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(zé)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(jì)”的總體格局及國家水網(wǎng)建設(shè)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(jí)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(yùn)河湖西航道,站下通過順堤河接不牢河。 工程等級(jí)為I 等,主體工程為1 級(jí)建筑物,工程按7 度抗震設(shè)防;設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為百年一遇,校核防洪標(biāo)準(zhǔn)為三百年一遇。 泵站設(shè)計(jì)流量75m3/s,設(shè)計(jì)揚(yáng)程2.4m,平均揚(yáng)程2.08m,最高揚(yáng)程3.1m。 其主要任務(wù)是抽調(diào)前一級(jí)解臺(tái)泵站來水向南四湖下級(jí)湖送水,滿足南水北調(diào)工程調(diào)水要求,同時(shí)可以結(jié)合鄭集河以北、下級(jí)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(shè)期工期緊,在電纜敷設(shè)時(shí)未嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行敷設(shè),電纜敷設(shè)凌亂,存在動(dòng)力電纜和信號(hào)電纜未分開敷設(shè),不同電壓等級(jí)電纜未分層敷設(shè),部分區(qū)域電纜未設(shè)置橋架(或支架)進(jìn)行托舉,部分電纜轉(zhuǎn)彎半徑、布設(shè)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(hù)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?yàn)楸谜竟こ谈黝悇?dòng)力、控制、信號(hào)電纜繁多,既有泵站電纜整理相對于新建泵站電纜敷設(shè),存在更多困難：①重新整理需要對現(xiàn)狀電纜進(jìn)行拆除,導(dǎo)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(dǎo)致工作交錯(cuò),效率不高;④部分泵站有調(diào)水或排澇任務(wù),既有泵站電纜整理需要在非運(yùn)行期實(shí)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(shù),本技術(shù)可為同類工程電纜整理提供參考,具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

2 技術(shù)特點(diǎn)

2.1 裝置通用性強(qiáng)

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(jìn)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(dòng)彎頭中的橋架端頭可繞彎頭圓心位置進(jìn)行180°的旋轉(zhuǎn),滿足相鄰橋架的彎曲需求,通用性強(qiáng)。

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(shí)的摩擦阻力,再通過馬達(dá)帶動(dòng)線盤轉(zhuǎn)動(dòng)對線纜進(jìn)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(dòng)彎頭的使用,可有效規(guī)避施工人員反復(fù)登高測量確認(rèn)彎頭角度的施工過程,提高線纜重新敷設(shè)施工效率。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)化敷設(shè)

動(dòng)力電纜使用黑色絕緣棒和尼龍?jiān)鷰нM(jìn)行捆扎固定,可滿足電纜布設(shè)間距以及整體美觀的要求;同一類控制和信號(hào)電纜采用塑料固線器,可將線路進(jìn)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(jìn)行支撐,使其滿足自身應(yīng)力和彎曲半徑的要求,完全敷設(shè)在電纜橋架中。

3 工藝原理

3.1 線纜高效回收技術(shù)

可調(diào)式線纜回收裝置由滑輪、吊架、支撐架、線纜盤、轉(zhuǎn)動(dòng)軸與電動(dòng)馬達(dá)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(shè)多個(gè)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(dòng)馬達(dá)與轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)線纜盤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),使線纜自動(dòng)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(dòng)彎頭技術(shù)

可轉(zhuǎn)動(dòng)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(shè)與整理后的橋架端頭側(cè)板加工成半圓形,并均勻開設(shè)12 個(gè)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行彎折,先與一側(cè)橋架的端頭進(jìn)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(yīng)的絲扣位置進(jìn)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(dòng)彎頭結(jié)構(gòu)分解示意圖

圖4 可轉(zhuǎn)動(dòng)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(shù)

C 形支架由多個(gè)雙層固定支架、橡膠墊圈、接地扁鐵、防護(hù)網(wǎng)及警示標(biāo)志等組成。 在電纜夾層部分高壓電纜長度預(yù)留過長的位置,首先對高壓電纜線路進(jìn)行整理,然后根據(jù)實(shí)際長度,采用C形支架對高壓電纜進(jìn)行支撐固定,雙層固定支架的間距應(yīng)滿足高壓電纜自身應(yīng)力和規(guī)范彎曲半徑的要求,最后將防護(hù)網(wǎng)安裝到位,以降低泵站日常運(yùn)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(shí)施過程

4.1 可轉(zhuǎn)動(dòng)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(jìn)行打孔,圓弧區(qū)域均勻打設(shè)12 個(gè)絲孔,孔徑大小以滿足螺栓直徑為準(zhǔn)。 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(yīng)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(jìn)行打孔,并在正交4 個(gè)方向上與橋架端頭處同點(diǎn)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(dòng)彎頭組裝

