南水北調(diào)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(diào)東線江蘇水源有限責任公司,南京 210029)

1 概 述

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

藺家壩泵站是南水北調(diào)東線工程的第九級泵站,工程位于江蘇省徐州市銅山區(qū)境內(nèi),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(diào)前一級解臺泵站來水向南四湖下級湖送水,滿足南水北調(diào)工程調(diào)水要求,同時可以結(jié)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(guī)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(qū)域電纜未設置橋架(或支架)進行托舉,部分電纜轉(zhuǎn)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(xiàn)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(diào)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(diào)式線纜回收裝置利用滾木原理,裝置中的定滑輪能夠根據(jù)橋架所在高度進行調(diào)節(jié),選定適宜的線纜抽回角度,減少抽回作業(yè)阻力;可轉(zhuǎn)動彎頭中的橋架端頭可繞彎頭圓心位置進行180°的旋轉(zhuǎn),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(yè)時的摩擦阻力,再通過馬達帶動線盤轉(zhuǎn)動對線纜進行回收作業(yè),同步整理成盤,提高線纜拆除回收效率;可轉(zhuǎn)動彎頭的使用,可有效規(guī)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(diào)式線纜回收裝置由滑輪、吊架、支撐架、線纜盤、轉(zhuǎn)動軸與電動馬達等構(gòu)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(diào)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)約施工場地。 見圖1、圖2。

圖1 可調(diào)式線纜回收裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 線纜回收構(gòu)件結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 相鄰橋架可轉(zhuǎn)動彎頭技術

可轉(zhuǎn)動彎頭由橋架端頭側(cè)板、側(cè)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(cè)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(cè)面圓形帶孔封板與兩橋架端頭進行連接,形成旋轉(zhuǎn)軸,根據(jù)需要角度調(diào)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(cè)橋架的端頭進行固定,調(diào)整到位后,用螺栓將封板與另一側(cè)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(zhuǎn)動彎頭結(jié)構(gòu)分解示意圖

圖4 可轉(zhuǎn)動彎頭結(jié)構(gòu)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(wǎng)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(jù)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(guī)范彎曲半徑的要求,最后將防護網(wǎng)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(jié)構(gòu)示意圖

4 線纜整理實施過程

4.1 可轉(zhuǎn)動彎頭加工與組裝

4.1.1 各構(gòu)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(qū)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(cè)面圓形帶孔封板的材質(zhì)、直徑應與電纜橋架端頭處的圓弧區(qū)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(cè)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(zhì)相同的鍍鋅板,在封板一側(cè)與電纜橋架底部孔洞處同位打孔,另一側(cè)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(zhuǎn)動彎頭組裝

將相鄰兩橋架端頭進行拼接,在側(cè)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(zhuǎn)軸。 再根據(jù)相鄰橋架接頭處需要的彎曲角度進行調(diào)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(cè)與橋架端頭進行固定,調(diào)整到位后,利用螺栓將封板與另一側(cè)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(zhuǎn)動彎頭組裝

4.2 線纜回收作業(yè)

4.2.1 線纜回收裝置加工制作

可調(diào)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(diào)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(zhuǎn)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(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn),同時轉(zhuǎn)動軸與電動馬達的轉(zhuǎn)軸連接,使其能夠完成同步轉(zhuǎn)動,為線纜盤的轉(zhuǎn)動提供機械動力。

4.2.2 動力、信號電纜回收作業(yè)

可調(diào)式線纜回收裝置安裝到位后,根據(jù)橋架高度調(diào)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(zhuǎn)軸帶動線纜盤逆時針轉(zhuǎn)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(xiàn)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(guī)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(nèi),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(wǎng)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(guī)劃線路以外的現(xiàn)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(xiàn)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(nèi)。 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(xiàn)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(huán)境溫度變化產(chǎn)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(jù)直線段橋架規(guī)格型號,選用相應的可轉(zhuǎn)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(wěn)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(tǒng)結(jié)構(gòu)不發(fā)生變形,避免影響正常使用的情況發(fā)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(yōu)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(tǒng)一綁扎掛牌,電纜標牌排列整齊,高度一致,標牌內(nèi)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(tǒng)調(diào)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(tǒng)進行接線檢查,接線無誤后,各系統(tǒng)通電檢查各信號、狀態(tài)指示是否正常。對各子系統(tǒng)分別進行設備的逐項試運行調(diào)試,確保各設備和子系統(tǒng)運行正常。 動態(tài)調(diào)試完成后,可組織試運行工作,以驗證主機組運轉(zhuǎn)正常,各項控制功能正常,狀態(tài)信號反映正常,各狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)采集正常。

5 結(jié) 語

本文針對既有泵站線纜敷設不規(guī)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。