CN112374304A - 大直径盾构隧道内高压电缆延伸辅助装置及延伸方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大直径盾构隧道内高压电缆延伸辅助装置及延伸方法，以解决现有的盾构隧洞铺设电缆效率低、安全性不足的技术问题。本发明包括卷线机构、放线机构、输送机构，卷线机构包括第一支架、第一卷筒，放线机构包括第二支架、第二卷筒、驱动组件，第一卷筒和第一支架可转动连接，第二卷筒和第二支架可转动连接，驱动组件和第二卷筒对应连接，放线机构用于从卷线机构上获取高压电缆后跟随输送机构进行电缆安装。本发明的有益效果在于：使用设计改良的高压电缆施放装置，可以减少工人劳动强度，提高施工作业安全性，降低管理难度。

Description

大直径盾构隧道内高压电缆延伸辅助装置及延伸方法
技术领域
本发明涉及盾构隧道电缆铺设技术领域，具体涉及一种大直径盾构隧道内高压电缆延伸辅助装置及延伸方法。
背景技术
在大直径盾构掘进施工时需要收入和施放高压电缆，由于盾构机自带的电缆长度有限，当盾构机前进至自带的电缆施放完以后，需要将电缆回收至盾构机，然后在原来盾构机自带的电缆的位置处补充高压电缆，并与盾构机收回的电缆相连，此时盾构机继续前进，在上述电缆铺设过程中，盾构机需要不断的释放和回收电缆，回收以后还需及时补充连接用的高压电缆，传统施工过程采用人工完成电缆的铺设，需要大量时间和人力，效率低下，工作量大，安全性不高。
发明内容
本发明提供一种大直径盾构隧道内高压电缆延伸辅助装置及延伸方法，以解决现有的盾构隧洞铺设电缆效率低、安全性不足的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
设计一种大直径盾构隧道内高压电缆延伸辅助装置，包括卷线机构、放线机构、输送机构，卷线机构包括第一支架、第一卷筒，放线机构包括第二支架、第二卷筒、驱动组件，第一卷筒和第一支架可转动连接，第二卷筒和第二支架可转动连接，驱动组件和第二卷筒对应连接，放线机构用于从卷线机构上获取高压电缆后跟随输送机构进行电缆安装。
进一步的，所述驱动组件包括电动机、减速机、控制柜，第二支架的侧面设有固定板，减速机固定于固定板上且减速机与第二卷筒的转轴固定连接，控制柜设置于固定板的下方。
进一步的，所述控制柜包括VF变频器，VF变频器用于控制电动机的转动方向和转动速度。
进一步的，所述VF变频器由工业遥控器控制，二者通过无线电对应相连。
进一步的，所述第一卷筒和第二卷筒的两侧均设有限位壁。
进一步的，所述输送机构包括管片车和固定于管片车的侧边的敷设平台，敷设平台的从管片车延伸至盾构隧道的内壁。
进一步的，所述盾构隧道的内壁设有电缆挂钩以及用于连接前后两端电缆的接头箱。
设计一种利用大直径盾构隧道内高压电缆延伸辅助装置延伸电缆的方法，包括：
盾构机自带电缆向前铺设，自带电缆的首部和初始电缆相连；
到达自带电缆的最大长度后，断开自带电缆和初始电缆的连接；
盾构机收回自带电缆；
运输车携带第一电动卷筒施放连接电缆，连接电缆和初始电缆相连接；
连接电缆到达盾构机位置时，通过接头箱和盾构机自带电缆相连，完成连接电缆的铺设。
进一步的，盾构机收回自带电缆时，在盾构机前设置第二电动卷筒辅助回收电缆，在盾构机和第二电动卷筒之间加设电缆输送机辅助输送高压电缆。
进一步的，第一电动卷筒在隧道外预先将新购电缆卷入该第一电容卷筒上。
与现有技术相比，本发明的主要有益技术效果在于：
1.本发明采用电动卷筒完成电缆的铺设，减少劳动强度，提高效率，电缆卷筒可预先将新购电缆卷制成型，简化了施工流程及步骤。
2.本发明使用电动卷筒配合管片车铺设电缆，因地制宜，充分利用内部的管片车等设备，并自行设计铺设平台，简化了设备施作难度。
3.本发明电动卷筒可遥控操作，提高工作效率，保障安全。
附图说明
图1为本发明电动卷筒的结构示意图。
图2为图1的右视图。
图3为本发明电动卷筒控制柜的电路图。
图4为本发明电动卷筒遥控器的电路图。
图5为本发明电动卷筒控制柜的接线端子示意图。
图6为本发明释放高压电缆的装置结构示意图。
图7为图6的俯视图。
