南水北調藺家壩泵站電纜夾層線纜高效整理施工方法探討

于賢磊,付宏卿,解 斌,劉厚愛,趙 虎,蔣興勇

(南水北調東線江蘇水源有限責任公司,南京 210029)

1 概 述

南水北調工程是我國偉大的戰略性工程,是構建我國水資源“四橫三縱、南北調配、東西互濟”的總體格局及國家水網建設的重要組成部分[1]。

藺家壩泵站是南水北調東線工程的第九級泵站,工程位于江蘇省徐州市銅山區境內,站上為京杭運河湖西航道,站下通過順堤河接不牢河。 工程等級為I 等,主體工程為1 級建筑物,工程按7 度抗震設防;設計防洪標準為百年一遇,校核防洪標準為三百年一遇。 泵站設計流量75m3/s,設計揚程2.4m,平均揚程2.08m,最高揚程3.1m。 其主要任務是抽調前一級解臺泵站來水向南四湖下級湖送水,滿足南水北調工程調水要求,同時可以結合鄭集河以北、下級湖沿湖西大堤以外的洼地排澇[2-3]。

早些年建成的泵站,由于建設期工期緊,在電纜敷設時未嚴格按照規范要求進行敷設,電纜敷設凌亂,存在動力電纜和信號電纜未分開敷設,不同電壓等級電纜未分層敷設,部分區域電纜未設置橋架(或支架)進行托舉,部分電纜轉彎半徑、布設間距不滿足要求,線纜未掛電纜牌,穿墻電纜未封堵等問題,存在安全隱患,給日常檢查維護帶來極大不便。

為了消除安全隱患,提高管理水平,目前越來越多工程開展電纜整理工作。 然而,因為泵站工程各類動力、控制、信號電纜繁多,既有泵站電纜整理相對于新建泵站電纜敷設,存在更多困難：①重新整理需要對現狀電纜進行拆除,導致工程量更大;②部分電纜在整理后,可能存在長度不足等問題;③部分工程電纜夾層空間狹小,工作面不足,需要對線纜邊拆除邊整理,導致工作交錯,效率不高;④部分泵站有調水或排澇任務,既有泵站電纜整理需要在非運行期實施,對工期要求更加苛刻。 因此,既有泵站電纜整理對施工效率提出更高的要求。

為了解決上述難題,在藺家壩泵站電纜夾層線纜整理過程中,探索研制線纜整理新技術,本技術可為同類工程電纜整理提供參考,具有較高的推廣應用價值。

2 技術特點

2.1 裝置通用性強

可調式線纜回收裝置利用滾木原理,裝置中的定滑輪能夠根據橋架所在高度進行調節,選定適宜的線纜抽回角度,減少抽回作業阻力;可轉動彎頭中的橋架端頭可繞彎頭圓心位置進行180°的旋轉,滿足相鄰橋架的彎曲需求,通用性強。

2.2 提高線纜整改效率

線纜回收裝置中的定滑輪減少了抽回作業時的摩擦阻力,再通過馬達帶動線盤轉動對線纜進行回收作業,同步整理成盤,提高線纜拆除回收效率;可轉動彎頭的使用,可有效規避施工人員反復登高測量確認彎頭角度的施工過程,提高線纜重新敷設施工效率。

2.3 標準化敷設

動力電纜使用黑色絕緣棒和尼龍扎帶進行捆扎固定,可滿足電纜布設間距以及整體美觀的要求;同一類控制和信號電纜采用塑料固線器,可將線路進行分層固定,確保線纜排列整齊。 針對有余量的高壓線纜的整理,采用C 形支架進行支撐,使其滿足自身應力和彎曲半徑的要求,完全敷設在電纜橋架中。

3 工藝原理

3.1 線纜高效回收技術

可調式線纜回收裝置由滑輪、吊架、支撐架、線纜盤、轉動軸與電動馬達等構件組成。 其中,吊架與樓板之間通過膨脹螺栓連接固定,吊架上方開設多個條形螺栓孔洞,使得滑輪能夠隨意調整高低位置,以滿足適宜的線纜抽回角度,減少摩擦阻力。 電動馬達與轉動軸、線纜盤連接固定,線纜拆除后,將線纜一端與線纜盤連接固定,然后電動馬達帶動線纜盤逆時針轉動,使線纜自動抽回并整理纏繞在線纜盤上,有效提高線纜回收效率,節約施工場地。 見圖1、圖2。

