Выбор способа прокладки электрических кабелей связи

Выбор способа прокладки кабеля выясняется на стадии изысканий трассы, на местности. Электрические кабели могут прокладываться:

- прямо в грунт в полосе отвода или в тело земляного полотна железной дороги;

- в кабельной канализации или защитных полиэтиленовых трубопроводах;

- по техническим эстакадам;

- в кабельных желобах различной конструкции.

В ряде случаев могут быть подвешены на опорах контактной сети, опорах высоковольтно-сигнальных линий автоблокировки и отдельных столбах.

Прокладка кабелей в грунт в полосе отвода может осуществляться бестраншейным (кабелеукладчиком) или траншейным (разработка грунта ведется механизмом или вручную) способами. При прокладке кабелей кабелеукладчиком траншея не разрабатывается, грунт раздвигается и уплотняется специальным ножом, установленным на кабелеукладчике. При этом нарушение структуры почвы не происходит, и она не утрачивает свою хозяйственную первоначальную ценность.

Кабелеукладчик используют в отсутствии стеснённых условий и сближений с подземными инженерными сооружениями в грунтах I-Ш групп, а также в грунтах IV группы при многократной пропорке. Прокладку кабелей кабелеукладчиком (рис. 7.1) производит механизированная колонна, выполняющая комплексно следующие работы:

- разбивку трассы;

- дополнительную планировку трассы;

- устройство спусков при пересечении рек, оврагов;

- погрузку, транспортировку и разгрузку барабанов с кабелем и монтажной арматурой;

- предварительную пропорку трассы;

- прокладку кабеля ножевым кабелеукладчиком;

- Рекультивацию культурных земель.

Рис. 7.1. Прокладка кабеля кабелеукладчиком: 1 - передний нож-рыхлитель; 2 - барабаны; 3 - кабель; 4 - корпус кабелеукладчика; 5 - кассета; 6 - ролики в кассете; 7 - нож рабочий.

 

Для входа и выхода ножа кабелеукладчика следует отрывать котлованы на проектную глубину прокладки кабеля. Концы кабеля заправляются в кассету только после заглубления рабочего органа (ножа). В месте окончания одной строительной длины и начала другой отрывают котлован 3000×2000×1500 мм. Конец проложенного кабеля освобождают от кассеты. Оставшаяся длина конца кабеля должна быть 8 м. С другой стороны котлована заряжают в кассету конец следующей строительной длины кабеля, оставляя туже длину - 8м. Оставшиеся в котловане концы кабеля должны быть защищены полиэтиленовыми колпачками.

Следует заранее определить и подготовить промежуточные участки трассы, где проход кабелеукладчика будет невозможен, для сквозной укладки кабелей вручную с приямками на концах каждого участка для плавного входа-выхода кабелеукладочного ножа.

Прокладка кабеля траншейным способом. На участках трассы, где использование бестраншейных кабелеукладчиков по условиям местности невозможно, для прокладки кабеля должны быть вырыты траншеи. Как правило, рытье траншей и котлованов и их обратная засыпка должны производиться землеройными механизмами. Используют специальный вид техники – траншеекопатели.

Экскаватор траншейный цепной (баровая грунторезная машина, сокращённо – бара) (рис. 7.2) – это специальный вид навесного оборудования, предназначенного для быстрой и качественной разработки грунта в форме траншеи. Основой траншеекопателя является трактор типа МТЗ-82, который отличается высокой проходимостью и мощностью силового агрегата. Основным принципом работы бары является вращение режущей цепи, которая качественно и быстро прорезает грунт. Движение цепи бары происходит за счет отбора мощности с трактора МТЗ-82, который передает свою мощность посредством агрегатирования. После работы траншеекопателя образуется равномерная траншея с глубиной до 1,6 метра по всей длине. В процессе копания грунт не только прорезается, но и вынимается на поверхность, после чего он может использоваться для различных целей.

