小口径顶管在高压电缆中的应用分析

摘要：对顶管支架及其安装、固定以及工作井支架等进行全面分析，从而深入研究顶管施工技术在电缆敷设中的具体应用方式，以期为有关部门提供可靠参考。

关键词：顶管施工技术;电缆敷设;顶管电缆;导轨;顶进

0    引言

小口径水平顶管正逐渐取代非开挖定向钻（拉管）成为较小规模电缆工程的非开挖主要施工工艺，其具备防外破性能强、散热条件好、运维方便等一系列优点，可以显著提高电缆线路安全运行水平。

1    支架形式

小口径顶管一般为圆形管片，为充分利用顶管内部空间，设计的顶管支架外形轮廓也为圆形，电缆支架整体外形轮廓必须小于顶管内径，受电缆排管排列方式及书架方格启示，将顶管支架设计为方格框式支架型式，方格框每格尺寸根据电缆保护管管径大小保持一定间距[1]。支架由横担及螺栓拼接组装而成，便于现场安装及调整，如图1所示。

支架仅仅依靠方格式轮廓在顶管隧道中无法独立支撑电缆保护管，因此，各组独立支架间需要相互连接起来刚性固定，使各组支架相互支撑。顶管中支架每两组间距设置为2 m，每两组支架间采用4根M12×2 200长螺杆将前后两组电缆支架进行刚性连接，通过螺栓固定，如图2所示。

2    支架材料

小口径水平顶管内电缆支架材料选取，应综合考虑支架材料的刚性强度是否满足电缆荷载，以及是否影响电缆正常运行。

顶管内电缆支架每隔2 m设置一组，支架间采用螺杆连接，也就要求每组支架必须承载2 m长度的电力电缆及保护管荷载。根据计算，满足电缆荷载的电缆支架材料目前可以选择的有普通钢材、不锈钢和高分子复合材料。

普通钢支架的结构型式应根据电缆通道内部空间和近远期所有电缆数量统一考虑。通常由支架厂家采用经过镀锌处理的Q235、Q345钢材开模加工，在支架较为简单的情况下也可以采用普通角钢、槽钢拼接加工。

不锈钢支架既有不锈性又有耐酸性，不锈钢刚性强度大，且无磁，有良好的隔磁效果。但其价格较为昂贵，而且不锈钢表面保护膜一旦在施工过程中受到损伤，将加速受损点周边及深度方向腐蚀，影响到支架的承重。

高分子聚合物支架系成品出厂，厂家根据工程使用要求开模加工。由于是高分子聚合物制品，不存在铁磁材料的损耗问题，长年使用也不会出现锈蚀情况。另外，高分子聚合物支架可以根据荷载要求聚合，具有足够的刚性强度[2]。

综合考虑建设成本及全寿命周期内电缆运行情况，发现高分子聚合物是顶管支架材料的最佳选择。

3    支架安装和固定

顶管管壁为砼管片，内径一般为800～1 500 mm，操作空间狭小，给施工带来了巨大的麻烦。为克服支架组装的难题，我们创造性地提出了分段整体送入顶管内的方案。在顶管一端始发工作井内，每三组顶管支架采用长螺杆连接，穿入电缆保护管，完成一个单元组装，在每组支架底部安装一只足够刚性的支撑滑轮。借鉴火车穿越山洞隧道经验，在顶管内壁提前预制一条专用滑轮轨道，将组装完整的一个单元送入顶管内，在顶管头部安装牵引绳，从顶管另一侧牵引，使支架随之进入顶管中，随即组装第二、第三单元，各组单元通过螺杆连接为整体，如火车穿山洞般完成支架的安装。支架在进入顶管过程中不可避免会出现偏移，为防止支架偏移与顶管内部摩擦阻碍支架安装，在每组支架左右两侧各安装一只滑轮，使支架偏倒与顶管内壁为滚动摩擦，减少支架牵引阻力，便于支架分段整体送入顶管，完成支架安装。

电缆保护管作为电力支架安装的一部分，与电缆支架一并送入小口径顶管内，电缆保护管选用MPP电力电缆保护管。MPP电力电缆保护管是以改性聚丙烯为主要原材料，采用特殊加工工艺成型的一种新型材料管材，具有耐温性好、强度高、防沉降、防渗水、耐酸碱盐腐蚀、容易穿放电缆等一系列优点。其施工安全可靠，综合成本较低，具有良好的社会效益和经济效益，是一种理想的电缆保护管材。

顶管支架成功安装于小口径顶管后，需要对顶管支架进行固定，避免在释放电缆过程中支架滑动，无法敷缆。顶管支架与顶管管片为滑轮接触，电缆保护管随支架一并安装于顶管内，保护管与顶管支架滑动接触，在敷设电缆前需解决保护管的固定及支架的整体固定问题，便于后期电缆释放。

总结电缆排管及非开挖定向钻（拉管）注浆经验，固定电缆保护管及顶管支架也采用这种注浆填塞方案，使小口径顶管成为一个特殊的排管，利于电缆敷设及后期运维[3]。

4    工作井支架

通常小口径顶管两端工作井深度较深，结合本工程工作井设计，1#始发井深7 m，2#接收井深8 m，与始发井相接段电缆敷设深度约1.5 m，工作井内需解决电缆高差问题。本工程顶管为65 m，工作井内还需考虑电缆运行伸缩量。因此，工作井内支架既要能解决电缆高差问题，又要保证电缆留有一定裕度。

综合电缆运行有可能发生的各种情况，在工作井内设计出了可旋转式固定电缆支架，如图3所示。这种支架既能满足对电缆的支撑作用，又能通过转动实时响应电缆运行过程中的伸缩蠕动变化，有效提高了电缆运行的稳定安全性。

5    结语

小口径水平頂管正逐渐取代非开挖定向钻（拉管）成为较小规模电缆工程的非开挖主要施工工艺，其具备防外破性能强、散热条件好、运维方便等一系列优点，可以显著提高电缆线路安全运行水平。目前顶管建设成本较高，建设周期较长，进一步优化顶管管径、工作井大小，缩短建设周期，成为小口径水平顶管广泛应用于电力工程建设的关键。

[参考文献]

[1] 胡文龙，张立林.基于惯性导航技术的电缆顶管位置检测方法[J].无线互联科技，2019，16（3）：149-151.

[2] 程瀛.大断面顶管掘进机特殊供电方案设计与研究[J].施工技术，2018，47（S1）：728-730.

[3] 刘佳胜.浅谈顶管工艺在电缆管道施工中的应用[J].建筑工程技术与设计，2018（30）：1532.

收稿日期：2020-07-24

作者简介：胡泽平（1991—），男，江西鄱阳人，工程师，研究方向：电力设计。