高压架空线路电缆缆化改造施工分析—结合福州地铁4号线220kV榕南线前横段缆化下地工程分析

高压架空线路电缆缆化改造施工分析—结合福州地铁4号线220kV榕南线前横段缆化下地工程分析

曾台昕  ,于加熙

福州地铁集团有限公司  350000

摘要：高压架空线路电缆化是电力事业发展的必然趋势，不仅能保持城市环境优美，还可以改善供电安全和减少线路走廊占用，因此本文结合福州地铁4号线220kV榕南线前横段缆化下地工程，对高压架空线路电缆缆化改造施工进行了分析。

关键词：高压架空线路；电缆化改造；施工技术

架空线路是电力输送的常见形式，但也因为暴露在自然环境中容易受到外界因素的影响，导致输电线闪络、线路跳闸和供电中断，使得供电安全受到严重威胁[1]。架空线路电缆化改造不仅可以解决输电线易损坏而引起的用电安全问题，还能减少城市土地资源占用和保持环境优美[2]，因此本文结合福州地铁4号线220kV榕南线前横段缆化下地工程，对高压架空线路电缆缆化改造施工技术进行了分析。

1工程概况

因福州市地铁4号线需占用220kV榕南线Ⅰ、Ⅱ路38#～51#线路基础位置，经福州市地铁集团公司提出申请和国家电网福州供电公司同意，决定对220kV榕南线进行迁改。原220kV榕南线Ⅰ、Ⅱ路线路起自福州500kV变电站，终至南门220kV变电站，采用同塔双路架空与电缆混合输电方式。此次因地铁4号线建设需要，且考虑到城市地理位置、地面建筑及规划用地限制等因素，无法再使用架空线，经多方协商采用电缆隧道敷设方式，迁改路径主要位于前横路机动车道下，起点为榕南Ⅰ、Ⅱ路33#，终于榕南Ⅰ、Ⅱ路55#塔。Ⅰ路改线路径长度4.121km（其中新建电缆路径长度约3.52km，重新紧线长度0.601km），Ⅱ路改线路径长度4.139km（新建电缆路径长度约3.538km，重新紧线长度0.601km）。工程内容包括土建矩形断面电缆隧道和圆形断面顶管隧道，隧道内敷设电缆、通信光缆及各类监控设备，同时新立单回路电缆终端杆2基（采用灌注桩基础），终端杆下设置终端围墙2处，拆除杆塔号#33～#52共21基，线路长3.26km，报废原双路电缆线路长度约0.133km。

2土建部分施工

2.1矩形断面隧道施工

本工程电缆隧道有两种形式，普通段（3.343km）采用断面1.8m×2.4m的矩形隧道形式，如图1所示。

图1 矩形隧道断面图

该隧道上覆土2～8m，开挖深度超过5m，属于深基坑工程，按深基坑工程要求应降水和支护。开挖前，应对邻近隧道的构筑物、建筑物进行观测，设置水准点，以掌握其沉降情况。通过抽水试验确定降水方式和出水量，并按照开挖深度、阶段，按需、动态地降水，避免过度降水引起地面沉降。开挖过程中遵循“开槽支撑，先支后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则，并在机械开挖至坑底设计标高之上30～50cm时改为人工开挖。开挖后，基底填砂土20cm，分层夯实，再浇筑厚20cm、强度等级C20的素混凝土垫层。然后立模和安装钢筋，主筋采用HRB400钢筋。隧道外侧钢筋保护层设为50cm，内侧保护层设为40cm。隧道内预制卡槽，可固定电缆支架。在低洼地带设0.8m×0.8m×0.8m的集水井，井内放置潜水泵可用来排除隧道内的积水。隧道壁采用强度等级C30、防水等级P8的混凝土浇制，要求分层浇筑、振捣密实，不得漏振。混凝土浇筑完及时养护，拆模后内、外壁均涂刷2道20mm厚防水砂浆（砂浆中掺5%防水剂）。隧道内隔板（1100mm×700mm）采用强度等级C30的细石混凝土预制，周边包扁钢。待混凝土达到足够强度，并经隐蔽工程验收后，及时回填密实度9%中粗砂及覆土，并分层夯实，尽量减少基坑暴露时间。

