馮濤+張濤+江行飛??

摘 要：為滿足盾構(gòu)隧道標(biāo)準(zhǔn)化施工的要求，形成成熟的施工方法，在總結(jié)多年施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合典型項(xiàng)目，對(duì)盾構(gòu)隧道內(nèi)采用卷揚(yáng)機(jī)加滑輪和人工組合的電纜敷設(shè)方法進(jìn)行了系統(tǒng)分析和總結(jié)，并討論其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。結(jié)果證明：此方法適用于典型盾構(gòu)隧道內(nèi)電纜通道空間狹小、電纜路徑不規(guī)則等復(fù)雜環(huán)境下的大線徑電纜敷設(shè)，可以大大提高工作效率，保證電纜敷設(shè)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道；大線徑電纜；敷設(shè)；卷揚(yáng)機(jī)

中圖分類號(hào)：U453.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Discussion and Application of Laying Large Diameter Cables in Typical Shield Tunnels

FENG Tao， ZHANG Tao， JIANG Xingfei

（CCCC Mechanical & Electrical Engineering Co. Ltd.， Beijing 100088， China）

Abstract： In order to meet the requirements of standard construction of shield tunnel and form a mature construction method， the cabling with the combination of winch and pulley and manual work in shield tunnel was analyzed based on years of construction experience and typical projects， and both economical and social benefits were discussed. The results show that this method applies to cramped and irregular conditions and significantly improves the working efficiency and guarantees the quality of cabling.

Key words： shield tunnel； large diameter cable； cabling； winch

0 引 言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和盾構(gòu)技術(shù)的日趨成熟，盾構(gòu)隧道已逐漸成為現(xiàn)在地鐵、過江隧道等的主流建設(shè)方式。與普通隧道不同，盾構(gòu)隧道一般內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，電纜通道空間非常狹小，電纜路徑轉(zhuǎn)彎較多，加上隧道內(nèi)機(jī)電系統(tǒng)涉及電纜種類多、數(shù)量大，可謂困難重重。尤其對(duì)于大線徑電纜，傳統(tǒng)電纜敷設(shè)方法均難以全面應(yīng)用，施工安全和施工質(zhì)量得不到保證。本文分析多種常用電纜敷設(shè)方法，并在南京市緯三路過江通道工程項(xiàng)目，將卷揚(yáng)機(jī)加滑輪組成的機(jī)械方法和人工方法相結(jié)合，在典型盾構(gòu)隧道內(nèi)成功敷設(shè)大線徑電纜。

1 常用電纜敷設(shè)方法

電纜敷設(shè)是通過人工、機(jī)械或人工和機(jī)械組合的方法，將電力電纜按設(shè)計(jì)要求布放到預(yù)定位置的施工過程。

人工敷設(shè)電纜分為人力肩扛、扛抬和人力拖動(dòng)幾種類型。其準(zhǔn)備工作量很小，敷設(shè)速度快，可以充分利用勞動(dòng)力，方便而經(jīng)濟(jì)。但是，當(dāng)電纜線徑較大、重量過重時(shí)，因人與人的間隔距離小，行走比較困難，利用人力扛抬電纜較難實(shí)施；當(dāng)肩扛電纜時(shí)，由于荷重不同、受力不均，易發(fā)生人身事故或損傷電纜；用人力拖動(dòng)電纜對(duì)人員高矮沒有特殊要求，所敷設(shè)的電纜長(zhǎng)度比肩扛電纜敷設(shè)要長(zhǎng)，因此更適合直埋和管井電纜敷設(shè)。

