“超高層電纜垂直敷設技術(shù)”全面解析

超高層建筑一般都將副變電所分布設計在大樓的不同位置，采用10kV電纜從建筑底層高壓變電所直供至相應樓層的副變電所。高壓電纜垂直段布設在強電井道中，通常采用一次性超高敷設的方法，盡量減少接頭，既降低了成本又節省了工期，但同時(shí)也引發(fā)了一系列施工難題：一方面，垂直段超高、電纜一次性敷設較重，造成了電纜搖擺幅度較大、易被自身重量拉傷的風(fēng)險；另一方面，強電井空間相對狹窄，無(wú)法設置大噸位、大容繩量的卷?yè)P機，施工人員也不易進(jìn)出操作，在電纜數量密集的井道中，電纜絕緣皮也容易被洞口劃傷破壞。

 

中建一局集團技術(shù)中心及安裝公司通過(guò)對中央電視臺新臺址工程（234米）、上海中心大廈（632米）、廣州新電視塔（600米）、上海環(huán)球金融中心（492米）、廣州國際大廈（200米）等國內一系列超高層建筑的電纜垂直敷設技術(shù)的集成研究，同時(shí)借鑒了行業(yè)內已有的研究成果，總結了國內超高層建筑成功應用的三種電纜垂直敷設技術(shù)：①鋼絲繩牽引提升敷設技術(shù)、②阻尼緩沖器順?lè )欧笤O技術(shù)、③垂吊式電纜敷設技術(shù)，值得同行朋友們參考應用。

 

一、鋼絲繩牽引法

在電纜垂直敷設段的上部樓層設置卷?yè)P機，利用吊具抱箍、卡具等把電纜分段固定到鋼絲繩上，卷?yè)P機通過(guò)提升鋼絲繩提升電纜，電纜垂直吊裝過(guò)程中主要是鋼絲繩受力，在電纜敷設到位后，依次拆除吊具、抱箍卡具。

這種方法對井道空間要求小，采用小型卷?yè)P機提供牽引力，把電纜分段抱箍在鋼絲繩上，解決了牽引力、電纜自重大于電纜抗拉能力而引起電纜變型或破壞。目前，鋼絲繩牽引法垂直敷設技術(shù)應用最廣，施工組織靈活，牽引設備易獲得，但需要加主吊繩，對吊具、抱箍卡具及施工人員素質(zhì)要求較高。

 

1、技術(shù)原理

在電纜敷設上部樓層設置卷?yè)P機提供牽引力，把電纜分段抱卡在鋼絲繩上，解決了牽引力、電纜自重大于電纜抗拉能力而引起電纜變型或破壞。

 

2、施工流程與操作要點(diǎn)

1）井口測量

電氣豎井滿(mǎn)足吊裝條件后，對相應各樓層井口進(jìn)行測量，做好測量記錄，對寬度小于300mm的井口做出標識。

2）電纜排布表

根據項目配電系統的實(shí)際情況編制電纜排布表，標明長(cháng)度、功能、回路編號等信息。

3）選擇、布置起重設備

（a）起重設備布置：

吊裝卷?yè)P機布置在電氣豎井的最高設備層或設備層以上樓面，除設置定滑輪外，還需在地面上設置用作電纜水平段導向的導向滑輪。對于超高層電纜吊裝，卷?yè)P機除吊裝最高設備層的電纜外，還要考慮吊裝同一井道內其他設備層的高壓或低壓電纜。