圖1 可調式線纜回收裝置結構示意圖

圖2 線纜回收構件結構示意圖

3.2 相鄰橋架可轉動彎頭技術

可轉動彎頭由橋架端頭側板、側面圓形帶孔封板、底部封板與螺栓等組成。 在線纜整理過程中,將增設與整理后的橋架端頭側板加工成半圓形,并均勻開設12 個圓形絲孔。 相鄰橋架對接后,采用螺栓將側面圓形帶孔封板與兩橋架端頭進行連接,形成旋轉軸,根據需要角度調整后,再用螺栓將其進行最終固定。 頂部、底部封板按照相鄰橋架端頭的彎曲角度進行彎折,先與一側橋架的端頭進行固定,調整到位后,用螺栓將封板與另一側橋架端頭對應的絲扣位置進行固定,可對彎頭處起到良好的封堵效果。 見圖3、圖4。

圖3 可轉動彎頭結構分解示意圖

圖4 可轉動彎頭結構示意圖

3.3 局部高壓電纜C 形支架支撐技術

C 形支架由多個雙層固定支架、橡膠墊圈、接地扁鐵、防護網及警示標志等組成。 在電纜夾層部分高壓電纜長度預留過長的位置,首先對高壓電纜線路進行整理,然后根據實際長度,采用C形支架對高壓電纜進行支撐固定,雙層固定支架的間距應滿足高壓電纜自身應力和規范彎曲半徑的要求,最后將防護網安裝到位,以降低泵站日常運行的安全隱患。 見圖5。

圖5 C 形支架結構示意圖

4 線纜整理實施過程

4.1 可轉動彎頭加工與組裝

4.1.1 各構件加工

去除電纜橋架端頭上部加肋條與底部封板,再以電纜橋架整體高度作為直徑,將其端部作圓弧處理,圓心處按連接螺栓直徑進行打孔,圓弧區域均勻打設12 個絲孔,孔徑大小以滿足螺栓直徑為準。 見圖6。

圖6 橋架端頭加工處理

側面圓形帶孔封板的材質、直徑應與電纜橋架端頭處的圓弧區域相同,在封板的圓心處,按連接螺栓直徑進行打孔,并在正交4 個方向上與橋架端頭處同點位打孔。 見圖7。

圖7 側面圓形帶孔封板加工處理

頂部、底部封板選用寬度等同電纜橋架寬度、材質相同的鍍鋅板,在封板一側與電纜橋架底部孔洞處同位打孔,另一側按照1 倍孔徑的距離打4 排螺栓連接孔,以滿足不同角度下封板能與電纜橋架連接孔重合。

4.1.2 可轉動彎頭組裝

將相鄰兩橋架端頭進行拼接,在側面加蓋圓形帶孔封板,橋架端頭圓心與封板圓心對應后,穿過螺栓進行固定連接,形成旋轉軸。 再根據相鄰橋架接頭處需要的彎曲角度進行調整,將封板上的,4 個螺栓孔洞與橋架端頭處的孔洞對應后,穿入螺栓進行最終固定。 頂部、底部封板在安裝前,預先按照彎曲角度進行彎折,先將其一側與橋架端頭進行固定,調整到位后,利用螺栓將封板與另一側橋架端頭對應的絲扣位置進行固定,完成整個彎頭的組裝。 見圖8。

圖8 可轉動彎頭組裝

4.2 線纜回收作業

4.2.1 線纜回收裝置加工制作

可調式線纜回收裝置吊架采用50mm×50mm的鍍鋅方鋼管加工制作,上方均勻開設多個條形螺栓孔,與滑輪之間通過螺栓連接固定,使滑輪能夠隨意調整高低位置,吊架頂部焊接一塊鋼板與樓板之間通過膨脹螺栓連接固定。 線纜盤的中心轉動軸固定在支撐架的上方,與架體之間不接觸,線纜盤可繞轉動軸旋轉,同時轉動軸與電動馬達的轉軸連接,使其能夠完成同步轉動,為線纜盤的轉動提供機械動力。

4.2.2 動力、信號電纜回收作業

可調式線纜回收裝置安裝到位后,根據橋架高度調整滑輪的高低位置進行固定。 對需要整理動力、信號電纜進行切割拆除,將線纜一端繞過滑輪后與線纜盤連接固定,然后啟動電動馬達,馬達轉軸帶動線纜盤逆時針轉動,使線纜自動抽回,并整理纏繞在線纜盤上。