機(jī)械牽引敷設(shè)電纜分履帶式輸送和卷揚(yáng)機(jī)牽引2種方式。當(dāng)幾臺(tái)履帶式輸送機(jī)配以電纜滑車時(shí)，可以敷設(shè)較長(zhǎng)和較重的電纜。卷揚(yáng)機(jī)敷設(shè)電纜的牽引有直接牽引電纜線芯、牽引網(wǎng)套（即牽引電纜護(hù)套）等幾種方式。卷揚(yáng)機(jī)牽引敷設(shè)電纜簡(jiǎn)便易行，使用較為普遍，也比較經(jīng)濟(jì)，但如果在堅(jiān)硬質(zhì)地上拖行電纜或者控制不好速度，容易對(duì)電纜造成損傷。

機(jī)械和人工組合敷設(shè)電纜的方法，即在較為復(fù)雜的路線上敷設(shè)電纜時(shí)，以機(jī)械牽引為主，輔以人力配合牽引的方法。該方法可以解決各種復(fù)雜環(huán)境下電纜無法敷設(shè)的難題[13]。

2 工程概況

南京市緯三路過江通道是雙層公路盾構(gòu)隧道，采用雙管（N、S線）雙層（上、下層）X型八車道盾構(gòu)隧道方案，上下層均為兩車道，上層為江北至江南方向，下層為江南至江北方向。隧道斷面如圖1所示。其中，上層左側(cè)為排煙通道，上層右側(cè)為弱電電纜通道，下層左側(cè)為弱電電纜通道，下層右側(cè)為強(qiáng)電電纜通道。

緯三路過江通道工程位于長(zhǎng)江大橋與緯七路南京長(zhǎng)江隧道之間，連接南京主城區(qū)與浦口新城，項(xiàng)目起于江北浦口浦珠路與定向河交叉點(diǎn)附近，沿定向河?xùn)|岸向南布置，與規(guī)劃的豐子河路相交后，在明挖段將車流分別引入N線隧道和S線隧道。其中，N線隧道穿過潛洲后從秦淮河口上游上岸，隧道出口位于揚(yáng)子江大道上，路線全長(zhǎng)為7014 km，隧道長(zhǎng)為4930 km（盾構(gòu)段長(zhǎng)為3537 km）；S線隧道穿過潛洲、江心洲后在定淮門大街和揚(yáng)子江大道交叉點(diǎn)附近上岸，隧道出口位于定淮門大街上與龍園西路路口，路線全長(zhǎng)為7363 km，隧道長(zhǎng)為5331 km（盾構(gòu)段長(zhǎng)為4135 km）。隧道布局如圖2所示。

本項(xiàng)目機(jī)電系統(tǒng)配置齊全，按專業(yè)劃分為供配電系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、消防給排水系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。其中供配電系統(tǒng)負(fù)責(zé)為其他系統(tǒng)設(shè)備供電，多為特一級(jí)、一級(jí)負(fù)荷。根據(jù)工程特點(diǎn)，隧道兩端江北、江南各設(shè)置主變電站，2個(gè)中心站10 kV電源之間設(shè)大線徑電纜聯(lián)絡(luò)，南北互聯(lián)互通，互為備用。為此，N線隧道強(qiáng)電電纜通道內(nèi)需布設(shè)ZRYJV8.7/15 kV3×400型電纜約4 373 m，ZRYJV87/15 kV3×95型電纜約13 188 m，ZRYJV10 kV3×70型電纜約5 737 m，大線徑電纜共計(jì)約23 298 m。

大線徑電纜均布于隧道下層右側(cè)的強(qiáng)電電纜通道內(nèi)，電纜通道空間狹窄，形狀不規(guī)則，可供電纜敷設(shè)活動(dòng)區(qū)域有限（圖3）；且根據(jù)工藝安排，行車道與電纜通道結(jié)構(gòu)隔墻完成后方可進(jìn)行機(jī)電系統(tǒng)施工，電力電纜僅可以從每隔30 m左右一處的逃生通道口進(jìn)入電纜通道內(nèi)進(jìn)行敷設(shè)。為確保施工安全，保證電纜敷設(shè)質(zhì)量，采用卷揚(yáng)機(jī)加滑輪的機(jī)械方法和人工方法相結(jié)合的電纜敷設(shè)方法進(jìn)行隧道電纜施工[4]。