Работа барой на базе МТЗ-82 обеспечивает максимальную скорость копки траншей с заданными параметрами ширины и глубины и не требует больших объемов свободного пространства для своей работы. По этой причине бары значительно предпочтительней для эксплуатации в стеснённых условиях, чем роторные экскаваторы (рис. 7.3).

Главными преимуществами использования бары являются: траншея получается узкой и с ровными краями, чего практически невозможно добиться с помощью экскаватора; весь извлеченный барой грунт можно повторно использовать для засыпки траншеи без специальной подготовки; возможность работать с мерзлым грунтом I, II, III, IV категорий с абразивностью до 10 мг, разрабатывать песчаники, известняки при работе с асфальтным покрытием ширина его повреждения не превышает 200 миллиметров.

Надежная работа бары в зимнее время выгодно отличает его от экскаваторов, которые при высокой степени промерзания грунта не используются. Бара может эксплуатироваться в широком температурном диапазоне и обеспечивает выемку мерзлого грунта в самых неблагоприятных условиях. Будучи навешенной на трактор МТЗ-82, обеспечивает возможность работы в условиях среднепересеченной местности и в тесных городских застройках.

В стандартной комплектации с шириной базовой цепи Н=140 мм (зимне-летний) вариант. Дополнительно могут быть поставлены режущие цепи с шириной прорезаемой щели 270 мм или 400 мм. Данные цепи устанавливаются на грунторез вместо базовой цепи без каких-либо дополнительных переделок. Рабочий орган бары состоит из направляющей рамы и режущей кулачковой цепи с зубьями, состоящей из 76 звеньев. При работе рабочий орган движется в вертикальной плоскости при поступательном перемещении всей машины, в результате чего грунт разрушается и выносится цепью на поверхность. Вынесенный на поверхность грунт, отодвигается шнековым узлом в стороны от траншеи.

Скорость экскавации материала из траншеи с помощью траншейного экскаватора (бара) может быть в пять раз выше скорости работы обычного экскаватора, оставляя траншею чистой, уже полностью готовой к окончательной прокладке труб или кабелей. Извлекаемый таким экскаватором материал имеет однородную по размерам частиц структуру, и его можно использовать для обратной засыпки, тогда как материал, извлекаемый обычным экскаватором, может содержать большие глыбы, требующие дополнительного разрушения.

 

Рис.7.2. Экскаватор траншейный цепной

 

Рис.7.3. Экскаватор траншейный роторный

 

Глубина траншеи должна обеспечивать подсыпку песка или рыхлого грунта слоем 5-10 см для выравнивания дна траншеи и выполнения плавных переходов через каменистые включения. Перед самой укладкой кабеля дно траншеи должно быть обследовано, очищено от камней, комьев грунта, корней деревьев и прочих твердых предметов.

Кабель должен укладываться в траншею немедленно после ее разработки. Не рекомендуется заготавливать траншею впрок.

Укладка кабеля в открытую траншею возможна двумя способами:

1. Размотку и прокладку кабеля производят с барабана, установленного на специально оборудованном кузове автомашины или на кабельном транспортере, передвигающимся по трассе вдоль траншеи. Кабель в этом случае опускается сразу в траншею или на ее бровку. Скорость движения автомашины не должна превышать 1 км/ч. Расстояние от колес до края траншеи должно быть больше глубины траншеи на 25%.

2. Барабан с кабелем устанавливают в начале прокладки на неподвижном транспортере или на козлах. При прокладке расстояние между рабочими должно быть таким, чтобы кабель при выноске не волочился по земле.

При этом не допускается перемещение кабеля по каменистым, асфальтовым и другим твердым покрытиям, приводящее к повреждению его поверхности.

Засыпку траншеи ранее вынутым грунтом выполняют косопоперечными проходами бульдозера к оси траншеи. В местах, где применить бульдозер невозможно, засыпку траншеи выполняют вручную.

