城市轨道交通矿物绝缘电缆施工工法CREC-01-2016-32

城市轨道交通矿物绝缘电缆施工工法1前言随着现代化建筑的不断发展，对建筑物内使用的电气设备的要求越来越高。矿物绝缘电缆（MineralInsulatedCables）简称MI电缆，国内习惯称之为氧化镁电缆或防火电缆，它是由矿物材料氧化镁粉作为绝缘的铜芯铜护套电缆，矿物绝缘电缆由铜导体、氧化镁、铜护套两种无机材料组成。在现代化的大型建筑及一类、二类建筑物内的使用也越来越广泛。矿物绝缘电力电缆主要适用于消防电源、不间断电源、应急照明电源等供电线路上。我公司在杭州、武汉、厦门等地区的城市轨道交通地铁车站电气施工中已应用矿物绝缘电缆，现总结出其施工经验形成本工法。2工法特点矿物绝缘电缆具有以下特性：1.载流量大、耐过载；2.防水、防爆特性；3.耐腐蚀性、耐机械损伤；4.无烟无卤无毒环保。由于这种电缆的全部材料都是采用无机材料，并且具有以上特性，所以它就具有一些其他电缆敷设所不可能具有的特点：1）其电缆敷设适合于明敷、暗敷、桥架内敷设、钢索架空敷设等多种场合；2）在明敷、桥架敷设时如有防火、耐火要求时，可不必考虑电缆本身的防火、阻火措施；3）电缆终端和中间连接器的选用，由设计人员根据矿物绝缘电缆的型号、规格、应用环境的诸因素考虑确定，可选用围压、点压、螺母压接、螺丝压接、压板压接等多种连接方式；4）电缆敷设前，均应检查电缆是否完好、绝缘电阻是否达到标准要求。5）对关键环节（中间连接和终端制作）的搭接工艺方法做了详细描述，注意防潮和绝缘要求保证了矿物绝缘电缆安全稳定运行。3适用范围矿物绝缘电缆全部由无机材料构成，因而使它具有优于其它任何类型电缆的某些特性，它是由铜绞线、矿物化合物绝缘、和矿物化合物护套等构成的，具有防火耐高温、防水防油防爆耐腐蚀、无烟无卤无毒、耐辐照防电磁干扰、载流量大过载能力强、机械强度高、稳定性高、寿命长，所以，人们在选用矿物绝缘电缆时都将其和耐火要求联系在一起，也习惯将其称之为“防火电缆”、“安全型”电缆。因此本工法适用于工业、民用建筑等消防系统，如探测报警系统、灭火系统、通风和空调系统、应急照明，救生系统等电缆布线；高温、腐蚀、核辐射等恶劣环境中使用的电缆布线；工业、民用建筑等必须确保人身生命财产安全场合中使用的电缆布线。4工艺原理本工艺包含矿物绝缘电缆的敷设和电缆头的制安，其主要原理是将已在工厂内标准化生产好的电缆和配套的专用附件包括终端附件、中间连接附件、密封绝缘附件和固定配件，按照规定的工艺步骤、操作要求，连接成一种安全、可靠具备耐火、耐高温、耐机械损伤、耐腐蚀、防爆、防水等特点的电缆线路。以下为本工法关键技术处理方法：4.0.1矿物绝缘电缆到施工现场后绝缘偏低甚至有的绝缘为零。处理方法：矿物绝缘电缆绝缘材料为氧化镁粉，该材料在空气中易吸潮，绝缘低或者为零说明电缆受潮，电缆出厂时，为做试验检测（主要用于浸水、绝缘检测、高压试验等）做了临时密封，临时密封会导致电缆绝缘降低是正常的，电缆在安装过程中需要安装终端和连接器等附件，需要重新做最终密封，这样电缆绝缘就不会降低。4.0.2矿物绝缘电缆因受潮绝缘降低。处理方法：在电缆终端头处，一般情况下潮气侵入范围为300-400mm，但是若电缆终端头未做临时密封长时间暴露在空气中，潮气能侵入1m左右，这时可将电缆受潮尾端斜向上并用液化气喷枪从离电缆端头约1m处向外进行文火烘烤去湿，使电缆氧化镁内的潮气由里向外散发，操作时火焰要缓慢移动，做到均匀加热，注意要将铜护套表面温度控制在200℃以内，将潮气排除。