3 電纜敷設(shè)方法應(yīng)用分析

3.1 敷設(shè)方法

首先，根據(jù)電纜線徑、電纜支架層間高度定制滑輪，滑輪帶安裝底座并開孔。將定制的滑輪每隔15 m固定在相應(yīng)的電纜支架層上，保證滑輪在一條直線上，不得出現(xiàn)急轉(zhuǎn)彎情況，遇有橫梁的地方加裝倒輪，防止剮蹭電纜?；喒潭ê?，將電纜盤拖到電纜通道的起始點(diǎn)，在臨近附近的逃生通道口用液壓支撐架將電纜盤架空固定，使其能夠順利轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)電纜的用途、電纜配盤的大小，在電纜敷設(shè)方向的另一側(cè)逃生通道口的合適距離固定卷揚(yáng)機(jī)，保證其力矩能夠有效傳遞到牽引鋼絲繩上。電纜始端用專用護(hù)套與卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩連接牢固，防止松動(dòng)。一切準(zhǔn)備就緒后，開動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，定速運(yùn)轉(zhuǎn)，牽引電纜向前移動(dòng)，在電纜移動(dòng)的過程中，派人員守護(hù)查看關(guān)鍵點(diǎn)，防止因滑輪松動(dòng)或者方向改變?cè)斐呻娎|損壞[56]。電纜敷設(shè)工藝流程如圖4所示。

3.2 施工設(shè)備

3.2.1 技術(shù)準(zhǔn)備

施工技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)真審核施工圖紙，核對(duì)電纜敷設(shè)路徑、位置、固定方式和電纜線路與所連接設(shè)備相位，確保相位正確。根據(jù)電纜的型號(hào)、規(guī)格選取電纜卷揚(yáng)機(jī)和滑輪。依據(jù)電纜線路牽引力計(jì)算公式計(jì)算電纜牽引力，在滑輪上牽引時(shí)摩擦系數(shù)取01～02。計(jì)算施工設(shè)備的功率及損耗，確定臨時(shí)施工電源方案，最終編制工程項(xiàng)目管理實(shí)施規(guī)劃或安全施工技術(shù)方案，并在施工前對(duì)全體施工人員進(jìn)行技術(shù)交底和安全交底。

3.2.2 人員和施工機(jī)具準(zhǔn)備

采用卷揚(yáng)機(jī)加滑輪進(jìn)行電纜敷設(shè)，節(jié)省施工材料和設(shè)備，節(jié)約人力。施工所需機(jī)具和人員見表1。

3.3 方法要點(diǎn)

（1）電纜支架安裝。電纜支架安裝是電纜敷設(shè)的第一步，安裝過程中，必須保證電纜支架線性流暢，安裝標(biāo)高定位標(biāo)準(zhǔn)一致；固定支架前，應(yīng)根據(jù)膨脹螺絲的長(zhǎng)度和直徑選用合適的鉆頭，打孔不宜太深或太淺，膨脹螺絲必須安裝到位、擰緊，避免出現(xiàn)支架松動(dòng)的現(xiàn)象。按照設(shè)計(jì)要求，以固定間距安裝支架，在保證功能和安全的情況下，應(yīng)盡量避開承重梁、盾構(gòu)管片止水帶或者逃生通道門口。電纜支架安裝如圖5所示。

（2）滑輪固定。根據(jù)國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)圖紙的要求，確定電纜敷設(shè)在支架的層別。每套滑輪至少應(yīng)有2個(gè)螺絲與支架相連，確保電纜移動(dòng)中滑輪不會(huì)因受力不均而偏轉(zhuǎn)方向。應(yīng)根據(jù)線徑選用合適的滑輪槽，不宜過大或過小?；啿圻^大，電纜移動(dòng)中容易改變方向，造成電纜左右擺動(dòng)，增加電纜損壞的可能性；滑輪槽過小，電纜容易從槽中脫落，造成電纜與滑輪側(cè)壁金屬摩擦，損壞電纜絕緣層，拉偏滑輪，甚至出現(xiàn)電纜突然卡住、鋼絲繩斷裂等情況?；喒潭ㄐЧ鐖D6所示。

