南水北调蔺家坝泵站电缆夹层线缆高效整理施工方法探讨

于贤磊,付宏卿,解 斌,刘厚爱,赵 虎,蒋兴勇

(南水北调东线江苏水源有限责任公司,南京 210029)

1 概 述

南水北调工程是我国伟大的战略性工程,是构建我国水资源“四横三纵、南北调配、东西互济”的总体格局及国家水网建设的重要组成部分[1]。

蔺家坝泵站是南水北调东线工程的第九级泵站,工程位于江苏省徐州市铜山区境内,站上为京杭运河湖西航道,站下通过顺堤河接不牢河。 工程等级为I 等,主体工程为1 级建筑物,工程按7 度抗震设防;设计防洪标准为百年一遇,校核防洪标准为三百年一遇。 泵站设计流量75m3/s,设计扬程2.4m,平均扬程2.08m,最高扬程3.1m。 其主要任务是抽调前一级解台泵站来水向南四湖下级湖送水,满足南水北调工程调水要求,同时可以结合郑集河以北、下级湖沿湖西大堤以外的洼地排涝[2-3]。

早些年建成的泵站,由于建设期工期紧,在电缆敷设时未严格按照规范要求进行敷设,电缆敷设凌乱,存在动力电缆和信号电缆未分开敷设,不同电压等级电缆未分层敷设,部分区域电缆未设置桥架(或支架)进行托举,部分电缆转弯半径、布设间距不满足要求,线缆未挂电缆牌,穿墙电缆未封堵等问题,存在安全隐患,给日常检查维护带来极大不便。

为了消除安全隐患,提高管理水平,目前越来越多工程开展电缆整理工作。 然而,因为泵站工程各类动力、控制、信号电缆繁多,既有泵站电缆整理相对于新建泵站电缆敷设,存在更多困难：①重新整理需要对现状电缆进行拆除,导致工程量更大;②部分电缆在整理后,可能存在长度不足等问题;③部分工程电缆夹层空间狭小,工作面不足,需要对线缆边拆除边整理,导致工作交错,效率不高;④部分泵站有调水或排涝任务,既有泵站电缆整理需要在非运行期实施,对工期要求更加苛刻。 因此,既有泵站电缆整理对施工效率提出更高的要求。

为了解决上述难题,在蔺家坝泵站电缆夹层线缆整理过程中,探索研制线缆整理新技术,本技术可为同类工程电缆整理提供参考,具有较高的推广应用价值。

2 技术特点

2.1 装置通用性强

可调式线缆回收装置利用滚木原理,装置中的定滑轮能够根据桥架所在高度进行调节,选定适宜的线缆抽回角度,减少抽回作业阻力;可转动弯头中的桥架端头可绕弯头圆心位置进行180°的旋转,满足相邻桥架的弯曲需求,通用性强。

2.2 提高线缆整改效率

线缆回收装置中的定滑轮减少了抽回作业时的摩擦阻力,再通过马达带动线盘转动对线缆进行回收作业,同步整理成盘,提高线缆拆除回收效率;可转动弯头的使用,可有效规避施工人员反复登高测量确认弯头角度的施工过程,提高线缆重新敷设施工效率。

2.3 标准化敷设

动力电缆使用黑色绝缘棒和尼龙扎带进行捆扎固定,可满足电缆布设间距以及整体美观的要求;同一类控制和信号电缆采用塑料固线器,可将线路进行分层固定,确保线缆排列整齐。 针对有余量的高压线缆的整理,采用C 形支架进行支撑,使其满足自身应力和弯曲半径的要求,完全敷设在电缆桥架中。

3 工艺原理

3.1 线缆高效回收技术

可调式线缆回收装置由滑轮、吊架、支撑架、线缆盘、转动轴与电动马达等构件组成。 其中,吊架与楼板之间通过膨胀螺栓连接固定,吊架上方开设多个条形螺栓孔洞,使得滑轮能够随意调整高低位置,以满足适宜的线缆抽回角度,减少摩擦阻力。 电动马达与转动轴、线缆盘连接固定,线缆拆除后,将线缆一端与线缆盘连接固定,然后电动马达带动线缆盘逆时针转动,使线缆自动抽回并整理缠绕在线缆盘上,有效提高线缆回收效率,节约施工场地。 见图1、图2。