若在一端烘烤后绝缘值上升不大，同方法急需烘烤电缆的另一端，直至绝缘电阻合格为止。4.0.3电缆两端经过长距离烘烤处理后，绝缘仍为零。处理方法：电缆两端烘烤处理后，绝缘仍很低甚至为零，此时才能确定为电缆中间段可能由于敷设保护不当出现铜护套破损的现象，查找修复方法：1）采用人工对电缆全长进行检查破损点的方法。2）用万用表调至高阻档，表头一端接电芯，另一端接外护套，用喷枪沿着该电缆首段进行文火烘烤加热，并观察指针度数变化，若指针在烘烤某一部位时读数变化很大，则故障点可确定在此。4.0.4发现铜护套破损。处理方法：发现破损点后，锯断电缆并用文火烘烤除湿，除湿后再检测绝缘是否合格，阻值合格后使用中间连接器将电缆连接起来即可正常使用。4.0.5电缆在安装完终端或者连接器后出现绝缘变低或者为零。处理方法：在终端头和中间连接器的安装过程中，要多次及时测量电缆的绝缘电阻，因安装时电缆易受潮，或金属碎屑末清除干净，均可造成绝缘不合格，需要重新做附件的连接及密封处理。4.0.6电缆通过伸缩缝、沉降图4.0.6-1电缆通过伸缩缝、沉降缝示意图处理方法:电缆通过伸缩缝、沉降缝（如图4.0.6-1所示）敷设时，由于矿物绝缘电缆的长度是生产厂家限制死的，不像塑料电缆长度可以任意选择，从安全角度考虑，选择电缆规格时，应充分考虑电缆交货长度，尽可能避免使用中间接头。首先应根据施工现场情况确定电缆的位置、计算长度，计算敷设电缆所需长度时，应考虑留有1%的余量。再依据生产厂家供货长度和设计规格确定实际选用规格。由于环境条件（温度变化大的场合、有振动源设备的布线、建筑物的沉降和伸缩缝之间等）可能造成电缆振动和伸缩，应考虑将电缆敷设成“S”或“Ω”型弯，其半径应不小于电缆外径的6倍。5施工工艺流程及施工要求5.1工艺流程施工工艺流程见图5.1-1。施工准备施工准备人员培训技术准备电缆检查电缆沟电缆敷设沿支架桥架敷设沿吊索线敷设终端接头中间接头制作绝缘电阻值测试电缆分相检查接线绝缘测试送电试验挂标识牌图5.1-1矿物绝缘电缆施工工艺流程5.2操作要点5.2.1人员准备合理安排人员，对关键部位中间连接、始末端制作、弧度交底，厂方和施工技术人员要对操作工人拿样品进行模拟示范，然后工人练习至熟练。5.2.2技术准备1.熟悉施工图纸，了解各回路中所用的矿物绝缘电缆的型号、规格长度、中间需几个中间连接、及图纸。2.班前交底，让工人充分了解这类电缆的性能、敷设要求、技术标准，特别是电缆绝缘测试的方法、步骤，掌握施工技能。这一步至关重要，对安装敷设的质量能起到绝对的保证作用。3.结合图纸熟悉施工现场的情况，包括电缆的走向以及沿线的实际情况、电缆始端的位置，对电缆编号，对同一桥架内电缆排列顺序合理布局，安排人员及工具。5.2.3到货检查1.核对所到电缆的型号、规格、数量是否与提料单及设计图纸中的电缆相一致。发现疑问应及时与供应商联系，处理、解决。2.检查电缆外观。观查电缆的外包装是否完好，拆除外包装之后，再看电缆的外表铜皮是否有损坏痕迹，两端的封端是否完好。5.2.3敷设操作流程1.现场搬运,矿物绝缘电缆的搬运可采用人工搬运。由于矿物绝缘电缆的生产受到原材料的限制，其长度不象其它电缆可以制造很长，截面小，因此其重量并不是很重。