（3）電纜盤拖曳到位。由于大線徑電纜線徑大、密度大，應(yīng)使用專業(yè)的拖車拖曳電纜盤，行進(jìn)過程中慢速平穩(wěn)，遇到道路坑洼地段應(yīng)緩慢駛過。電纜拖曳到位后應(yīng)使用液壓頂將其從拖車上緩慢放下，并將電纜盤架空，穩(wěn)定放置在不影響交通的位置上。

（4）卷揚(yáng)機(jī)固定。卷揚(yáng)機(jī)是主要牽引設(shè)備，由電機(jī)、卷筒和鋼絲繩構(gòu)成。工作時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)，通過皮帶帶動(dòng)卷筒運(yùn)行，卷筒牽引鋼絲繩，從而帶動(dòng)電纜前進(jìn)。在卷揚(yáng)機(jī)牽引電纜沿著滑輪移動(dòng)的過程中，在放置大線徑電纜盤的一側(cè)安排3個(gè)人，負(fù)責(zé)電纜盤的轉(zhuǎn)動(dòng)、電纜盤支架的固定及電纜進(jìn)入逃生通道過程中走向的調(diào)整，避免電纜出現(xiàn)急轉(zhuǎn)彎、折死扣或者與逃生門摩擦等情況；在電纜行進(jìn)的一端安排2個(gè)人，負(fù)責(zé)沿途電纜運(yùn)行路徑的巡查及滑輪的調(diào)整，防止滑輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)而摩擦電纜絕緣皮，或電纜運(yùn)行過程中與承重梁、支架發(fā)生摩擦等情況[7]。

（5）鋼絲繩與電纜的固定。鋼絲繩與電纜之間用專用護(hù)套進(jìn)行連接，連接部分應(yīng)受力均勻，防止過大的拉力損壞電纜。

（6）卷揚(yáng)機(jī)敷設(shè)電纜。卷揚(yáng)機(jī)啟動(dòng)要平穩(wěn)，啟動(dòng)后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速不宜過高或過低。過高難以保障電纜的安全，過低影響施工效率。電纜經(jīng)過滑輪敷設(shè)情況如圖7所示。

3.4 質(zhì)量控制

大線徑電纜敷設(shè)遵守國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電氣裝置安裝工程》中有關(guān)電纜敷設(shè)的規(guī)定和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)注意以下問題。

（1）電纜敷設(shè)施工前，項(xiàng)目部組織現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員學(xué)習(xí)電纜敷設(shè)的工藝和質(zhì)量要求等。通過PPT講解、互動(dòng)提問等方式使技術(shù)人員了解敷設(shè)過程中的關(guān)鍵工藝要求和注意事項(xiàng)，避免電纜在敷設(shè)過程中被生拖硬拉或工具使用不當(dāng)而被損壞。

（2）遇到電纜接續(xù)處，需根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)預(yù)留一定的長(zhǎng)度，以備檢修之用，預(yù)留長(zhǎng)度參照見表2。

（3）除必要的預(yù)留長(zhǎng)度外，電纜敷設(shè)完畢后需及時(shí)使用專業(yè)的封頭帽將電纜的兩端密封，防止?jié)駳膺M(jìn)入電纜內(nèi)部，造成電纜耐壓試驗(yàn)不過關(guān)，降低電纜

（4）電纜放置在支架上應(yīng)追求美觀、直順，嚴(yán)禁電纜交叉的情況出現(xiàn)，在電纜需要折彎處，彎曲半徑應(yīng)不低于線徑的20倍，電纜穿越墻壁應(yīng)該加套管加以保護(hù)。