图1 可调式线缆回收装置结构示意图

图2 线缆回收构件结构示意图

3.2 相邻桥架可转动弯头技术

可转动弯头由桥架端头侧板、侧面圆形带孔封板、底部封板与螺栓等组成。 在线缆整理过程中,将增设与整理后的桥架端头侧板加工成半圆形,并均匀开设12 个圆形丝孔。 相邻桥架对接后,采用螺栓将侧面圆形带孔封板与两桥架端头进行连接,形成旋转轴,根据需要角度调整后,再用螺栓将其进行最终固定。 顶部、底部封板按照相邻桥架端头的弯曲角度进行弯折,先与一侧桥架的端头进行固定,调整到位后,用螺栓将封板与另一侧桥架端头对应的丝扣位置进行固定,可对弯头处起到良好的封堵效果。 见图3、图4。

图3 可转动弯头结构分解示意图

图4 可转动弯头结构示意图

3.3 局部高压电缆C 形支架支撑技术

C 形支架由多个双层固定支架、橡胶垫圈、接地扁铁、防护网及警示标志等组成。 在电缆夹层部分高压电缆长度预留过长的位置,首先对高压电缆线路进行整理,然后根据实际长度,采用C形支架对高压电缆进行支撑固定,双层固定支架的间距应满足高压电缆自身应力和规范弯曲半径的要求,最后将防护网安装到位,以降低泵站日常运行的安全隐患。 见图5。

图5 C 形支架结构示意图

4 线缆整理实施过程

4.1 可转动弯头加工与组装

4.1.1 各构件加工

去除电缆桥架端头上部加肋条与底部封板,再以电缆桥架整体高度作为直径,将其端部作圆弧处理,圆心处按连接螺栓直径进行打孔,圆弧区域均匀打设12 个丝孔,孔径大小以满足螺栓直径为准。 见图6。

图6 桥架端头加工处理

侧面圆形带孔封板的材质、直径应与电缆桥架端头处的圆弧区域相同,在封板的圆心处,按连接螺栓直径进行打孔,并在正交4 个方向上与桥架端头处同点位打孔。 见图7。

图7 侧面圆形带孔封板加工处理

顶部、底部封板选用宽度等同电缆桥架宽度、材质相同的镀锌板,在封板一侧与电缆桥架底部孔洞处同位打孔,另一侧按照1 倍孔径的距离打4 排螺栓连接孔,以满足不同角度下封板能与电缆桥架连接孔重合。

4.1.2 可转动弯头组装

将相邻两桥架端头进行拼接,在侧面加盖圆形带孔封板,桥架端头圆心与封板圆心对应后,穿过螺栓进行固定连接,形成旋转轴。 再根据相邻桥架接头处需要的弯曲角度进行调整,将封板上的,4 个螺栓孔洞与桥架端头处的孔洞对应后,穿入螺栓进行最终固定。 顶部、底部封板在安装前,预先按照弯曲角度进行弯折,先将其一侧与桥架端头进行固定,调整到位后,利用螺栓将封板与另一侧桥架端头对应的丝扣位置进行固定,完成整个弯头的组装。 见图8。

图8 可转动弯头组装

4.2 线缆回收作业

4.2.1 线缆回收装置加工制作

可调式线缆回收装置吊架采用50mm×50mm的镀锌方钢管加工制作,上方均匀开设多个条形螺栓孔,与滑轮之间通过螺栓连接固定,使滑轮能够随意调整高低位置,吊架顶部焊接一块钢板与楼板之间通过膨胀螺栓连接固定。 线缆盘的中心转动轴固定在支撑架的上方,与架体之间不接触,线缆盘可绕转动轴旋转,同时转动轴与电动马达的转轴连接,使其能够完成同步转动,为线缆盘的转动提供机械动力。

4.2.2 动力、信号电缆回收作业

可调式线缆回收装置安装到位后,根据桥架高度调整滑轮的高低位置进行固定。 对需要整理动力、信号电缆进行切割拆除,将线缆一端绕过滑轮后与线缆盘连接固定,然后启动电动马达,马达转轴带动线缆盘逆时针转动,使线缆自动抽回,并整理缠绕在线缆盘上。