施工缝、沉降缝、防水处理等环节的施工根据详图操作。

在隧道底部垫层施工前，需打入垂直接地体，即ø16×2500（mm）的铜覆钢棒，如图2所示。所有铁件均需热镀锌处理，接地体之间的连接采用搭接焊接方式。接地装置完成施工后，接地电阻不得大于1Ω，单独接地装置的接地电阻不得大于5Ω。

图2 隧道接地装置施工图

2.2圆形断面隧道施工

本工程电缆隧道的另一种形式为内径2.7m的圆形断面隧道（0.163km），采用顶管施工方法，结构形式如图3所示。顶管采用强度等级C40、防水等级P8的防水混凝土预制，外侧保护层厚50mm，内侧保护层厚40mm，B筋采用HRB400钢筋，A筋采用HRB300钢筋。

图3 顶管管段结构图

顶管法实为盾构法中的一种[3]，需设置顶进井和接收井，在顶进井内设主顶工作站，通过顶管机将管道从顶进井向接收井顶出。本工程顶进井和接收井各2口，其中顶进井内径8.5m，接收井内径7.5m。顶进井和接收井的施工采用沉井法，沉井结构如图4所示。

图4 工作沉井结构图

沉井在地面上制作，清除根植土和杂填土后，周围砌砖墙，里面铺一层50cm后中粗砂，分层夯实，再砌40cm厚砖座。立模及支架，模板间为钢筋笼，沿井壁四周均匀浇筑混凝土。每段沉井壁3～4m。沉井下面地基采用高压旋喷桩进行加固处理，其中沉井外围、底部和顶管洞口位置都需加固，如图5所示。

图5 沉井地基处理图

沉井混凝土强度达到设计强度75%以上才能下沉施工，拆除砖座，并在刃脚处回填砂或土。在沉井内部由中部向四周均匀开挖，沉井逐渐下沉。第一节沉下后，浇筑第二节沉井。下沉过程中遇水，应排水后再挖。下沉期间，要观测沉井位置、垂直度，有偏差及时纠正。节段之间设置钢板止水。尾节下沉到位后，检查各节沉井是否达到要求。最后浇筑封底混凝土。

采用气压平衡顶管方法。在机头管内设置2道密封门，关闭第1道门后充气（压缩空气），前舱形成稳定作业环境后，关闭第2道门，充气增压至前后舱压力平衡。打开第1道门，顶管并将土运至转运舱。关闭第1道门，前舱充气，后舱减压，打开第2道门，转运舱出土。顶进过程中通过4台纠偏油缸控制方向。隧道管节进入接收井后，对各管节之间的接头及进出工作井处进行防水处理。

圆形隧道接地要求见2.1节。

2.3逃生孔、通风井、防火墙施工

本工程设置17处逃生孔，出风井、进风井各2处，沿线每约200m设出入口，各出入口设防火墙1处。逃生孔、通风井、防火墙的布置形式或结构如图6～8所示。施工方法按详图。

图6 逃生孔布置图

图7 通风井布置图

图8 防火墙结构图

3电缆、光缆敷设及监控设备安装

3.1隧道内线缆、设备布置方式

隧道内除敷设电缆外，还需配置通风、排水、防火及综合监控系统（包含光纤测温、环流接地、局部放电、隧道环境监控、隧道通信、隧道沉降监控、火灾报警及消防联动装置、井盖防盗及视频监控等）。各类线缆较多，利用隧道空间合理布置便于快速敷设，而且隧道散热性好，通过远程监测能快速查找故障，所以尽管隧道建设成本较高，在各种敷设方式中仍属较佳选择[4]。本工程矩形断面隧道电缆布置方式如图9所示，圆形断面隧道电缆布置方式如图10所示。

图9 矩形隧道电缆布置图

图10 圆形隧道电缆布置图

3.2电缆选型及敷设

从方便设计、施工、运行维护、使用安全、环保等角度综合考虑，本工程采用交联聚乙烯绝缘电缆，金属护套选用整体挤包皱纹铝护套，外护套选用聚乙烯材料，电缆阻燃性选用无卤低烟材料（A级阻燃）。考虑220kV南门变远期规划（3×180MVA）、线路满足N-1条件、终端穿管等因素，电缆截面选择1600mm2，型号为ZA-YJLW03-Z 127/220 1×1600。附件型号：电缆终端头YJZWCF4 127/220 1×1600；中间接头YJJJI 127/220 1×1600和YJJTI 127/220 1×1600；接地电缆YJV 8.7/10 1×300，同轴电缆YJOV 8.7/10 300/300；接地箱采用全密封树脂绝缘结构形式，三相共体，进出线300mm2。