（5）電纜敷設(shè)過程中，在容易至其損壞的地點(diǎn)，如逃生通道拐角處、支撐梁處、鋼絲繩和電纜連接處等部位，要增加柔性保護(hù)措施，并重點(diǎn)監(jiān)控，防止電纜因與墻壁、支架摩擦而損壞。

（6）開動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)前，對(duì)敷設(shè)電纜的沿線支架和滑輪逐一檢查，對(duì)支架或滑輪上出現(xiàn)的毛刺和尖角進(jìn)行打磨處理，防止劃傷電纜；在卷揚(yáng)機(jī)運(yùn)行中，巡視人員需配備對(duì)講機(jī)保持實(shí)時(shí)聯(lián)絡(luò)，巡視人員一旦發(fā)現(xiàn)易造成電纜損壞的情況，要立刻通知卷揚(yáng)機(jī)操作人員停止機(jī)器，直至故障排除[8]。

3.5 安全措施

（1）認(rèn)真貫徹“安全第一、預(yù)防為主”的方針，根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定、條例，結(jié)合筆者所在單位的實(shí)際情況和隧道施工特點(diǎn)，確立項(xiàng)目經(jīng)理為第一責(zé)任人，對(duì)項(xiàng)目施工安全負(fù)有全面管理責(zé)任；項(xiàng)目安全總監(jiān)為直接責(zé)任人，對(duì)項(xiàng)目日常施工安全全面負(fù)責(zé)；項(xiàng)目安全員為項(xiàng)目安全的具體執(zhí)行人員，監(jiān)督落實(shí)工程的安全生產(chǎn)執(zhí)行情況。同時(shí)，項(xiàng)目認(rèn)真執(zhí)行安全生產(chǎn)責(zé)任制，明確各級(jí)安全人員職責(zé)。

（2）施工現(xiàn)場(chǎng)配備專職安全員，全程監(jiān)督管理施工過程，做到防患于未然，保障人員和設(shè)備的安全。

（3）施工現(xiàn)場(chǎng)的臨時(shí)用電嚴(yán)格按照《施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)按照防火、防觸電等安全規(guī)定及安全施工要求進(jìn)行布置，并完善布置各種安全標(biāo)識(shí)。

（4）拖拉機(jī)、電纜盤等施工機(jī)具和材料體積較大，需占用一定的行車道，而隧道內(nèi)交叉作業(yè)，施工機(jī)械和車輛較多，為了保障施工人員的安全，在施工區(qū)域應(yīng)布設(shè)明顯警示標(biāo)志，如防撞錐桶、反光貼等，警示過往車輛和行人及時(shí)避讓。

（5）電纜盤質(zhì)量較大，為防止施工過程中溜車、倒車等緊急情況，拖車需要配置良好的剎車系統(tǒng)，并定期檢查；同時(shí)拖車和液壓支撐件需實(shí)施完善的防脫落措施，如加裝插銷或螺絲等，防止電纜盤拖曳或電纜敷設(shè)過程中電纜盤滾落造成人員傷亡或設(shè)備損傷[9]。

4 應(yīng)用效果分析

4.1 施工情況

卷揚(yáng)機(jī)加滑輪組成的機(jī)械和人工組合的電纜敷設(shè)方法成功應(yīng)用于南京緯三路過江通道工程N(yùn)線機(jī)電工程施工。電纜施工前精心組織、周密計(jì)劃，合理規(guī)劃區(qū)域放線點(diǎn)，分析確定了卷揚(yáng)機(jī)和滑輪的布置方案和敷設(shè)過程中安全、質(zhì)量控制要點(diǎn)，嚴(yán)格控制電纜敷設(shè)的過程。施工中使用對(duì)講機(jī)統(tǒng)一指揮，施工全過程處于安全、快速、高效的可控狀態(tài)。