若现场条件允许，采用机械搬运也是可以，但在搬运时应做好电缆的防护工作，以免损坏电缆。2.线路的整理,同一线路敷设完毕且中间接头制作好后，应对线路进行整理及固定，当局部电缆需定形,可用木锤、橡胶锤等工具敲打电缆，来达到目的。但为防止铜皮受到强外力的撞击而被破坏，建议在电缆表面垫硬质木板,以保证在电缆不受破坏的情况下合理受力（如图5.2.3-1）。整理结束后，应在每路电缆的两端分别挂上电缆铭牌，以备查考（如图5.2.3-2）。图5.2.3-1使用橡胶锤调直电缆图5.2.3-2电缆敷设安装标识标牌5.2.4电缆敷中间连接器、终端头的安装方法1.矿物绝缘电缆终端的制作矿物电缆的品种根据结构可分为单芯和多芯,根据用途可分为电力电缆和控制电缆。由于是电缆的结构并不复杂，使用电压仅1000V以下，故终端和中间接头的安装并不很难，但要做到质量优良，且能长期可能会产生施工质量问题，导致返工，造成损失。终端附件安装的安装的总步骤如下（详见安装图解）：1)切除或锯掉电缆多余端2)用终端封套固定电缆，并安装好接地铜墙铁壁片；3)制作终端密封与绝缘；4)制作线芯绝缘；5)安装接线端子；6)接地。5.2.5矿物绝缘电缆连接器、终端、接线端子安装图解图5.2.5-1终端、接线端子制作工具图5.2.5-2标识待剥电缆长度7cm图5.2.5-3用铜皮割刀在标识处切割护套图5.2.5-4用斜口钳顺时针剥开护套图5.2.5-5用斜口钳末端轻敲电缆图5.2.5-6用棉纱布擦净导体上氧化镁粉图5.2.5-7用细钢丝将密封胶密封充分图5.2.5-7将终端头安装到电缆上图5.2.5-9用签字将终端的螺母拧固到电缆上图5.2.5-10准备密封电缆头部的热缩套管图5.2.5-11遥测电缆绝缘后，用热缩套管图5.2.5-11安装接线端子将电缆头部进行密封图5.2.5-13用钳子将接线端子螺母图5.2.5-14将两根电缆相对接，用连接器拧紧使其固定在电缆上比对长度，对接处在连接器中间图5.2.5-15距连接器头部端口2.5cm处，图5.2.5-16用铜皮割刀在标识处切割铜护套，各做两端标识于电缆上深度为铜护套的三分之二图5.2.5-17用斜口钳顺时针剥开铜护套至图5.2.5-18准备电缆头部密封用的标识处，并将剥落铜皮取下热缩管，长度依图所示图5.2.5-19将电缆经烘烤并涂抹密封胶后图5.2.5-20用绝缘胶带将连接体及内部，用热缩套管将其密封裸露部分均匀包覆缠绕图5.2.5-21安装连接器，并用钳子将图5.2.5-22终端、接线端子、连接器端部螺母拧紧固定安装好的电缆6劳动力准备施工管理采用施工现场技术人员负责制。各施工人员现场操作严格遵守技术要求、工艺流程。一座常规城市轨道交通地铁车站动力组织见表6.0.1。表6.0.1矿物绝缘电缆施工安装劳动力需求表序号施工人员单位数量备

注1技术员人1技术负责、质量负责2机电安装工人15电缆卸货、搬运、敷设机电安装电工人3终端头、中间接头制作安装、调试3现场防护人2针对地铁轨行区要点施工7材料与设备7.1主要材料设备表7.1矿物绝缘电缆施工安装主要材料表序号材料名称规格型号单位数量备注1电缆标志牌30mm*60mm个1282汽油92#罐10便携罐3绝缘胶带2cm宽卷404热缩管ф120m㎡米20五色5绝缘专用密封胶0.5kg罐26矿物电缆终端头、中间接头ф120m㎡个407铜线耳ф120m㎡个407.2主要施工机具表