一种电缆地下穿越的施工系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种电缆地下穿越的施工系统，包括位于障碍物一侧的电缆放设架，电缆放设架上安装有电缆盘，电缆盘上缠绕有穿越电缆，障碍物另一侧设有绞磨机，绞磨机上缠绕有牵引用的主钢丝绳，绞磨机的后部通过锚绳与地锚连接，电缆盘与绞磨机之间设有从障碍物下方穿越的电缆套管，电缆套管包括入土段、水平段和出土段，电缆套管的内径为电缆外径的1.5~2倍，主钢丝绳的牵引端从电缆套管中穿过且与穿越电缆的自由端相连接。穿越电缆上按相同的间隔均匀安装有多个滚轮抱箍，间隔保证穿越电缆在前进时不会碰到电缆套管的内壁；电缆放设架与电缆套管的入口端之间设有地面导轨。该电缆地下穿越的施工系统可以使电缆的穿越阻力大幅降低，安全可靠。
【专利说明】—种电缆地下穿越的施工系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电缆施工系统，特别涉及一种电缆地下穿越的施工系统。
【背景技术】
[0002]目前在电缆穿越施工中经常遇到短距离穿越，在电缆敷设线路上遇到小距离河面、沟渠或建筑物时，通常会采用电缆外加套管保护从障碍物底部穿越的方式。由于穿越距离短、电缆牵引阻力较小、电缆穿越套管过程中的磨损情况不太严重。穿越距离在500米以下时，电缆不加保护直接穿越套管的成功案例较多。
[0003]当穿越距离达到500米以上时，传统的直接穿越套管的施工系统大多不能适用。首先因为穿越距离越长，电缆穿越套管受到的阻力越大，需要的牵引力也越大。当牵引力大于电缆的许可拉力时，电缆将会塑性变形，载流面积减小，绝缘层被破坏，甚至被拉断；为了提高电缆的抗拉性能，往往需要定制高强度抗拉电缆，电缆套管内进行内防腐保护处理，代价相当高昂。其次，电缆外护层不作保护直接穿越长距离套管会使电缆的外护层磨损非常严重，降低其绝缘、防水性能。此外，目前电缆与套管的两端封堵方法通常是单一的防火胶泥或浙青马蹄脂等封堵，在野外套管埋设在高水位地表下，由于出套管端电缆要制作大型电缆头及上塔敷设等后期施工易扰动封堵层，传统封堵层防水性能与强度都不能满足要求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种电缆地下穿越的施工系统，可以使电缆的穿越阻力大幅降低，并保护电缆外护层。
[0005]为解决以上技术问题，本发明的一种电缆地下穿越的施工系统，包括位于障碍物一侧的电缆放设架，所述电缆放设架上安装有电缆盘，所述电缆盘上缠绕有穿越电缆，障碍物另一侧设有绞磨机，所述绞磨机上缠绕有牵引用的主钢丝绳，所述绞磨机的后部通过锚绳与地锚连接，所述电缆盘与所述绞磨机之间设有从障碍物下方穿越的电缆套管，所述电缆套管包括入土段、水平段和出土段，所述电缆套管的内径为电缆外径的1.5?2倍，所述主钢丝绳的牵引端从所述电缆套管中穿过且与所述穿越电缆的自由端相连接。
[0006]相对于现有技术，本发明取得了如下技术效果:电缆盘架在电缆放设架上，一边滚动一边释放穿越电缆，绞磨机启动使主钢丝绳逐步收缩，主钢丝绳的牵引端带动穿越电缆的自由端前进，慢慢穿过电缆套管，电缆套管的中部从障碍物的下方穿过，使电缆成功穿越障碍物。