4.3 局部高压电缆整理

在电缆夹层局部高压电缆长度预留过长的位置,由于之前并未设置支架,电缆存在拖地现象。 为此,研制一种C 形支架,将其进行支撑与重新敷设。 先将高压电缆进行疏导与整理,然后按照电缆长度、自身应力和规范弯曲半径的要求,对电缆进行排布。 每间隔1m,安装一道双层固定支架,再将电缆重新敷设到支架上方的抱箍内,进行固定与支撑。 在抱箍与电缆之间缠绕一圈橡胶垫片,避免刚性接触造成电缆表面破损。最后将防护网架安装到位,在上下两层防护架上粘贴警示标志。 见图9。

图9 双层固定支架安装

4.4 高压线缆临时吊撑

在线缆桥架的正上方对应的楼板或梁板处,每间隔2m 打设一道M20 膨胀螺栓,然后在既有线缆与桥架之间穿入一根长1m 的方木,作为临时支撑受力点,再使用钢管利用杠杆原理将既有线缆抬离桥架,采用2～4 股10#铁丝与10mm×10mm×600mm 方木进行组合后,与已打设的膨胀螺栓进行连接固定,对既有电缆进行临时吊撑。全部吊撑完成后,对规划线路以外的现有桥架、支架进行拆除。

4.5 支架加工制作与安装

角钢支架、圆钢支架在现场进行加工制作,所用钢材在使用前确保平直、无明显弯曲和边线,下料后应对角钢切口进行处理,去除卷边和毛刺,下料误差在±5mm 以内。 将格架与立柱进行焊接,焊接牢固,无显著变形,格架之间的垂直距离与设计偏差不大于±5mm。 安装电缆支架时,支架安装牢固,并做到横平竖直,各支架的同层横格架在同一水平上,其高度偏差不大于±5mm,支架沿走向左右偏差不大于±10mm。

4.6 电缆桥架安装

为增加同层高压电缆中间的间隙,将原有的400mm 铝合金桥架改为600mm 镀锌桥架。 电缆桥架在现场安装时,按照吊杆座、吊杆、横梁、梯架(托盘)的顺序进行安装。 其中,吊杆座与楼板或梁板之间采用膨胀螺栓进行固定,托盘与托臂或横梁之间采用紧固件进行连接固定。

为了消除电缆桥架因环境温度变化产生的应力,直线段桥架超过30m 时,应留有伸缩缝,并安装相应的伸缩片。 再根据直线段桥架规格型号,选用相应的可转动弯头,固定好支架后,将弯头连接件托吊到位,确保在安装位置的稳固,保证后期电缆敷设过程顺利进行。 同时,在弯头安装过程中,检查已确定角度的弯头是否存在螺栓松动情况,以及底部封板是否封好,确保电缆桥架系统结构不发生变形,避免影响正常使用的情况发生。

4.7 电缆整理与敷设

在桥架安装完毕后,逐步拆除电缆的临时支撑,将电缆重复敷设到优化后的桥架中。 将电缆按照动力电缆、控制和信号线缆分层原则,进行敷设并排列整齐。 将控制和信号电缆敷设于电缆支架的第一层,同一类线缆整理完毕后,再使用塑料固线器进行分隔、固定,确保线缆排列整齐、美观。 动力电缆敷设于电缆支架的第二层,并用黑色绝缘棒和尼龙扎带将电缆绑扎于电缆支架横担上。 电缆敷设上下左右改变方向时,满足电缆允许弯曲半径要求。

4.8 电缆挂牌、封堵

对电缆引出线采用尼龙扎带进行统一绑扎挂牌,电缆标牌排列整齐,高度一致,标牌内容均朝向便于查看的方向。 对于电缆穿过预留孔进行封堵时,在电缆与预留孔的空隙处填塞防火泥,用12mm 防火板进行封堵,并用防火泥对嵌缝处封堵密实。

4.9 系统调试及试运行

所有线缆和桥架整理完成后,对所有涉及电缆整理的设备和系统进行接线检查,接线无误后,各系统通电检查各信号、状态指示是否正常。对各子系统分别进行设备的逐项试运行调试,确保各设备和子系统运行正常。 动态调试完成后,可组织试运行工作,以验证主机组运转正常,各项控制功能正常,状态信号反映正常,各状态参数数据采集正常。

5 结 语

本文针对既有泵站线缆敷设不规范及电缆夹层施工困难等问题,在蔺家坝泵站线缆整理过程中,通过研制新装置、新技术,问题得到了较好的解决,研究成果可为同类工程同类问题提供参考。