考虑工期及施工对交通、地下管线影响，电缆在局部平缓段通过圆形断面顶管隧道敷设，其他线段通过明挖的现浇矩形断面隧道敷设。隧道内电缆排列及固定方式，榕南Ⅰ路采用垂直排列、电缆夹固定、绝缘衬垫隔离方式，榕南Ⅱ路采用水平排列、预制水泥隔板及绝缘衬垫隔离方式。电缆终端杆下1m范围内，采用刚性固定夹固定电缆，电缆上杆间隔3m设置1个刚性固定夹。户外电缆终端与架空线联接处设置1个YH10W-204/532避雷器。

电缆敷设前，需对隧道、支架进行检查，复核电缆长度，准备敷设机具，搭建安全围栏、临时棚架，设置警示标志和警示灯。电缆敷设采用机械人力混合敷设方式，以机械牵引为主，复杂环境下配合人力牵引。机械牵引需精确计算牵引力。入隧道前，检测隧道内空气质量，必要时开启风机通风。所用设备包括发电机、电缆输送机、井口滑车、转弯滑车、直线滑车、防捻器、电缆校直器、电锯、有害气体检测仪、载波电话等。在电缆盘、隧道内设置放线支架，安装井口滑车，布置电缆输送机、转弯滑车、直线滑车等，电缆转弯半径应在电缆外径的20倍以上，敷设时气温在0℃以上。主控箱处设专人指挥，转弯滑车两侧专人看守。电缆输送速度控制在15m/min以下，并避免出现明显裕度，若有应立即停止。电缆在支架上采用蛇形敷设，波幅为电缆外径的1.5倍，蛇形节距取安装间距（榕南Ⅰ回安装间距2.5m，采用垂直蛇形波动；榕南Ⅱ回电缆取水平蛇形波动）。盘上电缆剩2圈，应刹车制动，通过人力放下电缆尾端。电缆在支架上就位后，采用电缆校直器调整蛇形波幅，加绝缘衬垫后用金具固定。外护套试验合格后，安装防盗螺母，为每条电缆加标识。敷设完毕，进行三级检验并填写记录单，签字确认。

3.3光缆选型及敷设

本工程光缆沿新建电缆隧道同步敷设，改线光缆在G5通风井与旧光缆对接，在新#52B电缆终端塔与原OPGW光缆对接，重新敷设4.15km光缆。#52~#55段OPGW光缆利用旧线紧线，重调该段弧垂，紧线长度0.48km。光缆为非金属阻燃普通12芯光缆（G652，GYFTZY-12），要求穿100/100mm防火槽盒敷设。敷设时，光缆按2km一盘配盘，光纤按相同线序对接，采用熔接法在专用接头盒内接续。

3.4监控设备安装

综合监控系统包含分布式光纤测温系统、护层电流监测系统、局部放电监测系统、隧道视频监控系统、电子井盖监测系统、隧道环境监测及联动控制系统、隧道应急无线通讯系统、隧道火灾自动报警系统、隧道沉降监测系统、巡检机器人等众多系统，根据各分系统安装技术要求依序施工。

4结语

高压架空线路电缆缆化不占地面空间，运行可靠性高，乃适应城市发展需要之举，福州地铁4号线220kV榕南线前横段缆化下地工程的施工实践也表明，架空线路电缆缆化改造施工效果好，电网运行稳定、安全，对城市电力系统建设具有重要的参考与借鉴价值。

参考文献：

[1]吴彦志,廖佳.浅析输电架空线路电缆化改造[J].中国高新技术企业,2016(34):29-31.

[2]薛嵩松.探究城市架空线电缆化改造施工存在问题及解决办法[J].电子乐园,2019(16):279.

[3]彭源,张华宇.电力隧道断面选型与机械化施工[J].重庆电力高等专科学校学报,2021,26(5):5-7.

[4]王尉军,刘兵,殷慧.高压输电电缆敷设方式的选择研究[J].电线电缆,2021(4):29-32.

第 1 页 共 11 页