[0007]作为本发明的优选方案，所述穿越电缆上按相同的间隔均匀安装有多个滚轮抱箍，所述滚轮抱箍的间隔保证穿越电缆在前进时不会碰到电缆套管的内壁；所述滚轮抱箍包括两个对称且相向的半圆形卡箍，两半圆形卡箍的对接处设有翻边且通过螺栓相互连接，两个半圆形卡箍合围后的内径与所述穿越电缆的外径相等，两个半圆形卡箍合围后的外周呈放射状对称设有四个滚轮支架，所述滚轮支架上分别设有形状大小相同的滚轮，四个滚轮的外接圆直径与所述电缆套管的内径相适配。在电缆上安装滚轮抱箍，变滑动摩擦为滚动摩擦，大大降低了摩擦阻力，而且避免了电缆外护层与电缆套管的内壁接触，不会发生外护层磨损，提高了电缆的安全性；套管内壁可以不做内防腐，降低了施工成本；滚轮抱箍采用两个对称且相向的半圆形卡箍，制作简单成本低，可以很方便快速地抱在电缆上，前进时四个滚轮分别与电缆套管的内壁接触，由于滚轮滚动时的阻力很小，大大降低了电缆前进时的阻力；此外电缆被固定在电缆套管的中心可以保护电缆，避免外护层与套管内壁发生摩擦引起破损；理论上四个滚轮的外接圆直径可以与电缆套管的内径相等，实践中为了顺畅滑行，可以使四个滚轮的外接圆直径比电缆套管的内径小8mm为佳。
[0008]作为本发明的优选方案，相邻的所述滚轮抱箍之间的间隔距离为所述穿越电缆外径的1(Γ20倍。这样的间隔既可以保证电缆在前进时不会碰到电缆套管的内壁，又不至于设置过密，增加成本及重量。
[0009]作为本发明的优选方案，所述电缆放设架与所述电缆套管的入口端之间设有地面导轨，所述地面导轨为水平放置且开口向上的半圆形管道，所述半圆形管道的内径与所述电缆套管的内径相同，所述半圆形管道的后端与所述电缆套管的入口端光滑过渡连接。地面导轨采用与电缆套管规格相同的半圆形管道，既有利于滚轮抱箍落入地面导轨的凹槽内，又有利于滚轮抱箍顺利滚动行进进入电缆套管。
[0010]作为本发明的优选方案，所述电缆套管的入口端设有前大后小的喇叭口，所述喇叭口的后端与所述电缆套管光滑过渡连接，所述地面导轨的后端伸入所述喇叭口内并与电缆套管的管口平齐。喇叭口可以使滚轮抱箍更顺利地从地面导轨进入电缆套管。
[0011]作为本发明的优选方案，所述地面导轨与所述电缆放设架之间设有挖掘机，所述挖掘机的吊臂吊起电缆盘至地面导轨之间的悬垂电缆供人工安装所述滚轮抱箍，各所述滚轮抱箍先落在地面导轨上再进入所述电缆套管的端口，所述滚轮抱箍安装一批，所述绞磨机通过所述主钢丝绳将所述穿越电缆牵引进入电缆套管一段，所述挖掘机同步辅助输送，直至整根电缆穿越完成。电缆盘安装在电缆放设架上，一边滚动一边释放电缆，挖掘机吊起电缆盘至地面导轨之间的悬垂电缆，便于人工安装滚轮抱箍，且可以辅助送进；地面导轨可以起到过渡作用使穿越电缆顺利滑入电缆套管内，绞磨机牵引主钢丝绳带动穿越电缆前进，如此反复数次即可完成整根电缆的穿越。
[0012]作为本发明的优选方案，所述主钢丝绳的安全许可拉力为穿越电缆在电缆套管中前进的最大滚动牵引阻力Fmax的1.5^2倍,所述最大滚动牵引阻力Fmax= F4+F5+F7,其中F4为电缆盘阻力，F5为电缆盘至电缆套管入口端的阻力，F7为安装滚轮抱箍后的穿越电缆在电缆套管中的最大行进阻力，Fi=UG1+μ G2Cosa+G2Sina，其中G1为穿越电缆下坡段和水平段的重量和，G2为穿越电缆爬坡段的重量，μ为电缆套管对于安装滚轮抱箍后穿越电缆的滚动摩擦系数。由于钢丝绳的重量远远小于电缆，电缆在穿越过程中需要的牵拉力小于电缆完全穿越时需要的牵拉力，因此以电缆完全穿越时的状态计算最大滑动牵引阻力；处于下坡段的电缆虽然其重力会产生沿坡面向下的分力，由于穿越电缆在静止状态启动时，实践证明该段向下的分力对阻力的降低影响有限，因此为了简化计算，将下坡段和水平段同样看待，此两段的滑动前进阻力为UG1 ;而爬坡段重力的分力对阻力的影响比较明显，爬坡段的滑动摩擦阻力为UG2C0sa，爬坡段的重力产生的沿坡面的分力SG2Sina，μ G2Cos a +G2Sin a即为爬坡段的滑行前进综合阻力。
