建筑技术丨长距离狭小空间内大截面电缆敷设施工技术

1 方案策划

本工程是一个以保藏功能为主的国家重大文化工程，洞库全长864.025 m，呈U形设计。由室外1号总变电所引来两路10 kV高压电缆，由室外柴油发电机房引来两路0.4 kV应急电源电缆，变配电室位于洞库深处U形转角处。电缆由洞库入口手孔上翻进吊顶桥架，沿桥架敷设引入离空层再至变配电室。洞库三维模型如图1所示。

图1 洞库三维模型

1.1 施工难点

电缆敷设是工程中至关重要的环节之一，其质量的好坏直接影响电缆的使用寿命和工程安全。隧洞离空层作业宽度仅600~800 mm，且存在20多个90°弯道。电缆敷设时，工人无法用力，电缆敷设机无法进入等难题，施工难度非常大。10 kV高压电缆YJY 22–8.7/15–3@300 mm²共2根，每根长1 500 m。应急保障电缆WDZAN–YJY22–4@240 mm²+1@120 mm²共2根，每根长1 600 m。恒温恒湿空调设备电源电缆WDZA–YJY22–4@240 mm²+1@120 mm²共10根，每根长500 m。WDZA–YJY22–4@185 mm²+1@95 mm²共2根，每根长400 m。

1.2 施工策划

电缆敷设方式应根据工程条件、环境特点和电缆类型、数量等因素，以及满足运行可靠、便于维护和技术经济合理的原则来选择。传统的电缆敷设做法主要采用人工肩扛、拖拽等方式进行，工人易受到伤害，且劳动强度大、作业效率低、现场秩序乱、噪声大、施工周期长，存在较高的安全隐患。由于本工程电力电缆截面大、敷设距离长、离空层作业面较窄、且还有多个90°转角弯，所以在狭小密闭离空层内进行电缆施工，面临极大困难。

为了保证施工质量，节省工期，达到安全防护要求，降低劳动强度，提高施工效率，通过对洞库多弯道离空层内敷设长距离大截面电缆施工技术进行研究，创造出了一种在狭小密闭作业空间内进行大截面电缆敷设的新型电缆敷设装置，并在总结传统大截面电缆安装及实际施工经验的基础上，研究创新出一种在长距离、狭小密闭空间内进行大截面电缆的敷设新技术。洞库施工如图2、图3所示。

图2 洞库施工平面示意

图3 洞库施工剖面示意

2 方案实施

2.1 结构施工阶段配合

2.1.1 施工准备

（1）研究建筑结构图，熟悉各专业设计图纸，收集各专业施工图详细做法。

（2）研究机电各专业管线数量、路由、占位等信息；策划电缆敷设安装路径，确定电缆穿墙套管、检修口及临时施工洞位置。

根据现行规范、规程、标准及相关施工图纸，编制电缆敷设安装施工方案。

2.1.2 预留预埋

结构施工阶段，根据施工方案确定有利位置预留临时施工洞口，洞口尺寸宜为90 cm×90 cm。利用筏形基础钢筋焊接地装置及预留、预埋电缆套管。

2.2 电缆敷设装置制作

使用尺寸为20 cm×30 cm×6 mm大小相同的2块钢板。在每块钢板上分别水平固定2个滚动轴承，轴承之间间距2~3 cm。轴承的中心距钢板上边缘10 cm、下边缘20 cm。钢板上在两轴承上面的中间位置挖一直径5 cm的圆孔，该圆孔底边基本与两轴承滚轮外圆相切，这样轴承的上面受力面正好比圆弧缺口高一点。

使用DN 40钢管作为滚杠以在两个轴承之间自由转动，且不会脱离轴承滚轮。钢板上在两轴承下面呈正三角形钻3个直径 10 mm孔，用3根直径10 mm丝杆连接钢板，丝杆同钢板连接紧固采用蝶形螺母，方便拆装。在每块钢板下底边分别焊尺寸为40 cm×17.3 cm×6 mm的矩形钢板作为单片滚轮底座。钢板底座其中一侧（轴承安装侧对应面）竖向焊一根DN 40×20 cm的钢管作为电缆提升支架的立杆插座，以限制滚杠（DN 40钢管）不会因拖拉电缆发生平滑而脱离轴承滚轮。

钢板底座相应位置钻2个直径10 mm孔，方便将滚轮装置固定到地面。在每块钢板上部使用直径为8 mm圆钢焊接成半圆形，以对滚杠上电缆拖拉时起到一定的限制作用，另作为手提柄方便搬运。滚杠结构如图4所示。

图4 滚杠结构示意

把单片钢板（滚轮）每2个为一组对称安装在离空层排水沟的两侧，做滚杠的DN 40钢管长度可根据排水沟宽度调整，不会受隧洞离空层排水沟宽度的影响。滚杠装置间距布置可根据电缆规格大小、轻重随意调整，电缆截面大则间距小，截面小则间距大。滚杠装置安装、固定完毕，根据墙壁上电缆支架吊装高度及电缆荷载要求，在每个钢板支架底座DN 40钢管中插入立杆（DN 32钢管），根据离空层宽度安装横杆（DN 32钢管），横杆上安装滑轮、吊绳。电缆敷设完毕，就可使用滑轮、吊绳采取吊装方式将电缆从滚杠上提升到电缆支架上落位并进行固定。

