當(dāng)共溝敷設(shè)的電纜少于18根時(shí)，一般都采用排管或者電纜溝敷設(shè)，而當(dāng)電纜需要下穿道路、河流、古跡及建筑保護(hù)區(qū)等不具備地面開挖的區(qū)域時(shí)，多采用非開挖定向鉆進(jìn)敷設(shè)電力電纜保護(hù)管。

為規(guī)范電纜保護(hù)管的非開挖定向鉆進(jìn)的施工，國家電網(wǎng)公司發(fā)布了與其設(shè)計(jì)及施工相關(guān)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但這2本規(guī)程的規(guī)定主要是針對(duì)操作流程，對(duì)于軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)最主要的參數(shù)，仍然以市政管網(wǎng)工程的規(guī)定為主。

國內(nèi)也已有工程技術(shù)人員開展了關(guān)于非開挖定向鉆進(jìn)軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)方面的研究：

史某在實(shí)際非開挖工程施工中，應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)指導(dǎo)鉆孔軌跡設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)工程最優(yōu)化施工；

張某采用Visual Basic語言和Auto CAD繪圖工具實(shí)現(xiàn)了采用空間軌跡實(shí)施繪制鉆孔軌跡的目的；

但前述研究都集中于對(duì)工藝本身軌跡的控制和誤差分析上，對(duì)定向鉆進(jìn)施工引起周邊環(huán)境影響的研究偏少，也不涉及電纜保護(hù)管的定向軌跡優(yōu)化。

在電力電纜定向鉆進(jìn)方面，魏某基于廈門市某110kV電力電纜工程特點(diǎn)，對(duì)電力電纜保護(hù)管定向鉆進(jìn)敷設(shè)安全距離取值的影響因素進(jìn)行分析，優(yōu)化工程定向鉆進(jìn)敷設(shè)方案，指導(dǎo)工程建設(shè)。

但該研究主要是針對(duì)具體工程案例，不具有通用性。

文章在分析電力電纜保護(hù)管與市政管道異同點(diǎn)的基礎(chǔ)上，基于特定工程特性的要求，研究定向鉆機(jī)軌跡優(yōu)化的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，提出了入土角、出土角、交叉穿越間距、工后沉降控制等方面的基本原則與具體參數(shù)值，供相關(guān)工程設(shè)計(jì)參考。

1. 電力電纜保護(hù)管非開挖施工特點(diǎn)

（1）采用MPP非開挖專用管道。

市政管網(wǎng)非開挖施工時(shí)多采用鋼管或PVC或CPVC等材質(zhì)的塑料管1，而受電纜對(duì)保護(hù)管道的要求，電力工程則多采用MPP管固。

（2）穿越間距較短。

在保護(hù)管敷設(shè)完成后，需要在管道內(nèi)再次敷設(shè)電力電纜，受電纜與管道間摩擦力的影響，通常條件下的電纜一次性敷設(shè)長(zhǎng)度不超過100m，若要進(jìn)行長(zhǎng)距離敷設(shè)，則應(yīng)特殊生產(chǎn)電纜，此時(shí)電纜本體投資增加，經(jīng)濟(jì)性差，故相較于其他行業(yè)非開挖工程而言，電纜管道非開挖施工的穿越間距多較短。

（3）回拖終孔孔徑較大。

電力電纜保護(hù)管的數(shù)量受所需要共溝敷設(shè)的電纜根數(shù)決定，一般情況下，多根保護(hù)管都采用一次回拖的方式進(jìn)行敷設(shè)，同時(shí)回拖的管道數(shù)量多超過4根。圖1為國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì)中關(guān)于12孔電纜保護(hù)管回拖布置的方案圖。

圖1 典型電纜穿越敷設(shè)橫斷面圖

根據(jù)現(xiàn)有規(guī)程，當(dāng)采用非開挖定向鉆進(jìn)敷設(shè)管道時(shí)，定向鉆進(jìn)擴(kuò)孔的終孔尺寸不宜小于所敷設(shè)管道外徑的1.2倍，故電纜工程非開挖回拖擴(kuò)孔的終孔孔徑多為600mm、800mm、1000mm。

（4）交叉穿越情況復(fù)雜。

電纜非開挖施工工程多位于周邊環(huán)境要求較高的城市主城區(qū)，一般情況下地下管線或地下構(gòu)筑物密布，在鉆進(jìn)軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，與現(xiàn)有地下管線及地下構(gòu)筑物之間的安全距離是首要考慮的因素，故電纜定向鉆進(jìn)施工軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)除了考慮本身施工的需求之外，施工對(duì)周邊環(huán)境的影響也是必須考慮的主要因素之一。