[0013]作为本发明的优选方案，所述电缆盘阻力F4取100KG，电缆盘至电缆套管入口端的阻力F5取200KG。实践证明，取上述数值比较符合施工中的实际情况，有利于简化计算，且对计算结果的影响很小。
[0014]作为本发明的优选方案，所述滚动摩擦系数μ按以下方法测得:在分段预制所述电缆套管时预穿入钢丝引绳，电缆套管预制完毕后被放置在水平面内且各部位的弯曲弧线与穿越管孔的弧形相同进行模拟试验，先单独牵引所述钢丝引绳测得最大拉力F1，在试验电缆上均匀安装与正式穿越相同间隔且规格相同的滚轮抱箍，通过钢丝引绳再次将试验电缆牵引进入电缆套管内并测得最大拉力F3，求出所述电缆套管对于试验电缆的滚动摩擦系数μ ；y = (F3- FlVGtl，其中Gtl为试验电缆的重量，所述试验电缆的规格与穿越电缆相同。利用试验电缆测出滚动摩擦系数μ，再利用滚动摩擦系数μ推算穿越电缆穿过电缆套管的最大滚动牵引阻力Fmax，根据最大滚动牵引阻力Fmax进行主钢丝绳的选型，使得选型比较合理，避免选型过大增加成本和重量，或者选型过小发生断裂等施工事故。最大滚动牵引阻力Fmax —旦确定，其余设备选型也可以确定，本发明采用施工方案论证确定后再进行钻孔、管道穿越，避免因施工方案调整影响套管穿越施工进度，造成成型孔等待时间过长引起坍陷、缩孔等。
[0015]作为本发明的优选方案，所述地面导轨的轴线、所述电缆套管的中心线和所述主钢丝绳位于同一个竖直平面内；所述绞磨机与所述电缆套管出口端之间的主钢丝绳与电缆套管出口端的中心线相切。可以使绞磨机的受力状况最佳，用较小的牵拉力使电缆前进。
[0016]作为本发明的优选方案，所述电缆放设架的两侧至少设有一个对电缆盘进行制动的刹车装置，所述刹车装置包括与所述电缆盘的盘片下圆周形状相吻合的刹车弧形板，所述刹车弧形板的下端连接在刹车底盘上，所述刹车底盘的下端通过杠杆连接板与刹车杠杆的阻力臂端部相铰接，所述刹车杠杆的支点铰接在杠杆底盘上，所述杠杆底盘固定在电缆放设架的底盘上。由于跨越距离长，电缆盘的重量很大，有时达到数十吨，当绞磨机的牵引停止时，在惯性作用下电缆盘会继续转动，造成电缆卷松弛、电缆乱盘的状况，需要刹车时，踩下刹车杠杆的动力臂，刹车杠杆的阻力臂上升使刹车弧形板贴住电缆盘的盘片下圆周，电缆盘得以制动。
[0017]作为本发明的优选方案，所述绞磨机的极限牵引力等于所述穿越电缆的许可抗拉力。当牵引阻力过大超过穿越电缆的许可抗拉力时，绞磨机自动失去牵引作用，有利于保护电缆不受瞬间大拉力的冲击。
[0018]作为本发明的优选方案，所述电缆套管的两端口分别设有防水封堵，所述防水封堵包括对夹在所述穿越电缆上的两块半圆形堵板，所述半圆形堵板面向电缆套管端口的一侧依次填充有500mm软质防水填充料段和500mm聚氨酯发泡段，所述聚氨酯发泡段的外侧套装有将穿越电缆与电缆套管端口封闭的电缆防水帽。穿越完成后对电缆套管的两端口进行封堵杜绝水进入电缆套管内引起对套管或电缆的侵蚀；两半圆形堵板对夹合成圆形将封堵段的底部封闭，便于软质防水填充料捣实，避免软质防水填充料滑人电缆套管的深处，中间的聚氨酯发泡段可以起到固定电缆作用，又可以增强防水性能；管口最外端的电缆防水帽具有热缩性，牢牢固定并封闭电缆与套管口之间的缝隙，强化防水效果及将电缆固定在套管中心。
[0019]作为本发明的优选方案，所述电缆套管由多根套管组对焊接而成，预制过程中逐根进行套管内壁清理，套管内壁清理按如下方法进行:采用多个厚度为8mm的钢制圆盘，各所述钢制圆盘的中心按相同的间隔分别连接在OlOmm圆钢上，所述钢制圆盘的外径小于所述电缆套管的内径5mnT8mm，人工拉动所述圆钢的两端使钢制圆盘在电缆套管内来回摩擦去除内壁的毛刺、锈蚀物及凸起。利用钢制圆盘的外圆周来回摩擦将电缆套管内壁的毛刺、锈蚀物及凸起磨平，如不能顺利通行，则说明此段套管不符合要求，及时得以发现并处理。