將相鄰兩橋架端頭進(jìn)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(yīng)后,穿過螺栓進(jìn)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(jìn)行調(diào)整,將封板上的,4 個(gè)螺栓孔洞與橋架端頭處的孔洞對應(yīng)后,穿入螺栓進(jìn)行最終固定。 頂部、底部封板在安裝前,預(yù)先按照彎曲角度進(jìn)行彎折,先將其一側(cè)與橋架端頭進(jìn)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(yīng)的絲扣位置進(jìn)行固定,完成整個(gè)彎頭的組裝。 見圖8。

圖8 可轉(zhuǎn)動(dòng)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(shè)多個(gè)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(dòng)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(dòng)軸旋轉(zhuǎn),同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)軸與電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)軸連接,使其能夠完成同步轉(zhuǎn)動(dòng),為線纜盤的轉(zhuǎn)動(dòng)提供機(jī)械動(dòng)力。

4.2.2 動(dòng)力、信號(hào)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(jìn)行固定。 對需要整理動(dòng)力、信號(hào)電纜進(jìn)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(dòng)電動(dòng)馬達(dá),馬達(dá)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)線纜盤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),使線纜自動(dòng)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(yù)留過長的位置,由于之前并未設(shè)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(jìn)行支撐與重新敷設(shè)。 先將高壓電纜進(jìn)行疏導(dǎo)與整理,然后按照電纜長度、自身應(yīng)力和規(guī)范彎曲半徑的要求,對電纜進(jìn)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(shè)到支架上方的抱箍內(nèi),進(jìn)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(hù)網(wǎng)架安裝到位,在上下兩層防護(hù)架上粘貼警示標(biāo)志。 見圖9。

圖9 雙層固定支架安裝

4.4 高壓線纜臨時(shí)吊撐

在線纜橋架的正上方對應(yīng)的樓板或梁板處,每間隔2m 打設(shè)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(shí)支撐受力點(diǎn),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(jìn)行組合后,與已打設(shè)的膨脹螺栓進(jìn)行連接固定,對既有電纜進(jìn)行臨時(shí)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(jìn)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(jìn)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(yīng)對角鋼切口進(jìn)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(jìn)行焊接,焊接牢固,無顯著變形,格架之間的垂直距離與設(shè)計(jì)偏差不大于±5mm。 安裝電纜支架時(shí),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(shí),按照吊桿座、吊桿、橫梁、梯架(托盤)的順序進(jìn)行安裝。 其中,吊桿座與樓板或梁板之間采用膨脹螺栓進(jìn)行固定,托盤與托臂或橫梁之間采用緊固件進(jìn)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(yīng)力,直線段橋架超過30m 時(shí),應(yīng)留有伸縮縫,并安裝相應(yīng)的伸縮片。 再根據(jù)直線段橋架規(guī)格型號(hào),選用相應(yīng)的可轉(zhuǎn)動(dòng)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(shè)過程順利進(jìn)行。 同時(shí),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(dòng)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(shè)

在橋架安裝完畢后,逐步拆除電纜的臨時(shí)支撐,將電纜重復(fù)敷設(shè)到優(yōu)化后的橋架中。 將電纜按照動(dòng)力電纜、控制和信號(hào)線纜分層原則,進(jìn)行敷設(shè)并排列整齊。 將控制和信號(hào)電纜敷設(shè)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(jìn)行分隔、固定,確保線纜排列整齊、美觀。 動(dòng)力電纜敷設(shè)于電纜支架的第二層,并用黑色絕緣棒和尼龍?jiān)鷰㈦娎|綁扎于電纜支架橫擔(dān)上。 電纜敷設(shè)上下左右改變方向時(shí),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?jiān)鷰нM(jìn)行統(tǒng)一綁扎掛牌,電纜標(biāo)牌排列整齊,高度一致,標(biāo)牌內(nèi)容均朝向便于查看的方向。 對于電纜穿過預(yù)留孔進(jìn)行封堵時(shí),在電纜與預(yù)留孔的空隙處填塞防火泥,用12mm 防火板進(jìn)行封堵,并用防火泥對嵌縫處封堵密實(shí)。

4.9 系統(tǒng)調(diào)試及試運(yùn)行

所有線纜和橋架整理完成后,對所有涉及電纜整理的設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行接線檢查,接線無誤后,各系統(tǒng)通電檢查各信號(hào)、狀態(tài)指示是否正常。對各子系統(tǒng)分別進(jìn)行設(shè)備的逐項(xiàng)試運(yùn)行調(diào)試,確保各設(shè)備和子系統(tǒng)運(yùn)行正常。 動(dòng)態(tài)調(diào)試完成后,可組織試運(yùn)行工作,以驗(yàn)證主機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)正常,各項(xiàng)控制功能正常,狀態(tài)信號(hào)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(shè)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(shù),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。