（5）工后沉降要求嚴(yán)格。

由于電力電纜工程非開挖穿越的環(huán)境條件較為復(fù)雜，多為對(duì)變形敏感的地下管線、高等級(jí)的路面結(jié)構(gòu)層和河道駁岸等，在定向鉆進(jìn)敷設(shè)管道完成時(shí)應(yīng)考慮施工變形的影響，當(dāng)在施工完成后，還應(yīng)考慮如何合理減小工后沉降，將施工對(duì)周邊環(huán)境的影響值控制在允許范圍內(nèi)。

2. 定向鉆進(jìn)相關(guān)的規(guī)范規(guī)定

（1）軌跡設(shè)計(jì)方法。

對(duì)于定向鉆進(jìn)管線的軌跡設(shè)計(jì)方法，主要采用的是作圖法或計(jì)算法，對(duì)可供電力電纜定向鉆進(jìn)軌跡設(shè)計(jì)的7個(gè)規(guī)程規(guī)范的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行歸類比較，詳見表1。

表1 不同規(guī)保的軌設(shè)計(jì)方法對(duì)比

目前能夠直接用于指導(dǎo)電力電纜軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)的國家電網(wǎng)公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并未規(guī)定相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法，故應(yīng)參考國家標(biāo)準(zhǔn)或其它行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。從對(duì)比表1中可以看，可以采用的就是作圖法、公式法和計(jì)算法，其中公式法和計(jì)算法是同一種做法。由于電力電纜軌跡設(shè)計(jì)到時(shí)候，除了考慮軌跡本身的可行性和優(yōu)化以外，主要還必須考慮鉆進(jìn)施工與地下管線和地下構(gòu)筑物之間的安全距離要求，為了更為直觀地反映這些數(shù)據(jù)，采用作圖法進(jìn)行軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)是合適的。

（2）主要的軌跡控制參數(shù)。

對(duì)于定向鉆進(jìn)，其軌跡控制參數(shù)主要包括了曲率半徑、入土角度、出土角度等關(guān)鍵參數(shù)，而這些參數(shù)的取值與管道的材質(zhì)息息相關(guān)，通過對(duì)前述7個(gè)規(guī)程的對(duì)比，詳見表2。

表2不同規(guī)程的軌跡設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)比

注：Dd為鉆桿外徑；D為管道外徑。

由對(duì)比表2可以看出，不同規(guī)程對(duì)于不同材質(zhì)的管道的最小曲率半徑、入土角、出土角都有所不同。

目前電力電纜的保護(hù)管多以MPP管（高密度聚丙烯）居多，應(yīng)選用塑料材質(zhì)管道的軌跡控制參數(shù)；對(duì)于曲率半徑，不小于鉆桿外徑的1200倍和廠家規(guī)定的管道外徑即可。對(duì)于入土角度，幾個(gè)規(guī)范類似，以經(jīng)驗(yàn)值8~20°為宜。而出土角度的規(guī)定差異較大，在軌跡滿足要求的情況下，以遵循國網(wǎng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為宜；當(dāng)無法滿足要求時(shí)，可結(jié)合管道的力學(xué)性質(zhì)及機(jī)械能力后，參考其他的規(guī)程規(guī)定。

（3）鉆進(jìn)交又穿越安全距離取值。

對(duì)于水平定向鉆進(jìn)交叉穿越安全距離的取值，目前各行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的取值也有不小的差異。

電力電纜定向鉆進(jìn)距離地表最小覆土厚度可根據(jù)國家電網(wǎng)公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW1797.1-2013《定向鉆進(jìn)敷設(shè)電力電纜管道工程標(biāo)準(zhǔn)》第5.2.8條規(guī)定執(zhí)行，具體數(shù)值詳見表3。

表3 最小覆土厚度

對(duì)于定向鉆進(jìn)交叉穿越管線或地下構(gòu)筑物之間的關(guān)系應(yīng)執(zhí)行該規(guī)程第5.2.9條的規(guī)定，即：

（1）在建筑物基礎(chǔ)側(cè)方敷設(shè)時(shí)，與建筑物基礎(chǔ)的側(cè)面水平凈距不得小于1.5m，且應(yīng)在持力層擴(kuò)散角范圍以外；