[0020]作为本发明的优选方案，所述绞磨机的底部支撑在滑座上并可沿滑座前后移动，所述滑座固定在地面上，所述锚绳与所述地锚之间安装有数显拉力计。数显拉力计可以时刻显示穿越电缆承受的拉力，便于记录及监控穿越过程。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。
[0022]图1为本发明电缆从地下穿越的施工示意图。
[0023]图2为电缆套管某个截面的示意图。
[0024]图3为刹车装置的结构示意图。
[0025]图4为爬坡端电缆的受力状态分析图。
[0026]图5为电缆套管端口的防水示意图。
[0027]图中:1.电缆放设架；2a.刹车弧形板；2b.刹车底盘；2c.杠杆连接板；2d.刹车杠杆；2e.杠杆底盘；3.电缆盘；4.挖掘机；5.地面导轨；6.电缆套管；6a.喇叭口 ；7.穿越电缆；8a.半圆形卡箍；8b.滚轮支架；8c.滚轮；9.主钢丝绳；10.绞磨机；11.锚绳；12.数显拉力计；13.地锚；14a.软质防水填充料段；14b.聚氨酯发泡段；14c.电缆防水帽；14d.半圆形堵板。
【具体实施方式】
[0028]如图1所示，本发明的电缆地下穿越的施工系统，包括位于障碍物一侧的电缆放设架1，电缆放设架I上安装有电缆盘3，电缆盘3上缠绕有穿越电缆7，障碍物另一侧设有绞磨机10，绞磨机10上缠绕有牵引用的主钢丝绳9，绞磨机10的后部通过锚绳11与地锚13连接，电缆盘3与绞磨机10之间设有从障碍物下方穿越的电缆套管6，电缆套管6包括入土段、水平段和出土段，电缆套管6的内径为电缆外径的1.5^2倍，主钢丝绳9的牵引端从电缆套管6中穿过且与穿越电缆7的自由端相连接。
[0029]电缆放设架I与电缆套管6的入口端之间设有地面导轨5，地面导轨5为水平放置且开口向上的半圆形管道，半圆形管道的内径与电缆套管6的内径相同，半圆形管道的后端与电缆套管6的入口端光滑过渡连接。地面导轨5采用与电缆套管6规格相同的半圆形管道，既有利于滚轮抱箍落入地面导轨5的凹槽内，又有利于顺利进入电缆套管6。
[0030]电缆套管6的入口端设有前大后小的喇叭口 6a，喇叭口 6a的后端与电缆套管6光滑过渡连接，地面导轨5的后端伸入喇叭口 6a内并与电缆套管的管口平齐，可以使滚轮抱箍更顺利地从地面导轨5进入电缆套管6。
[0031]如图2所示，穿越电缆7上按相同的间隔均匀安装有多个滚轮抱箍，滚轮抱箍的间隔保证穿越电缆7在前进时不会碰到电缆套管6的内壁；滚轮抱箍包括两个对称且相向的半圆形卡箍8a,两半圆形卡箍8a的对接处设有翻边且通过螺栓相互连接,两个半圆形卡箍8a合围后的内径与穿越电缆7的外径相等，两个半圆形卡箍8a合围后的外周呈放射状对称设有四个滚轮支架8b，滚轮支架Sb上分别设有形状大小相同的滚轮Sc，四个滚轮Sc的外接圆直径与电缆套管6的内径相适配。滚轮抱箍可以很方便快速地抱在电缆上，前进时四个滚轮8c分别与电缆套管6的内壁接触，由于滚轮Sc滚动时的阻力很小，大大降低了电缆前进时的阻力。此外电缆被固定在电缆套管6的中心可以保护电缆，避免外护层与套管内壁发生摩擦引起破损。可以使四个滚轮8c的外接圆直径比电缆套管6的内径小8mm为佳。
[0032]相邻的滚轮抱箍之间的间隔距离为穿越电缆外径的1(Γ20倍，保证电缆在前进时不会碰到电缆套管6的内壁，又不至于设置太密，增加成本及重量。