電纜施工現(xiàn)場(chǎng)機(jī)具布置合理、簡(jiǎn)便；卷揚(yáng)機(jī)占地面積小，對(duì)隧道交通影響小；電纜敷設(shè)速度穩(wěn)定，遇到突發(fā)問題可及時(shí)停止敷設(shè)，保證電纜敷設(shè)的質(zhì)量；電纜敷設(shè)固定完成后，試驗(yàn)人員對(duì)電纜的外護(hù)套進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，各條電纜均一次性通過試驗(yàn)，電纜敷設(shè)質(zhì)量達(dá)標(biāo)[10]。

應(yīng)用本方法敷設(shè)隧道內(nèi)大線徑電纜，外觀質(zhì)量一次性達(dá)標(biāo)，電纜排布與完工效果如圖8、9所示。施工過程無安全事故發(fā)生，工程一次驗(yàn)收合格，且質(zhì)量?jī)?yōu)良率100%，獲得建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、運(yùn)營(yíng)單位等各方的好評(píng)。

4.2 效益分析

4.2.1 經(jīng)濟(jì)效益

該方法成本低、可實(shí)施性強(qiáng)，拖拉機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)加滑輪都是傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備，一般工人即可操作或安裝；同時(shí)，傳統(tǒng)大線徑電纜敷設(shè)方法需要大量人力通過肩扛方式進(jìn)行，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且有些地方施工人員無法到達(dá)，電纜敷設(shè)難度大。據(jù)估算，本項(xiàng)目如采用傳統(tǒng)的電纜敷設(shè)方法，至少需要3個(gè)月的時(shí)間；而采用本方法進(jìn)行電纜敷設(shè)，僅用了1個(gè)月，在為項(xiàng)目調(diào)試贏得了時(shí)間的同時(shí)，還節(jié)約近三分之一的人工成本。

4.2.2 社會(huì)效益

采用本方法進(jìn)行隧道內(nèi)大線徑電纜敷設(shè)，操作簡(jiǎn)便，可實(shí)施性強(qiáng)，節(jié)能環(huán)保，安全可靠，為工程搶回工期，為機(jī)電聯(lián)調(diào)贏得時(shí)間，為隧道按時(shí)通車提供保障。

同時(shí)，該方法的成功應(yīng)用，為推廣應(yīng)用典型盾構(gòu)隧道等狹小空間內(nèi)大線徑電纜敷設(shè)施工積累了成功的經(jīng)驗(yàn)，也可供城市綜合管廊等類似結(jié)構(gòu)項(xiàng)目借鑒，具有良好的社會(huì)效益。

5 結(jié) 語

本文所述的大線徑電纜敷設(shè)方法解決了高壓大線徑電纜在典型雙層公路盾構(gòu)隧道電纜通道內(nèi)敷設(shè)的難題，采用由卷揚(yáng)機(jī)加滑輪組成的機(jī)械和人工組合的方法，減小了電纜敷設(shè)過程中的摩擦力；通過控制卷揚(yáng)機(jī)速度，防止敷設(shè)過程中對(duì)電纜的機(jī)械損傷，從而有效保證電纜敷設(shè)質(zhì)量，避免由于施工質(zhì)量問題給電纜線路運(yùn)行留下安全隱患；同時(shí)，使用本方法可降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約人工成本，提高工作效率，縮短施工工期，創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益。

本方法特別適合敷設(shè)高壓大線徑電纜或在轉(zhuǎn)彎多、坡度大的長(zhǎng)距離隧道內(nèi)敷設(shè)電纜。隨著復(fù)雜的盾構(gòu)隧道工程以及地下綜合管廊工程的逐年增多，保證電纜敷設(shè)質(zhì)量十分重要。理論分析和實(shí)踐證明，此方法在工程應(yīng)用中可有效提高電纜敷設(shè)的工作效率和質(zhì)量，降低施工強(qiáng)度，保證施工安全，應(yīng)用前景廣泛，具有一定的推廣意義。

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[責(zé)任編輯：王玉玲]