（2）在建筑物基礎(chǔ)下方敷設(shè)時(shí)，應(yīng)經(jīng)有關(guān)部門批準(zhǔn)和設(shè)計(jì)驗(yàn)算后確定敷設(shè)深度；

（3）與既有地下管線平行敷設(shè)時(shí)，凈距應(yīng)為最終回?cái)U(kuò)直徑的2倍以上，并不得小于0.6m；

（4）從既有地下管線上部交叉敷設(shè)時(shí)，垂直凈距應(yīng)大于1.5m；

（5）當(dāng)從既有地下管線下部交叉敷設(shè)時(shí)，垂直凈距應(yīng)符合下列要求：

①粘性土地層應(yīng)大于最終回?cái)U(kuò)直徑的1.0倍；

②粉土地層應(yīng)大于最終回?cái)U(kuò)直徑的1.5倍；

③砂土地層應(yīng)大于最終回?cái)U(kuò)直徑的2.0倍；

④垂直凈距不得小于0.5m；

⑤達(dá)不到上述要求時(shí)，應(yīng)采取有效的安全防護(hù)措施；

⑥遇可燃性管道和特殊管線應(yīng)適當(dāng)加大水平和垂直凈距。

3. 電纜定向鉆進(jìn)軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

電力電纜定向鉆進(jìn)軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)包括了管道材質(zhì)選型、穿越路徑方案優(yōu)化、敷設(shè)標(biāo)準(zhǔn)橫斷面設(shè)計(jì)、縱向軌跡設(shè)計(jì)等內(nèi)容，對(duì)不同設(shè)計(jì)要點(diǎn)的設(shè)計(jì)進(jìn)行淺析。

（1）保護(hù)管選材。

現(xiàn)行可以用于電纜保護(hù)用的管道有玻璃纖維增強(qiáng)塑料電纜導(dǎo)管、玻璃纖維導(dǎo)管、CPVC管、PVC-U管、MPP管甚至是鍍鋅鋼管等不同材質(zhì)的管道。但在非開挖施工時(shí)，主要還是采用非開挖施工專用的MPP管，管道的物理力學(xué)性能執(zhí)行電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 802.7-2010。

（2）穿越路徑方案優(yōu)化。

非開挖定向鉆進(jìn)在電力電纜工程中應(yīng)用，一般是與排管敷設(shè)電纜保護(hù)管結(jié)合使用，即在普通段沿著道路敷設(shè)采用排管，在橫穿道路段采用非開挖定向鉆進(jìn)施工。穿越路徑方案優(yōu)化應(yīng)在確定交叉穿越位置的之后，調(diào)查清楚所穿越段的地質(zhì)條件、地下管線的類型、管線規(guī)格、埋深等屬性之后，制定交叉穿越的軌跡方案。

（3）標(biāo)準(zhǔn)橫斷面優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

標(biāo)準(zhǔn)橫斷面的優(yōu)化，主要是要制定同時(shí)鉆進(jìn)或回拖幾孔非開挖終孔，同一個(gè)孔洞內(nèi)同時(shí)布至幾根電力電纜保護(hù)管等內(nèi)容。根據(jù)現(xiàn)有的施工技術(shù)水平，定向鉆進(jìn)的終孔孔徑一般以不超過1.2m為宜。

（4）縱向軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

縱向軌跡優(yōu)化的主要內(nèi)容包括了入土點(diǎn)、出土點(diǎn)的位置、深度選擇，同時(shí)還包括了鉆進(jìn)軌跡主要是參數(shù)的選擇與優(yōu)化，其中控制性參數(shù)見表2。

（5）工后沉降控制。

一般情況下，非開挖擠擴(kuò)的終孔孔徑會(huì)大于所敷設(shè)電力電纜保護(hù)管的外接圓，故在電力電纜保護(hù)管與擠孔的終孔之間會(huì)存在護(hù)壁泥漿。為了控制管道敷設(shè)完成后的地面沉降，應(yīng)在管道回拖后注入硬化劑置換護(hù)壁泥漿，硬化劑可以選用水泥漿等。

4. 結(jié)語

電力電纜保護(hù)管的定向鉆進(jìn)施工軌跡的優(yōu)化設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮電力電纜的實(shí)際敷設(shè)需求，也需考慮管道材質(zhì)對(duì)軌跡的需求。軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)宜采用作圖法，同時(shí)其軌跡的控制性參數(shù)需要結(jié)合工程實(shí)際條件進(jìn)行制定。