[0033]地面导轨5与电缆放设架I之间设有挖掘机4，挖掘机4的吊臂吊起电缆盘3至地面导轨5之间的悬垂电缆供人工安装滚轮抱箍，各滚轮抱箍先落在地面导轨5上再进入电缆套管6的端口，滚轮抱箍安装一批，绞磨机10通过主钢丝绳9将穿越电缆7牵引进入电缆套管6—段，挖掘机4同步辅助输送，直至整根电缆穿越完成。
[0034]主钢丝绳9的安全许可拉力为穿越电缆7在电缆套管6中前进的最大滚动牵引阻力Fmax的1.5^2倍，最大滚动牵引阻力Fmax= F4+F5+F7，其中F4为电缆盘阻力，F5为电缆盘3至电缆套管入口端的阻力，F7为安装滚轮抱箍后的穿越电缆7在电缆套管6中的最大行进阻力，F7=y GAyG2C0sa+G2Sin α，其中G1为穿越电缆下坡段和水平段的重量和。图4为爬坡端电缆的受力状态分析图，G2为穿越电缆爬坡段的重量，μ为电缆套管6对于安装滚轮抱箍后穿越电缆的滚动摩擦系数。下坡段和水平段的滚动前进阻力为UG1 ;爬坡段的滑动摩擦阻力为UG2C0sa，爬坡段的重力产生的沿坡面的分力SG2Sina，μ G2Cosa+G2Sina即为爬坡段的滚动前进综合阻力。电缆盘阻力F4取100KG，电缆盘3至电缆套管入口端的阻力F5取200KG。
[0035]滚动摩擦系数μ按以下方法测得:在分段预制电缆套管6时预穿入钢丝引绳，电缆套管预制完毕后被放置在水平面内且各部位的弯曲弧线与穿越管孔的弧形相同进行模拟试验，先单独牵引钢丝引绳测得最大拉力F1，在试验电缆上均匀安装与正式穿越相同间隔且规格相同的滚轮抱箍，通过钢丝引绳再次将试验电缆牵引进入电缆套管内并测得最大拉力F3，求出电缆套管对于试验电缆的滚动摩擦系数μ ;μ = (F3- Fl VGtl，其中Gtl为试验电缆的重量，试验电缆的规格与穿越电缆7相同。
[0036]地面导轨5的轴线、电缆套管6的中心线和主钢丝绳9位于同一个竖直平面内；绞磨机10与电缆套管6出口端之间的主钢丝绳9与电缆套管出口端的中心线相切，使绞磨机10的受力状况最佳，用较小的牵拉力使电缆前进。
[0037]如图3所示，电缆放设架I的两侧至少设有一个对电缆盘3进行制动的刹车装置，刹车装置包括与电缆盘3的盘片下圆周形状相吻合的刹车弧形板2a，刹车弧形板2a的下端连接在刹车底盘2b上，刹车底盘2b的下端通过杠杆连接板2c与刹车杠杆2d的阻力臂端部相铰接，刹车杠杆2d的支点铰接在杠杆底盘2e上，杠杆底盘2e固定在电缆放设架I的底盘上。需要刹车时，踩下刹车杠杆2d的动力臂，刹车杠杆2d的阻力臂上升使刹车弧形板2a贴住电缆盘3的盘片下圆周，电缆盘3得以制动。
[0038]绞磨机的极限牵引力等于穿越电缆7的许可抗拉力。当牵引阻力过大超过穿越电缆7的许可抗拉力时，绞磨机10自动失去牵引作用，有利于保护电缆不受瞬间大拉力的冲击。
[0039]如图5所示，电缆套管的两端口分别设有防水封堵，防水封堵包括对夹在穿越电缆7上的两块半圆形堵板14d，半圆形堵板14d面向电缆套管端口的一侧依次填充有500mm软质防水填充料段14a和500mm聚氨酯发泡段14b，聚氨酯发泡段14b的外侧套装有将穿越电缆7与电缆套管端口封闭的电缆防水帽14c。两半圆形堵板14d对夹合成圆形将封堵段的底部封闭，便于软质防水填充料捣实，避免软质防水填充料漏人电缆套管6的深处，中间的聚氨酯发泡段14b可以起到固定电缆作用，又可以加固防水；管口最外端的电缆防水帽14c具有热缩性，牢牢固定并封闭电缆与套管口之间的缝隙，强化防水效果。