7.2矿物绝缘电缆施工安装主要施工机具序号机械名称规格型号单位数量备注1敷设电缆支架套12电缆滚轮个203转向导轮，定滑轮个5各4吊链套25钢丝绳米106锯弓把27卷尺把28管子割刀把59斜口钳把410喷灯个311螺丝刀把1012管丝钳把213液压钳把214欧姆表台215无线对讲机个416手持扩音喇叭个28质量控制8.1矿物绝缘电缆的工程验收及规范矿物绝缘电缆施工项目主要是检查所用的电缆规格是否合乎标准，电缆排列顺序是否正确，有无机械损伤，直埋深度是否合乎标准。电缆沟以及隧道内的电缆是否安装在固定支架上，电缆接头部分有没有垫绝缘垫层，金属支架的接地并且应符合规程要求，电缆线路指示牌应装设齐全、正确、清晰。具体生产标准及验收规范见下表8.1-1矿物绝缘电缆生产标准及验收规范表8.1-1表8.1-1矿物绝缘电缆生产标准及验收规范表序号项目矿物绝缘电缆相关规范1载流量国际标准：IEC60364-5-523-1999国家标准：GB/T16895-20022产品制造标准国际标准：IEC60702-2002国家标准：GB/T13033-20073产品检验标准国际标准：IEC60702-2002国家标准：GB/T13033-20075设计规范国家标准：GB50016-2006建筑设计防火规范、DGJ08-93-20026施工规范建设部标准：99D163国家标准：JGJ232-20117验收规范建设部标准：99D1638弯曲半径最小弯曲半径为：3D-5D（D为电缆外径）8.2矿物绝缘电缆施常见施工质量缺陷及解决方案8.2.1缺陷的常见问题1）排布凌乱矿物绝缘电缆由矿物材料氧化镁粉作为绝缘层的铜芯铜护套电缆，电缆整体硬度较高，不易拉直也不易弯曲，成卷拉伸时需要人力拉直再加橡胶锤较直修正，实际施工敷设时往往通道弯道多、支架多，电缆需上下翻绕、穿越等，导致电缆敷设过程中不能够整有序，而是相互交叉、缠绕，占用了很大的空间，导致观感质量较差、后期维护检修困难。电缆铜护套凹陷褶皱电缆在敷设过程中，因穿越障碍物、让行其他专业管道，反复翻绕、弯曲后极易使铜护套出现凹陷和褶皱，对氧化镁绝缘从形成挤压，缩小了铜护套和导体线芯的绝缘间隙降低了绝缘强度。严重的会导致铜护套开裂、破损，使绝缘从受潮或脱落而使导体线芯暴露在空气中发生短路。8.2.2解决方案指导详细的指导性施工方案技术人员结合矿物绝缘电缆的结构特性和敷设方式，编制详细的施工方案，方案由针对性、敷设路径图、大样图和详细的施工流程图和步骤、工具使用及质量要求等。优化敷设线路走向由于矿物绝缘电缆硬度大，不易弯曲，应尽量减少电缆的翻绕，弯头设置，增大弯曲半径。需要技术人员在施工敷设前结合各专业管线走向，绘制敷设路线图，排布局部大样图，可利用BIM三维模型技术，显示出翻绕、交叉、重叠处的详细细节。施工前计算排布电缆敷设的先后顺序在优化电缆走向和排布电缆时，技术人员可根据电缆用途、规格、分部及箱柜的位置，安装先远后近、先内后外、先下后上的原则确定电缆敷设的先后顺序，并制作程敷设顺序表，既不容易遗漏也更有利于施工及后期运营检修。制作专用放线架由于矿物绝缘电缆硬度大，矿物绝缘电缆厂家一般供货直接成卷保证，而不像传统的电缆带电缆卷盘。为了减少退圈布线时电缆铜护套与地面直接磨擦、碰撞、挤压而造成铜护套磨损、变形、扭曲，需采用专业放线施工方法。放线架由木制卷盘和钢制底座构成（图8.2.2-1）卷盘木制内芯框代销可调节，一侧边可拆卸。