2.3 电缆施工

2.3.1 电缆支架安装

电缆支架场外加工至成品运到现场备用，运输过程中注意车厢垫上柔性材料并绑扎牢固，做好成品保护。结构墙体施工完毕，混凝土养护合格。将离空层墙体表面清理干净，电缆支架水平安装间距700 cm，支架最下层横担距地高度2.0 m，电缆支架顺着排水沟的坡度安装。根据电缆支架立柱安装孔位置在墙面画线定位钻眼，使用膨胀螺栓将支架固定在离空层的外墙上，螺栓和立柱之间加装垫片，立柱贴紧墙面，安装牢固可靠。

电缆支架上装设连续的接地线，接地线采用热浸镀锌扁钢，连接方式为焊接，焊接长度不小于扁钢2倍，至少要3面施焊。接地线和所有的电缆支架可靠焊接，平直通顺。焊后将焊渣清理干净，焊缝涂抹防锈漆2遍后再涂抹银粉漆1遍。

2.3.2 电缆敷设装置安装

电缆敷设装置在工厂预制，现场组装。岩洞离空层内排水沟施工完毕，将建筑垃圾清理干净。顺着排水沟上每隔10 m安装一副电缆敷设装置，使用M 12膨胀螺栓将滚杠结构固定在排水沟两侧，滚杠根据排水沟宽度进行裁剪，安装平稳。滚杠结构安装完成后，先安装提升装置立杆，再装横担及滑轮，横担宽度根据滚杠结构定位宽度进行裁剪，安装牢靠。电缆敷设装置场外加工至成品运到现场，运输过程中注意成品保护。

2.3.3 电动绞磨及电缆输送机安装

在配电室既定的电缆出线口6~10 m范围安装电动绞磨，电缆出线口处固定一个电缆滑轮，此处滑轮与电动绞磨根据实际情况形成30~45°角。

在离空层预留临时施工洞处的排水沟上分别安装电缆输送机，在多弯道处根据实际情况适当增加电缆输送机，每处弯道的转弯处固定2~4组导向滑轮。电缆进线口位置安装1台电缆输送机，进线口处至电缆盘架每隔5~8 m放置一个电缆保护滑轮。

2.3.4 电缆敷设

在电缆入户处平整坚固的地面，固定好电缆放线架，将电缆盘放置在放线架上，通过放线架自带的液压千斤顶将电缆盘顶升至距地面高度6~10 cm，放线架固定稳定可靠。

10 kV高压电缆使用2 500 V兆欧表进行绝缘电阻摇测，0.6/1 kV低压电缆使用1 000 V兆欧表进行绝缘摇测，每根电缆敷设前都必须进行绝缘电阻摇测，摇测后及时放电。敷设电缆时，要对每根电缆进行编号并做好标识，电缆敷设完成后应在首末端及转角处挂电缆标识牌。

敷设电缆前，至少要准备2根钢丝绳来牵引电缆。电缆敷设时，从进线口至电缆盘每隔5~8 m安装一副电缆保护滑轮，防止电缆与地面摩擦而导致电缆绝缘层磨损。人工将钢丝绳从配电室电动绞磨处穿离空层的电缆敷设装置牵引到电缆放线架处，使用专用的电缆网套将电缆头捆扎牢固后，同时附带1根钢丝绳，备作敷设后续电缆牵引使用。

电缆从电缆盘的上端引出，人工顺时针匀速转动电缆盘并开启电动绞磨，将电缆拖拽到离空层进线洞口处的电缆输送机上，穿过输送机再引到排水沟的滚杠结构上，同步开启电动绞磨和输送机，利用设备的拖拽及推送作用于滚动性良好的滚杠结构上进行敷设电缆。使电缆在滚动性良好的滚杠结构上滑移前行，从而完成电缆的敷设。

电缆敷设到既定的位置后，利用提升装置上的滑轮及绳索进行吊装，绳索一端绑扎在电缆上，另一端利用滑轮拉拽，同时使用叉杆进行协助顶挑，将电缆吊装到电缆支架上排列整齐并绑扎牢固。以此类推，后续电缆重复前根电缆施放的步骤，直至所有电缆敷设完成。施工时避免电缆和地面摩擦拖拉，并不得压扁铠装或金属套，不得使电缆绞拧、护层折裂等。

在洞库离空层内施放连续弯道（有20多个90°弯）的电缆时，先将电缆盘放到已经预留施工洞口的较大房间内，电缆呈成“8”字形盘放，按上述电缆敷设的施工步骤先穿弯道少、直线距离长的一边，将电缆全部穿入离空层内，再往回倒拉电缆至既定的位置。

2.3.5 验收

电力电缆敷设完毕，编号整理核对无误。电缆防护层及线间绝缘摇测合格后，书面通知有关部门进行验收，按验收规范要求做好验收记录。

3 结论

研发一种在狭小密闭作业空间内进行大截面电缆敷设的新型电缆敷设装置，包含滚杠结构及提升装置。电缆在滚杠结构上拖拉，避免与地面之间摩擦，防止绝缘层磨损。利用提升装置将电缆提升到电缆支架上，防止作业过程中人员的意外伤害。

采用新型电缆敷设装置，配合电动绞磨及电缆输送机代替了传统电缆敷设时需大量工人抬举拖放的方式，在长距离狭小空间内进行大截面电缆敷设安装，实现装配化、机械化施工，以提高安装效率，保证电缆施工的质量和进度。