顶管施工中小空间、长距离供电、通风技术

【摘要】：本文将探讨顶管施工中小空间、长距离供电通风技术，力图为相关行业提供一定的参考依据。顶管施工技术是一类经济效益与社会效益兼备的技术，它对地面表层的破坏程度低，值得推广。

【关键词】：顶管施工；中小空间；长距离；通风技术

西气东输管道工程是我国西部大开发战略的实践工程，亦是本世纪我国5个较为关键的工程之一。郑州黄河顶管工程是全线3个控制性“咽喉”工程的其中一类，它的建设难度高、技术要求严苛，需要超大管径的钢管以及超长距离的顶进，在国际国内极为少见。本文将叙述在顶管施工中，在操作面积小、顶距长等特殊环境中的供电和通风技术，力图保证工程的进度和质量，并且保证非开挖技术能够发挥作用。

一、施工情况

施工位置坐落于山东省烟台市某公路大桥大桥上游35千米的底端。管道是至西向东的走势，总长度3800米，埋深大致为25米。整体施工由1#、3#、4#、5#沉井构成（本来设计是5个，后取缔2#沉井）、顶进长度为1175米的1#-3#、长度是1166米的3#-4#、长度为1259米的5#-4#三个顶进区间组成。顶进管径为1.8米，管壁厚度为2.2米，每节长度是8米，为主要输气管道套管，利用泥水平衡法建设。

二、长距离供电

在动工的过程中，顶进分成三个区间动工，每个区间顶距都在1000米以上。所以，降低输电线路电压降以及确保钢顶管内空气含量是顶管施工中的关键项目。

（一）容量换算以及配置

依照顶管机以及顶进设施的功率来明确每一顶进段的配电站容量。在任意工作区域装设一部箱式综合配电站，配置了高压进线、计量出线、变压器、低压配电柜，确保电能供应。

一台顶管机的电能负荷：

功率——360.0千瓦；

功率因素：cosφ=0.9；

利用系数K=0.88；

有功功率：360.0×0.8=316.8千瓦；

视在功率：316.8÷0.9=352千瓦。

另外一台顶管机配备的变压器容量是500千瓦；一台顶管机动工后，协助设施备用电负荷为：工区和洞中洞外照明、通风机、水泵、充电机、生活地域电能消耗、混凝土搅拌站的利用系数k=0.8；有功功率是292千瓦。

吊运机、电焊机、砂浆搅拌机、机器维修工间、它类设施的利用系数K为0.5；有功功率是97.5千瓦；用功功率总计389.5千瓦。权衡到以上设施投入利用时间的不统一以及负荷不饱和等原因，依照80%换算；功率因素cosφ=0.9；协助设施视在功率389.5÷0.9×0.8为346.2千瓦。

依照上面的换算结果，一台顶管机动工过程中，洞外设施配备的变压器容量是500千瓦。

（二）用电装设以及工艺需求

1.从箱式变电器到配电箱的馈送回路里，每个开关的载流量以及短路电流和电能设施的容量是吻合的，设施在受电以前先检测漏电开关能否正常动作。

2.高压电缆输送电能以前，应通过电气试验。

3.下井缆线，通常在50米的距离就要悬挂“高压危险”的警示牌，布置在井的垂直方位，每隔2米布置一支点。

4.每部电能设施前应装备漏电保护开关，定时检验漏电开关能否正常工作。

5.灯具必须防渗性优良，并且灯具外部和接地线连接，保障用电的可靠性。

三、顶管顶进供电方案

为突破长距离供电的电压降困境，顶管作业有其特别性——管径小，假如采取高压输送，极易形成安全事故；所以，必须要采取380伏低压输送。

利用低压输送电能因为顶进距离长、电压降高，就需要布置增压设施，方便在压降太大时稳定电压；所以，采取试验变压器来稳定电压，而管材中的试验变压器为干式变压器。这项顶管施工送电线路太长、电压降高，为保证设施的可靠运行，利用稳压设备和增强电容量来化解困境。

在顶进中中继间采取一推一的方法，电能供应时利用两根支路供应电能：机头与中继间形成一条线路，接力泵为一条线路；每条支路的压降管控在8%以内。根据每条支路缆线的有效电阻以及设施的电流可换算出支路生成30伏压降的间距是500米。另外，应把起始点的电压升高到410伏来确保电压的平稳性。

在机头与中继间的位置布置应急照明灯。管道中的中继间独立应用一套电箱，接力泵也独立应用一套电箱。

为预防缆线接头变松、接触电阻增大降低电能供应效率，将中继间电箱当成中部缆线接头箱，并配备一些活动接头箱，这样在确保接头效率的同时，又能够规避包裹发潮并形成漏电故障。

四、通风系统

（一）管道中作业标准

钢管顶进施工距离过长，在管道施工的流程中，伴随管道持续往前伸展，因为空气质量欠佳，管内温度会渐渐升高，空气中的氧含量将会逐步降低，管内湿度变大。此外，钢管焊接时所生成的有毒物质会滞留在管道中，会给在管道中作业的人员带来巨大安全隐患。

因此，为了优化管道中的工作环境，在管道作业的全流程中应利用通风技术。通常状况下，换气采取由管机头通过管道直接外排的方式；然而由于顶管施工管道焊接时烟气过重，所以应由外往内向机头送风。除开下管时必须断管之外，焊接、顶进应全程送风。

（二）通风系统规划

施工管道中散热因是钢管，能够往地表下散热，机头动力较小为77千瓦上下，用电量多的设施在管道中分布不够集中。根照数据调查结果，管道中的温度在30摄氏度以内；管道中通风不用权衡散热，关键是要化解换气的难题，预防工人在管道中缺氧，并且预防井焊接时烟气过重等情况发生。

通过换算，通风机应使用LFR-WJ型罗茨风机。此外，顶进施工结束后拆卸中继间时，应加装小型鼓风机。

结束语：

在含水砂层中动工，顶管机掘进方向应产生坍塌。要利用局部气压顶进、超前注浆改善土壤质量，预防机头正方向坍塌，并且顶管穿过的地层某些位置有砂砾层，很大程度上要采取气压排障，工程才能够顺利完成。顶管施工中小空间、长距离供电以及通风技术的综合利用，能够保障工程效率。

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