[0040]电缆套管由多根套管组对焊接而成，预制过程中逐根进行套管内壁清理，套管内壁清理按如下方法进行:采用多个厚度为8_的钢制圆盘，各钢制圆盘的中心按相同的间隔分别连接在OlOmm圆钢上，钢制圆盘的外径小于电缆套管的内径5mnT8mm，人工拉动圆钢的两端使钢制圆盘在电缆套管内来回摩擦去除内壁的毛刺、锈蚀物及凸起。如不能顺利通行，则说明此段套管不符合要求，及时得以发现并处理。
[0041]绞磨机10的底部支撑在滑座上并可沿滑座前后移动，滑座固定在地面上，锚绳11与地锚13之间安装有数显拉力计12，以时刻显示穿越电缆7承受的拉力，便于记录及监控穿越过程。
[0042]施工步骤依次包括如下步骤:
⑴确定电缆穿越管孔的入土点、出土点坐标及穿越出入土角度α ,得出电缆套管6的总长度，电缆套管6的内径为电缆外径的1.5^2倍。
[0043]⑵分段预制电缆套管，套管组对焊接时预穿入钢丝引绳，且电缆套管预制过程中逐根进行套管内壁清理。
[0044]⑶对电缆套管6进行试压检查，试压合格后，对套管焊口处分别进行防腐补口。
[0045]⑷将电缆套管6放置在水平面内且各部位的弯曲弧线与管孔的弧形相同进行模拟试验，先单独牵引钢丝引绳测得最大拉力F1，再将试验电缆的首端连接在套管内钢丝引绳的末端，将试验电缆牵引进入电缆套管6内并测得最大拉力F2，求出电缆套管6对于试验电缆的滑动摩擦系数μ。； μ。= (F2- Fl) /Gtl，其中Gtl为试验电缆的重量，试验电缆的规格与穿越电缆7相同，试验电缆可以取3(Γ50米。
[0046](5)计算出穿越电缆7穿过电缆套管6的最大滑动牵引阻力F0，比较最大滑动牵引阻力H)与穿越电缆7的许可拉力F许的大小，确认H) > F许。
[0047]步骤(5)中最大滑动牵引阻力R)= F4+F5+F6，其中F4为电缆盘阻力，F5为电缆盘3至电缆套管入口端的阻力，F6为滑行前进的穿越电缆7在电缆套管6中的最大行进阻力，F6= μ C1G1+μ C1G2COS a +G2Sina，其中G1为穿越电缆下坡段和水平段的重量和,G2为穿越电缆爬坡段的重量。爬坡段的重力分解图如图4所示。
[0048](6)将试验电缆退出电缆套管6，在试验电缆上均匀安装滚轮抱箍。
[0049](7)通过钢丝引绳再次将试验电缆牵引进入电缆套管6内并测得最大拉力F3，求出电缆套管6对于试验电缆的滚动摩擦系数μ ;μ = (F3- FDAV
[0050](8)计算穿越电缆7穿过电缆套管6的最大滚动牵引阻力Fmax，根据最大滚动牵引阻力Fmax选取牵引穿越电缆7的主钢丝绳9，主钢丝绳9的安全许可拉力为最大滚动牵引阻力Fmax的1.5^2倍。
[0051]步骤⑶中最大滚动牵引阻力Fmax= F4+F5+F7，其中F4为电缆盘阻力，F5为电缆盘3至电缆套管入口端的阻力，F7为安装滚轮抱箍后的穿越电缆在电缆套管6中的最大行进阻力，F7= μ Gjy G2COS a +G2Sina，其中G1为穿越电缆下坡段和水平段的重量和，G2为穿越电缆爬坡段的重量。
[0052](9)退出试验电缆，将电缆套管6的两端口用盲板封闭，钢丝引绳置于电缆套管6内，且钢丝引绳的两端分别与盲板的背面相连接。
[0053](1Φ采用单边定向钻钻取电缆套管6的穿越管孔并进行扩孔、洗孔，管孔依次包括入土段、水平段和出土段，管孔扩孔后的孔径为电缆套管6外径的1.5?2.0倍。
[0054](11)将电缆套管6穿入管孔中，完成从障碍物下方的穿越，然后割除电缆套管6两端的盲板，露出钢丝引绳。
[0055](12)在电缆套管6的入土端端口的正前方敷设地面导轨5，在地面导轨5的正前方安装电缆放设架1，在电缆放设架I上安装电缆盘3，挖掘机4位于电缆盘3与地面导轨5之间。在电缆套管6的出土端端口的后方安装绞磨机10，绞磨机10的后部通过锚绳11与地锚13连接。