防线时，首先将卷盘平放，拆下上面一侧挡板，将内芯调至略比电缆卷直径较小，将电缆套在卷盘内芯上并调节内芯直径适当的撑紧电缆，扣上挡板反转放在底座上开始放线。图8.2.2-1矿物绝缘电缆木制放线架5）采用专用电缆弯制器进行电缆弯制加工购置专用电缆弯制器和橡胶锤等专用工具（图8.2.2-2）弯管磨具必须与电缆护套外径相匹配，确保电缆不在弯曲操作的过程中变形，避免以大代小，弯曲时要缓慢、用力均匀、逐渐成型，不能够用猛力、一次成型。图8.2.2-2矿物绝缘电缆弯制器加强电缆绑扎校正点看放入桥架定位后，及时按要求进行绑扎固定，绑扎要牢固不松脱，电缆翘拱部位不得击打蛮干，应使用橡胶锤敲直或手工调直。对接头点、弯道和引上引下部位等要缩短绑扎点的距离，增强固定力。模拟训练施工前交底电缆敷设前，可根据点看的结构特性，采用ф6~ф8的钢筋模拟矿物绝缘电缆进行模拟施工训练。钢筋的弯曲位置、弯曲半径、弯曲方法及校正方法按照电缆的施工要求进行。通过模拟训练，让施工人员了解和掌握矿物绝缘电缆的敷设方法、技巧、专用工具的施工方法以及关键点和注意事项等。强化班前交底电缆敷设期间，每天开工前，由技术人员向施工班组发放敷设电缆的型号、规格、长度及其敷设排布图，向施工人员进行技术交底、安全交底，介绍敷设步骤和要求，检查电缆附件和专用工器具的准备情况。使施工过程有条不紊、施工现场整齐有序，为高效高质量敷设电缆做准备。9安全措施在施工过程中，必须注意施工安全。主要有以下几个方面进行：9.0.1认真开好工前会，由施工负责人贯彻本措施并传达施工中的安全注意事项，要求每个参加施工人员复述本措施并签字。9.0.2施工设专人负责，统一指挥，明确分工，责任到人。9.0.3严禁酒后作业，班中不得空岗，窜岗或者嬉闹。9.0.4施工人员要做好自保工作，相互提醒，相互关照，安全负责人要严把安全关，做到不安全不作业，坚决制止三违现象。9.0.5施工负责人负责本工程全部安装质量及工程进度，所有参加施工人员必须服从施工负责人统一指挥。安全负责人严把安全关，监督所有人员不违章，做好联保互保。9.0.6高空作业注意脚下，防止踩空或绊脚。9.0.7电缆转盘前严禁站人，转盘严禁转的过快，防止侧翻。9.0.8在敷设电缆时避免挤压手脚。9.0.9所有登高人员必须佩带安全带、安全帽，严禁违章。9.0.10施工现场设有安全警戒标志，禁止非施工人员靠近9.0.11安全用火，在施工中，必须用到高温烘烤。除了防火外烧伤、炀伤是主要的防护重点。9.0.12施工中，使用切割机具时，应注意人身安全及电缆外壳的破坏。9.0.13一般情况下，电缆施工是在电缆井或桥架、支架上进行。所以施工时一定注意电缆的交叉破坏。特别是与普通电缆混合施放时，用火安全尤为重量。10环保、节能措施10.0.1文明施工措施1）根据场地实际情况合理地进行布置，设施设备按现场布置图规定设置堆放，并随施工不同阶段进行场地布置和调整。2）材料堆放各类材料堆放整齐并设有标识。3）周转设备存放施工机具、器材等集中堆放整齐、悬挂好操作规程牌。10.0.2环境保护措施1）重视环境工作编写施工组织设计时，把环境工作作为施工组织设计要求的组成部分，并认真贯彻执行于施工的全过程。2）加强环保教育，组织职工学习环保知识，加强环保意识，使大家认识到环境保护的重要性和必要性。