图8为电缆固定的结构示意图。
图9为盾构机自带电缆施放的结构示意图。
图10为电动卷筒施放电缆的示意图。
图中，底座1，支架2，控制柜3，固定板4，减速机5，电动机6，联轴器7，卷筒8，挡板9，转轴10，管片车11，高压电缆12，敷设平台13，隧洞壁14，挂钩15，轨道16，接头箱17，盾构机18，接线电缆19，自带电缆20，初始电缆21，变电站22。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。
以下实施例中所涉及或依赖的程序均为本技术领域的常规程序或简单程序，本领域技术人员均能根据具体应用场景做出常规选择或者适应性调整。
以下实施例中所涉及的单元模块、零部件、结构、机构或传感器等器件，如无特别说明，则均为常规市售产品。
实施例1：一种大直径盾构隧道内高压电缆延伸辅助装置，包括卷线机构、放线机构、输送机构，放线机构参见图1和图2，包括卷筒8，卷筒8含有转轴10，高压电缆缠绕在卷筒8上，卷筒8的两侧设置挡板9。卷筒8安装在支架2上，支架2下方固定在底座1上，在卷筒8的左侧设置固定板4，固定板4通过支腿和底座1固定，在固定板4上安装减速机5和电动机6，减速机5通过联轴器7和上述转轴10相连，电动机6提供驱动力通过减速机调整转速实现电动卷筒功能。
在固定板4的下方设置控制柜3，用来操控电动卷筒转速。控制柜3的内部电路结构参见图3，包括VF变频器，用于控制电动机6的转动方向和转动速度，输出转速0-6r/min，输出扭矩8000N•m至12000N•m，实现电缆收线和排线。VF变频器由工业遥控器（F21-2S）控制，参见图4，遥控器通过无线电向控制柜3发送控制信号控制电机的转速和转动方向。变频器的接线参见图5，最右侧接外部电源，其右连接电动机，然后三个端口接制动线圈，最左侧连接控制器的接收器。
使用电动卷筒铺设高压电缆12时，参见图6和图8，管片车11带着卷筒8沿轨道16前行，管片车11的边沿设置敷设平台13，该敷设平台13的尽头到达隧洞壁14，敷设平台13的两侧设置护栏，卷筒8上缠绕的高压电缆12随卷筒8的转动而释放，沿敷设平台13到达隧洞壁14，在隧洞壁14上沿挂钩15铺设，两段电缆通过接头箱17相连。
利用上述大直径盾构隧道内高压电缆延伸辅助装置进行电缆延伸的方法如下（参见图9和图10）：
初始状态下，变电站22延伸出初始电缆21至第一处接头箱17，盾构机18携自带电缆20向前铺设，自带电缆20和初始电缆21在接头箱17出相连，盾构机18顺利从变电站22取电。
由于盾构机18自带的电缆最大长度只有400米，当前进到该距离以后，需要在第一处接头箱17处断开自带电缆和初始电缆的连接，将自带电缆20回收至盾构机18；回收的方法为在盾构机18上放置电动卷筒，电动卷筒先将盾构机自带电缆收入卷筒内，随后电动卷筒一边施放，盾构机自带电缆卷筒一边收入，考虑到上述两个电缆卷筒相距较远，中间加设电缆输送机辅助输送高压电缆。三个设备相互配合、协调，节省大量人力、物力，可快速将两根400米的柔性高压电缆收入到盾构机自带的高压电缆卷筒内。
在盾构机回收自带电缆的同时，管片车11携带另一电动卷筒沿轨道向前行进，施放连接电缆19，连接电缆19和初始电缆21在第一处接头箱17相连。
管片车11前进400米到达盾构机位置时，将接线电缆19自卷筒上切断，然后将接线电缆19通过第二处的接头箱17和盾构机自带电缆20相连，之后盾构机继续带着自带电缆20前进，如此往复完成隧道内电缆的铺设。
管片车11上携带的电缆卷筒，其上卷绕的电缆可在隧洞外预先制作，新购的接线电缆是盘在卷筒上的，需将卷筒放在支架上，该支架的结构与电动卷筒相同，但没有电动机功能，将原电缆卷筒上的电缆卷到新的电动电缆卷筒上。原电缆卷筒由于尺寸、大小和不具备电动旋转等功能不能直接用于隧道内电缆施放，新的电缆卷筒根据管片运输车尺寸制作且具备电动旋转功能，在电缆收放过程中能省时省力。