[0056](13)绞磨机10通过钢丝引绳将主钢丝绳9引入并穿越电缆套管6，主钢丝绳9的牵引端与穿越电缆7的自由端相连接。
[0057](14)绞磨机10牵引主钢丝绳9并通过主钢丝绳9将穿越电缆7逐步引入电缆套管6中，电缆盘3安装在电缆放设架I上，一边滚动一边释放电缆，挖掘机4吊起电缆盘3至地面导轨5之间的悬垂电缆，人工安装滚轮抱箍，滚轮抱箍的安装间隔与步骤(6)相同。各滚轮抱箍先落在地面导轨5的凹槽中再进入电缆套管6的端口，滚轮抱箍安装一批，穿越电缆7被牵引进入电缆套管一段，挖掘机4同步辅助输送，直至整根电缆穿越完成。
[0058](15)对电缆套管6的两端口进行封堵，然后对穿越电缆7进行性能测试并确认合格。
[0059]钢丝引绳可以选用Φ 12mm钢丝绳。
[0060]以上所述仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，障碍物可以为湖泊、峡谷、河流或建筑物等。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。
【权利要求】
1.一种电缆地下穿越的施工系统，包括位于障碍物一侧的电缆放设架，所述电缆放设架上安装有电缆盘，所述电缆盘上缠绕有穿越电缆，障碍物另一侧设有绞磨机，所述绞磨机上缠绕有牵引用的主钢丝绳，所述绞磨机的后部通过锚绳与地锚连接，其特征在于，所述电缆盘与所述绞磨机之间设有从障碍物下方穿越的电缆套管，所述电缆套管包括入土段、水平段和出土段，所述电缆套管的内径为电缆外径的1.5?2倍，所述主钢丝绳的牵引端从所述电缆套管中穿过且与所述穿越电缆的自由端相连接。
2.根据权利要求1所述的电缆地下穿越的施工系统，其特征在于:所述穿越电缆上按相同的间隔均匀安装有多个滚轮抱箍，所述滚轮抱箍的间隔保证穿越电缆在前进时不会碰到电缆套管的内壁；所述滚轮抱箍包括两个对称且相向的半圆形卡箍，两半圆形卡箍的对接处设有翻边且通过螺栓相互连接，两个半圆形卡箍合围后的内径与所述穿越电缆的外径相等，两个半圆形卡箍合围后的外周呈放射状对称设有四个滚轮支架，所述滚轮支架上分别设有形状大小相同的滚轮，四个滚轮的外接圆直径与所述电缆套管的内径相适配。
3.根据权利要求2所述的电缆地下穿越的施工系统，其特征在于:相邻的所述滚轮抱箍之间的间隔距离为所述穿越电缆外径的1(Γ20倍。
4.根据权利要求2所述的电缆地下穿越的施工系统，其特征在于:所述电缆放设架与所述电缆套管的入口端之间设有地面导轨，所述地面导轨为水平放置且开口向上的半圆形管道，所述半圆形管道的内径与所述电缆套管的内径相同，所述半圆形管道的后端与所述电缆套管的入口端光滑过渡连接。
5.根据权利要求4所述的电缆地下穿越的施工系统，其特征在于:所述电缆套管的入口端设有前大后小的喇叭口，所述喇叭口的后端与所述电缆套管光滑过渡连接，所述地面导轨的后端伸入所述喇叭口内并与电缆套管的管口平齐。
6.根据权利要求4所述的电缆地下穿越的施工系统，其特征在于:所述地面导轨与所述电缆放设架之间设有挖掘机，所述挖掘机的吊臂吊起电缆盘至地面导轨之间的悬垂电缆供人工安装所述滚轮抱箍，各所述滚轮抱箍先落在地面导轨上再进入所述电缆套管的端口，所述滚轮抱箍安装一批，所述绞磨机通过所述主钢丝绳将所述穿越电缆牵引进入电缆套管一段，所述挖掘机同步辅助输送，直至整根电缆穿越完成。
