经过较大落差处会产生折弯，弧曲可能超过弯曲半径，采用图6所示的滑轮滑板，滑板弧半径应大于电缆弯曲半径，钢质滑板表面应涂抹石墨粉或中性润滑油。

图6　滑轮滑板1—滑轮 2—弧形滑板 3—坐板 4—固定环

3.5电缆出井口支撑

电缆出井口时的轴向拉力很大，造成对电缆很大的侧压力，如果支撑点用普通托辊滑轮，可能超过电缆护层允许侧压力。图7为专用井口滑板，用钢板制成，纵向弧形弯半径取决于侧压力大小，而半径与侧压力成反比，横断面做成月亮弯的槽道，二端翻口。井口滑板衬垫在电缆下面，电缆角度合力是滑板与砼面支撑压力，此时滑板不会移动，而电缆在光滑的弯槽内滑过。

3.6牵引端工作井技术措施

如图S所示，12号井分两种工况设置器具，分别是牵引钢丝经过工况和电缆经过工况，因受力体材质不同，采取的支撑方式也不同。牵引钢丝绳经过井口工况，在支撑处设置钢质托辊滑轮，在井口前后，一只滑轮朝下，另一只朝上。电缆经过井口工况，先是仰角弯后是俯角弯，用井口滑板分别在井口支撑部位衬垫电缆，一只月亮弯朝下，另一只向上。当电缆到达井口时暂停牵引，把钢质托辊滑轮更替成井口滑板。

图S 牵引端工作井技术措施1—牵引机 2—滑轮 3—钢绳 4—电缆井5—电力电缆 6—钢质滑板

3.7其他措施

电缆引入保护管路段和电缆尾盘3圈时，牵引速度不宜大于2 m/min，正常穿越保护管前进宜保持6 m/min，现场总指挥与牵引绞磨处、电缆展放处信号保持畅通，启动停止统一发令，电缆中途暂停然后启动前电缆盘预先松出一些长度。电缆敷设就位后，应立即进行护管口封堵，并进行线路命名标识和绕包相色带。

4 电缆牵引力计算

4.1电缆牵引力计算

电缆牵引力由地面移动阻力、保护管通道阻力和转弯增加力组成，计算式如下。

式中：T1为电缆地面路径阻力（N）；T2为管道阻力（N）；T3为弯曲增力（N）；l5为地面路径长度（m）；l6为管道水平长度（m）；l7为入地通道斜坡长度（m）；lS为出地通道斜坡长度（m）；W为电缆单位重量（kN/m）；μ为管道摩擦系数；k为管道轨迹蛇形系数，取1.2；θ1为电缆路径弯角（rad）；θ2为入土角（rad）；θ3为出土角（rad）。

4.2电缆允许拉力计算

根据工程情况，当采用钢丝网套牵引电缆时，允许牵引力按式（4）计算，当采用牵引头牵引电缆时，允许牵引力按式（5）计算。

式中：P1为网套允许拉力（N）；S1为金属护套截面（mm2）；ƒ1为材质允许强度，铅护套取10 N/mm2，铝护套取40 N/mm2，皱纹铝护套取20 N/mm2。

式中：P2为牵引头允许拉力（N）；S2为导体截面（mm2）；ƒ2为导体允许强度，铜芯取70 N/mm2，铝芯取40 N/mm2。

4.3工程计算值

本工程采用保护管内注满水拖动方法，保护管摩擦系数取0.2，计算最大牵引力为25.9 kN。采用牵引头牵引电缆，由于牵引头由3芯导体分别压接连成一体，考虑工艺因素，总拉力为3根导体拉力之和乘系数0.9，电缆牵引头允许拉力为41.2 kN。

4.4实测值

电缆牵引入保护管后2S0 m暂停，在机动绞磨处牵引绳接续点串入A-50拉力表，然后匀速牵引电缆20 m，观察并记录拉力值，设定为观测点A。后续2个观测点分别为B点（电缆入保护管后4S0 m）和C点（电缆入保护管后6S0 m），实测值和计算值的比较见表2，实测值与计算值误差在0.6 kN以内。

表2　电缆牵引力计算值与实测值比较

电缆进入保护管的牵引力变化曲线见图9，入管前的牵引力为电缆盘出线系统和钢丝绳自身阻力，进入保护管后40 m段为倾角通道，因电缆自身重力有助于电缆前进，牵引力增加不大；电缆在保护管中间577 m前进，牵引力随距离增加而增加；电缆在保护管末55 m是斜坡上升，电缆自重助增了牵引力；然后电缆出保护管经过井口滑板拐弯，牵引力突变增加；出井后电缆在大张力状态直线牵引，地面支撑滑轮阻力忽略不计，牵引力为恒值。

图9　牵引力变化曲线

5 结束语

在电缆穿越超长距离保护管无损伤牵引过程中，采取了以下措施：

（1）保护管内注满水，使电缆在水中移动，减小了与保护管的摩擦；

（2）采用弧形滑板支撑拐点，由点线接触变为线面接触，保障电缆无损伤移动；

（3）规范操作工艺流程，保障电缆敷设质量和安全。

经过电力电缆非开挖敷设穿越672 m的工程实践，表明所采取的措施科学合理、安全可靠，成功经验将助推电力电缆非开挖敷设技术的发展和完善。

［1］ 李宗廷.王佩龙.电力电缆施工手册［M］.北京：中国电力出版社，2002.

［2］ 李国征.电力电缆线路设计施工手册［M］.北京：中国电力出版社，2011.

［3］ 丁自强.戚柏林.110千伏电缆穿越3S0 m河流施工方法［J］.华东电力，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，高级工程师.

作者地址：浙江绍兴市胜利东路5S号［312000］.