需要注意的是，铺设电缆时需要做好以下安全措施：（1）施放高压电缆时，需要专人指挥，同时指挥工人动作和管片车行驶速度；（2）检查高压电缆有无破损，如有破损要及时处理；（3）检查高压电缆铺设范围内有无可能对电缆造成损坏的因素，如果有要及时采取防范措施；（4）做电缆延伸时对高压电缆进行绝缘检查和耐压试验。盾构机每向前掘进400米，就需要进行一次2*400米长铠装高压电缆的延伸和施放。在未使用电动电缆滚筒和电缆输送机的情况下，将影响掘进施工关键线路停机时间24小时。在使用电动电缆滚筒和电缆输送机的情况下，影响掘进施工关键线路停机时间12小时，每次施放高压电缆相比之前节约12小时。
实施例2：全长3603m的隧道，采用一台开挖直径为15.80m的超大泥水平衡盾构机施工，管片全环采用7+2+1衬砌形式，管片外径φ15.2米，内径φ13.9米，管片宽度2米，隧道内现状结构为：中间由箱涵组成的道路，两边悬空，高压电缆需要敷设于隧道两边。
盾构机每向前掘进400米，就需要进行一次2*400米长铠装高压电缆的延伸和施放，共计需要施放高压电缆9次，每次延伸高压电缆时，盾构机均需停机，在未使用电动电缆滚筒和电缆输送机的情况下，停机时间24小时。
在使用电动电缆滚筒和电缆输送机的情况下，停机时间12小时，节约12小时。由原来需用至少20人作业减少到7人就能完成，考虑春风隧道总长3603米，合计节约时间108小时，共计可以节约总成本费用180万元。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明；但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者对相关部件、结构及方法进行等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (10)

1.一种大直径盾构隧道内高压电缆延伸辅助装置，其特征在于，包括卷线机构、放线机构、输送机构，所述卷线机构包括第一支架、第一卷筒，所述放线机构包括第二支架、第二卷筒、驱动组件，所述第一卷筒和所述第一支架可转动连接，所述第二卷筒和所述第二支架可转动连接，所述驱动组件和所述第二卷筒对应连接，所述放线机构用于从所述卷线机构上获取高压电缆后跟随所述输送机构进行电缆安装。
2.根据权利要求1所述的大直径盾构隧道内高压电缆延伸辅助装置，其特征在于，所述驱动组件包括电动机、减速机、控制柜，所述第二支架的侧面设有固定板，所述减速机固定于所述固定板上且所述减速机与所述第二卷筒的转轴固定连接，所述控制柜设置于所述固定板的下方。
3.根据权利要求2所述的大直径盾构隧道内高压电缆延伸辅助装置，其特征在于，所述控制柜包括VF变频器，所述VF变频器用于控制所述电动机的转动方向和转动速度。
4.根据权利要求3所述的大直径盾构隧道内高压电缆延伸辅助装置，其特征在于，所述VF变频器由工业遥控器控制，二者通过无线电对应相连。
5.根据权利要求1所述的大直径盾构隧道内高压电缆延伸辅助装置，其特征在于，所述第一卷筒和所述第二卷筒的两侧均设有限位壁。
6.根据权利要求1所述的大直径盾构隧道内高压电缆延伸辅助装置，其特征在于，所述输送机构包括设置于盾构机尾部的管片车和固定于管片车的侧边的敷设平台，所述敷设平台的从所述管片车延伸至盾构隧道的内壁。
7.根据权利要求6所述的大直径盾构隧道内高压电缆延伸辅助装置，其特征在于，所述盾构隧道的内壁设有电缆挂钩以及用于连接前后两端电缆的接头箱。
8.一种利用权利要求1所述的大直径盾构隧道内高压电缆延伸辅助装置延伸电缆的方法，包括：
盾构机自带电缆向前铺设，自带电缆的首部和初始电缆相连；
到达自带电缆的最大长度后，断开自带电缆和初始电缆的连接；
盾构机收回自带电缆；
运输车携带第一电动卷筒施放连接电缆，连接电缆和初始电缆相连接；
连接电缆到达盾构机位置时，通过接头箱和盾构机自带电缆相连，完成连接电缆的铺设。
9.根据权利要求8所述的延伸电缆的方法，其特征在于，盾构机收回自带电缆时，在盾构机前设置第二电动卷筒辅助回收电缆，在盾构机和第二电动卷筒之间加设电缆输送机辅助输送高压电缆。
10.根据权利要求8所述的延伸电缆的方法，其特征在于，第一电动卷筒在隧道外预先将新购电缆卷入该第一电容卷筒上。
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