7.根据权利要求2所述的电缆地下穿越的施工系统，其特征在于:所述主钢丝绳的安全许可拉力为穿越电缆在电缆套管中前进的最大滚动牵引阻力Fmax的1.5?2倍，所述最大滚动牵引阻力Fmax= F4+F5+F7，其中F4为电缆盘阻力，F5为电缆盘至电缆套管入口端的阻力，F7为安装滚轮抱箍后的穿越电缆在电缆套管中的最大行进阻力，FT=UGtyG2COSC^G2Sina，其中G1为穿越电缆下坡段和水平段的重量和，G2为穿越电缆爬坡段的重量，μ为电缆套管对于安装滚轮抱箍后穿越电缆的滚动摩擦系数。
8.根据权利要求7所述的电缆地下穿越的施工系统，其特征在于:所述电缆盘阻力F4取100KG，电缆盘至电缆套管入口端的阻力F5取200KG。
9.根据权利要求7所述的电缆地下穿越的施工系统，其特征在于:所述滚动摩擦系数μ按以下方法测得:在分段预制所述电缆套管时预穿入钢丝引绳，电缆套管预制完毕后被放置在水平面内且各部位的弯曲弧线与穿越管孔的弧形相同进行模拟试验，先单独牵引所述钢丝引绳测得最大拉力F1，在试验电缆上均匀安装与正式穿越相同间隔且规格相同的滚轮抱箍，通过钢丝引绳再次将试验电缆牵引进入电缆套管内并测得最大拉力F3，求出所述电缆套管对于试验电缆的滚动摩擦系数μ ;μ = (F3- Fl)/Gci，其中Gci为试验电缆的重量，所述试验电缆的规格与穿越电缆相同。
10.根据权利要求4所述的电缆地下穿越的施工系统，其特征在于:所述地面导轨的轴线、所述电缆套管的中心线和所述主钢丝绳位于同一个竖直平面内；所述绞磨机与所述电缆套管出口端之间的主钢丝绳与电缆套管出口端的中心线相切。
11.根据权利要求1所述的电缆地下穿越的施工系统，其特征在于:所述电缆放设架的两侧至少设有一个对电缆盘进行制动的刹车装置，所述刹车装置包括与所述电缆盘的盘片下圆周形状相吻合的刹车弧形板，所述刹车弧形板的下端连接在刹车底盘上，所述刹车底盘的下端通过杠杆连接板与刹车杠杆的阻力臂端部相铰接，所述刹车杠杆的支点铰接在杠杆底盘上，所述杠杆底盘固定在电缆放设架的底盘上。
12.根据权利要求1所述的电缆地下穿越的施工系统，其特征在于:所述绞磨机的极限牵弓I力等于所述穿越电缆的许可抗拉力。
13.根据权利要求1所述的电缆地下穿越的施工系统，其特征在于:所述电缆套管的两端口分别设有防水封堵，所述防水封堵包括对夹在所述穿越电缆上的两块半圆形堵板，所述半圆形堵板面向电缆套管端口的一侧依次填充有500mm软质防水填充料段和500mm聚氨酯发泡段，所述聚氨酯发泡段的外侧套装有将穿越电缆与电缆套管端口封闭的电缆防水帽。
14.根据权利要求1所述的电缆地下穿越的施工系统，其特征在于:所述电缆套管由多根套管组对焊接而成，预制过程中逐根进行套管内壁清理，套管内壁清理按如下方法进行:采用多个厚度为8mm的钢制圆盘,各所述钢制圆盘的中心按相同的间隔分别连接在ΦΙΟι?πι圆钢上，所述钢制圆盘的外径小于所述电缆套管的内径5mnT8mm，人工拉动所述圆钢的两端使钢制圆盘在电缆套管内来回摩擦去除内壁的毛刺、锈蚀物及凸起。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的电缆地下穿越的施工系统，其特征在于:所述绞磨机的底部支撑在滑座上并可沿滑座前后移动，所述滑座固定在地面上，所述锚绳与所述地锚之间安装有数显拉力计。
【文档编号】H02G9/06GK104362572SQ201410689846
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】孙继飞, 李熙岩, 刘道礼, 王昆, 陈广武 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中石化江苏油建工程有限公司