4.3 局部高壓電纜整理

在電纜夾層局部高壓電纜長度預留過長的位置,由于之前并未設置支架,電纜存在拖地現象。 為此,研制一種C 形支架,將其進行支撐與重新敷設。 先將高壓電纜進行疏導與整理,然后按照電纜長度、自身應力和規范彎曲半徑的要求,對電纜進行排布。 每間隔1m,安裝一道雙層固定支架,再將電纜重新敷設到支架上方的抱箍內,進行固定與支撐。 在抱箍與電纜之間纏繞一圈橡膠墊片,避免剛性接觸造成電纜表面破損。最后將防護網架安裝到位,在上下兩層防護架上粘貼警示標志。 見圖9。

圖9 雙層固定支架安裝

4.4 高壓線纜臨時吊撐

在線纜橋架的正上方對應的樓板或梁板處,每間隔2m 打設一道M20 膨脹螺栓,然后在既有線纜與橋架之間穿入一根長1m 的方木,作為臨時支撐受力點,再使用鋼管利用杠桿原理將既有線纜抬離橋架,采用2～4 股10#鐵絲與10mm×10mm×600mm 方木進行組合后,與已打設的膨脹螺栓進行連接固定,對既有電纜進行臨時吊撐。全部吊撐完成后,對規劃線路以外的現有橋架、支架進行拆除。

4.5 支架加工制作與安裝

角鋼支架、圓鋼支架在現場進行加工制作,所用鋼材在使用前確保平直、無明顯彎曲和邊線,下料后應對角鋼切口進行處理,去除卷邊和毛刺,下料誤差在±5mm 以內。 將格架與立柱進行焊接,焊接牢固,無顯著變形,格架之間的垂直距離與設計偏差不大于±5mm。 安裝電纜支架時,支架安裝牢固,并做到橫平豎直,各支架的同層橫格架在同一水平上,其高度偏差不大于±5mm,支架沿走向左右偏差不大于±10mm。

4.6 電纜橋架安裝

為增加同層高壓電纜中間的間隙,將原有的400mm 鋁合金橋架改為600mm 鍍鋅橋架。 電纜橋架在現場安裝時,按照吊桿座、吊桿、橫梁、梯架(托盤)的順序進行安裝。 其中,吊桿座與樓板或梁板之間采用膨脹螺栓進行固定,托盤與托臂或橫梁之間采用緊固件進行連接固定。

為了消除電纜橋架因環境溫度變化產生的應力,直線段橋架超過30m 時,應留有伸縮縫,并安裝相應的伸縮片。 再根據直線段橋架規格型號,選用相應的可轉動彎頭,固定好支架后,將彎頭連接件托吊到位,確保在安裝位置的穩固,保證后期電纜敷設過程順利進行。 同時,在彎頭安裝過程中,檢查已確定角度的彎頭是否存在螺栓松動情況,以及底部封板是否封好,確保電纜橋架系統結構不發生變形,避免影響正常使用的情況發生。

4.7 電纜整理與敷設

在橋架安裝完畢后,逐步拆除電纜的臨時支撐,將電纜重復敷設到優化后的橋架中。 將電纜按照動力電纜、控制和信號線纜分層原則,進行敷設并排列整齊。 將控制和信號電纜敷設于電纜支架的第一層,同一類線纜整理完畢后,再使用塑料固線器進行分隔、固定,確保線纜排列整齊、美觀。 動力電纜敷設于電纜支架的第二層,并用黑色絕緣棒和尼龍扎帶將電纜綁扎于電纜支架橫擔上。 電纜敷設上下左右改變方向時,滿足電纜允許彎曲半徑要求。

4.8 電纜掛牌、封堵

對電纜引出線采用尼龍扎帶進行統一綁扎掛牌,電纜標牌排列整齊,高度一致,標牌內容均朝向便于查看的方向。 對于電纜穿過預留孔進行封堵時,在電纜與預留孔的空隙處填塞防火泥,用12mm 防火板進行封堵,并用防火泥對嵌縫處封堵密實。

4.9 系統調試及試運行

所有線纜和橋架整理完成后,對所有涉及電纜整理的設備和系統進行接線檢查,接線無誤后,各系統通電檢查各信號、狀態指示是否正常。對各子系統分別進行設備的逐項試運行調試,確保各設備和子系統運行正常。 動態調試完成后,可組織試運行工作,以驗證主機組運轉正常,各項控制功能正常,狀態信號反映正常,各狀態參數數據采集正常。

5 結 語

本文針對既有泵站線纜敷設不規范及電纜夾層施工困難等問題,在藺家壩泵站線纜整理過程中,通過研制新裝置、新技術,問題得到了較好的解決,研究成果可為同類工程同類問題提供參考。