Прокладка кабелей в пластмассовых трубопроводах. Прокладка кабелей в трубопроводах имеет следующие преимущества:

- наибольший срок службы оптических кабелей;

- лучшую защиту от механических повреждений, чем бронированные кабели при непосредственной прокладке в грунт;

- возможность замены кабеля без выполнения земляных работ, (например, при необходимости увеличения числа волокон или ремонте);

- возможность укладки резервного кабеля в обход поврежденного участка (при наличии резервной трубки);

- возможность предоставления права прохода для кабельных линий других операторов;

- выполнение работ по прокладке кабеля при новом строительстве и реконструкции связи по мере надобности и поступления кабелей.

Указанные преимущества прокладки ОКС в предварительно проложенный трубопровод особенно важны для трасс, имеющих многочисленные пересечения подземных коммуникаций, рек и водотоков, проходящих по местности и требующих сезонности работ.

Заметим, что при прокладке полиэтиленовых защитных трубопроводов с применением кабелеукладчиков не происходит удорожания стоимости строительства ВОЛС по сравнению с подвеской на опорах контактной сети самонесущего оптического кабеля или прокладкой ОКС прямо в грунт. Это объясняется меньшей стоимостью ОКС при прокладке в трубопроводе по сравнению со стоимостью кабеля, прокладываемого непосредственно в грунт или подвесным самонесущим кабелем, хотя прокладка кабеля в трубопроводе требует двухэтапного производства работ: сначала выполняют прокладку трубопровода, а затем затягивание в него ОКС.

Прокладка кабелей в трубопроводах повышает надежность работы кабельных линий, увеличивает срок службы кабелей. Мировой опыт эксплуатации кабелей показал, что кабели в трубопроводах повреждаются значительно реже, чем подвесные кабели. При укладке трубок в грунт устраняются причины повреждения подвесных кабелей на опорах контактной сети: разрушение опор контактной сети из-за коррозии арматуры или аварий, возникающих при производстве работ по выборочной или сплошной замене опор контактной сети, пожары, прострелы кабеля охотниками, разрывы ОКС машинами и механизмами служб электроснабжения и пути.

Прокладка кабелей и полиэтиленовой трубки в тело земляного полотна железной дороги. В земляном полотне линии связи прокладываются в том случае, когда их прокладка вне полотна невозможна, например, из-за перевальных участков, сильно заболоченных мест, а также на прижимных (горных) участках.

При прокладке кабеля в тело земляного полотна в значительной степени уменьшается объем проектных работ, не требуется выбор трассы прокладки кабеля (трубки). Схема прокладки кабеля значительно упрощается: отпадает необходимость развозки кабеля по трассе; прокладка кабелей рельсовым кабелеукладчиком обходится значительно дешевле, чем колесным или гусеничным кабелеукладчиком. В то же время прокладка кабеля рельсовым кабелеукладчиком на действующих железных дорогах требует предоставления «окон», усложняется эксплуатация кабеля и железнодорожного пути.

Прокладка кабелей под обочину допускается только в земляном полотне из дренирующих грунтов. При ширине основной площадки земляного полотна на прямых участках 6,5 м, расстояние между осями крайнего пути и кабелем (трубопроводом) равно 2,9 м.

Габарит опор контактной сети на прямых участках пути рекомендуется принять равным 3,2 м. Габаритом опоры называют расстояние между осью пути и ближайшей частью опоры, измеренное на уровне головок рельсов.

На электрифицированных участках необходимо соблюдать расстояние между опорой и кабелем в теле насыпи не менее 0,5 м. При расстоянии между опорой и кабелем меньше 0,5 м кабель (трубопровод), на длине 3 м по обе стороны от опоры, необходимо укладывать в защитных асбоцементных или пластмассовых трубах (см. рис.7.4). Допускается применение разрезанных вдоль продольной оси труб, с последующим их соединением после прокладки в них кабеля (трубопровода).

Рис. 7.4. Прокладка кабеля в тело насыпи

Устройство переходов через преграды. Одновременно с проектированием трассы кабельной маги­страли выбираются конструкции переходов через реки и же­лезнодорожные пути.