3）贯彻环保法规，认真贯彻各级政府的有关水土保护、环境保护方针、政策和法令，结合本工法特点，制定相应施工项目的环保要求和措施。4）强化环保管理，定期进行环境检查，及时处理违章事宜，主动联系环保机构，请示汇报环保工作，做到文明施工。5）消除施工废料环境污染，对材料的运输、堆放应注意避免扬尘等污染。11资源节约11.0.1矿物防火电缆由于结构的改进，大量使用了矿物或矿物化合物，不仅节约了铜资源，还相应地节约了大量的能源消耗，公益价值同样十分显著。矿物绝缘全部由无机物组成，火烧时不会产生任何烟雾和毒气。12效益分析12.0.1从前期材料费方面：姑且不谈安全就是最大的经济特性，也不讨论它是永久电缆(在250℃下长期使用寿命可达数百年，而一般型塑料绝缘电缆估计寿命20余年），现仅就如何正确选用，一次性投资与耐火电缆进行比较分析。由于矿物绝缘电缆的结构与材料和其他常规电缆不同，同截面电缆单位长度的价格要比聚氯乙烯绝缘电缆（包括阻燃和耐火电缆）高，但是矿物绝缘电缆的使用温度为95℃，IEC364-5-52394年修订版规定裸矿物绝缘电缆使用温度可达105℃，因而载流量要比耐火电缆高得多。若按允许温升到90℃来选择矿物绝缘电缆，在25mm2以下时,其截面比耐火电缆小一个截面等级，而35mm2及以上时（35mm2及以上的矿物绝缘电缆为单芯结构），可以小两到三个截面等级。相对于耐火电缆单纯从价格上相差不大，在矿物绝缘电缆相对与耐火PVC电缆NH-VV（70℃）、耐火PVC钢带铠装电缆NH-VV22（70℃）、耐火低烟无卤电缆NH-DW-YJE（90℃）的性格比较中，相同载流量下的价格差在-22%～37%之间。这个比较是在以下条件下进行的：1）载流量按照环境温度30℃。2）NH-VV电缆及NH-DW-YJE电缆价格按照国家红本价格下浮30%计算。NH-VV22电缆价格按照国家红本价格下浮35%计算。3）矿物绝缘电缆的护套替代DE线。可以看出矿物绝缘的价格并不是很高，但其优异的性能指标是其它传统电缆无法比的，所以矿物绝缘电缆的性价比是非常高的。矿物绝缘电缆比密集型母线槽（三相五线）的价格优势更为明显200~1000/A时密集型母线槽比其贵604%—147%，而且耐火及施工费用矿物绝缘电缆有很大的优势。矿物绝缘电缆可以直接明敷，不需其它的防火附件（如防火桥架或耐火线槽等），桥架或线槽部分可以节省很多的资金，因为矿物绝缘电缆的外层为铜护套可以作为接地线，节省一根电缆，而且接地效果和可靠性更好，也节省了相应的施工费用。矿物绝缘电缆施工方便，节省施工时间和强度。12.0.2从后期运营费用方面：矿物绝缘电缆允许在更高的温度下使用，截面35mm2及以上为单芯结构，散热条件好，只需明设，而其它电缆，尤其是消防用电线路必须加以保护（如明敷穿钢管做防火处理、耐火线槽或暗设埋入混凝土中等），这样就会使电缆比在其明敷时载流量更低，同截面时损耗比矿物绝缘电缆要大得多。在电压降方面，矿物绝缘电缆也远优于传统电缆。表12.0.2-1中更出了矿物绝缘电缆与聚氯乙烯绝缘电缆的载流量及电压降的对比，可以明显看出矿物绝缘电缆的优势。表12.0.2-1矿物绝缘电缆与聚氯乙烯绝缘电缆载流量及电压降对比电缆芯线截面矿物绝缘电缆（4芯）聚氯乙烯绝缘电缆（4芯）载流量（A）电压降（毫伏/安培/米）载流量（A）电压降（毫伏/安培/米）1.5212415.5252.5281421154379.1289.56476