Речной переход. Переходы, через водные преграды, при условии, что проектирование ведется для ОАО «РЖД», возможно по мостам, если в существующих желобах имеется свободное место, либо есть технологическая возможность установки нового желоба и тогда конструкторский отдел проектного института разрабатывает конструкцию крепления желоба, либо швеллера к искусственному сооружению при отсутствии возможности прокладкн кабеля под пешеходным переходом. Если нет возможности пройти по искусственному сооружению, то рассматривается вариант прохождения водного препятствия кабелеукладчиком на выброшенных тросах. В случаях, когда использование упомянутых способов невозможно, то используется метод горизонтально направленного бурения (ГНБ). Технология может быть применена, при условии, что грунты I-IV группы.

При переходе кабеля через реку учитываются особенности этой реки. Если река судоходна или ее ширина превышает 300 м, то в проекте железнодорожной кабельной магистрали предусматривается резервирование для каждого ма­гистрального кабеля: один кабель прокладывается по мосту, а другой - по дну реки. Подводные кабели в этом случае выбираются с прово­лочной броней, а на обоих берегах реки в местах стыка с под­земным кабелем (примерно на расстоянии 50 м от реки) мон­тируются разветвительные муфты. Трассу подводных кабе­лей, особенно при возможности ледяных заторов у моста, от­носить от моста на расстояние не менее 300 м.

Переходы подземных кабелей по железнодорожным мостам могут выполняться в специальных желобах, закрепленных на фермах и устоях моста или в асбоцементных трубах, проложенных под пешеходным переходом:

Переход через водоемы может быть выполнен с использованием:

- установок горизонтального направленного бурения (ГНБ);

- кабелеукладчика на выброшенных тросах, с глубиной прокладки кабеля до 1,2 м, при ширине зеркала водоема до 200 м.

На пересечениях с шоссейными, железными дорогами, продуктопроводами и другими коммуникациями кабели затягивают в асбоцементные или пластмассовые трубы, которые прокладываются способом горизонтального бурения (прокола) или открытым способом.

Переходы через магистральные шоссейные или железные дороги должны выполняться способом скрытой горизонтальной прокладки.

Переходы через железнодорожные ветки или дороги второстепенного значения могут выполняться открытым способом при согласии владельцев этих сооружений.

Работы по устройству скрытой горизонтальной проходки могут производиться:

- проколом отверстия и вдавливанием штанг гидравлическим домкратом. После выхода в котлован противоположной стороны перехода первой штанги к ней крепится расширитель, который при обратном ходе штанг расширяет отверстие до нужных размеров за один или несколько проходов. При последнем проходе за расширителем в скважину затягивают трубы (в курсовой работе этот способ рекомендуется применять при длине перехода до 30 м);

- горизонтальным направленным бурением, при котором технологический процесс аналогичен предыдущему, но вместо продавливания грунта применяется бурение. Следует отметить, что горизонтальное направленное бурение применяется при сравнительно больших длинах переходов.

Прокладка труб под препятствием, как правило, проводится до начала прокладки кабеля в районе пересечения. При пересечении кабелем железнодорож­ных путей выбирается место, где ши­рина подошвы насыпи не превышает 35 м (ширина насыпи у основа­ния составляет: для двухпутной железной дороги ЗН+10, для однопутной - ЗН+6 м, где Н - высота насыпи, равная разности высотных отметок головки рельса и подошвы насыпи).

Примеры перехода кабеля через железнодорожные пути и водную преграду приведены на рис.7.5 и 7.6.

Рис. 7.5. Переход через железную дорогу методом горизонтального направленного бурения.

Рис.7.6. Переход через реку с использованием установок горизонтального направленного бурения:

1 – котлован для установки механизма ГНБ; 2 – керамическая кабельная канализация диаметром 300 мм для прокладки полиэтиленовых труб диаметром 110 мм

 

В пояснение к данному разделу приводятся обоснования способа прокладки электрического кабеля связи на различных участках проектируемой трассы кабельных магистралей; даются пояснения принятых решений по организации переходов кабелей через реки, автодороги и железнодорожные пути.