（b）起重設備選擇：

A. 卷?yè)P機及鋼絲繩受力按下式計算：

式中：

S--鋼絲繩拉力；

Q計--計算荷載，包括電纜、鋼絲繩、吊索具重量，同時(shí)并考慮動(dòng)載因素；

n--省力倍數；

m--定滑輪、動(dòng)滑輪組門(mén)數之和；

k--導向滑輪的個(gè)數；

f--滑輪的阻力系數。對青銅軸套軸承f=1.04；對滾珠軸f=1.02；對無(wú)軸套軸承f=1.06。

B. 根據計算受力S，選擇卷?yè)P機，一般選擇2～3t慢速卷?yè)P機。若不能滿(mǎn)足要求，可相應調整滑輪組的門(mén)數，同時(shí)還應考慮卷?yè)P機的容繩量是否滿(mǎn)足要求。

C. 鋼絲繩選擇。承載破斷拉力可按P=k*S計算，k為安全系數，一般取5或6；通過(guò)查鋼絲繩規格型號表，選用合適的鋼絲繩。

4）吊具選擇

（a）主吊具：在電纜起始端采用具有消除電纜及鋼絲繩旋轉扭力，以及垂直受力鎖緊特性的旋轉頭網(wǎng)套連接器，做為主吊具一，見(jiàn)下圖。在上水平段與垂直段的拐彎處，采用具有垂直受力鎖緊特性的覆式側拉型中間網(wǎng)套連接器，做為主吊具二，見(jiàn)下圖，用以增加摩擦，滿(mǎn)足二次倒纜需要。兩主吊具之間的距離為上水平段電纜敷設的長(cháng)度。

（b）輔助吊具：隔50m增設一副覆式側拉型中間網(wǎng)套連接器B，見(jiàn)下圖，直至電纜終端。主要作用是分擔主吊具的吊重，使電纜垂直段均勻受力，其具有垂直受力鎖緊特性。

（c）防晃型吊具：采用防晃型吊具，可控制電纜擺動(dòng)幅度，見(jiàn)下圖。

（d）專(zhuān)用抱箍卡具：用以固定電纜與吊裝繩的卡具。

5）電纜敷設吊裝

吊裝過(guò)程中，在電氣豎井的井口安裝防擺動(dòng)的定位裝置，以控制電纜擺動(dòng)。

將主吊具一固定在頂部定滑輪的吊鉤上，進(jìn)行電纜試吊，確認各環(huán)節無(wú)誤后，方可正式起吊。

在吊裝過(guò)程開(kāi)始階段，將電纜與主吊繩漸漸并攏。每隔5～10m用專(zhuān)用抱箍卡具連接用以增加摩擦力，并在專(zhuān)用抱箍卡具內加設膠皮保護層，以防電纜外絕緣層損傷；在主吊具二以下垂直段電纜每隔50m增設1個(gè)輔助吊具。并使電纜垂直段均勻受力。

當電纜始端提升到水平安裝層時(shí)停止起吊，轉換吊點(diǎn)，將主吊具二固定在吊鉤上，拆除主吊具一，利用主吊具二作為新的提升吊點(diǎn)。

隨著(zhù)卷?yè)P機提升，上水平段電纜逐步進(jìn)入水平安裝層，依次拆除專(zhuān)用抱箍卡具。電纜經(jīng)導向滑輪靠卷?yè)P機牽引，需倒纜的水平段電纜，可系于周?chē)Y構柱上，電纜向前一段，相應向前固定一段，直至利用主吊具二將電纜提升到安裝高度。

吊裝工作完成后，自下而上逐步拆除各種吊具、卡具。同時(shí)將電纜固定在電纜梯架上，并保證安裝牢固、可靠。

 

二、阻尼緩沖器法

阻尼緩沖器法垂直敷設是利用高位勢能把電纜由上往下輸送，阻尼緩沖器由3個(gè)輪子和型鋼支架組成，分段設置阻尼緩沖器以確保安全的下放速度。

阻尼緩沖器法垂直敷設所需裝置簡(jiǎn)易、成本低、人工少、安全，且能有效避免電纜損傷，但對施工人員的操作熟練程度要求高，對現場(chǎng)條件和施工組織要求較高。在塔吊拆除前，利用塔吊把電纜盤(pán)吊運至上面樓層，通常電纜盤(pán)在樓層中放置時(shí)間較長(cháng)，因此保護成本提高，近期較少使用此方法。

 

1、技術(shù)原理

利用塔吊或其他方式先將整盤(pán)電纜吊運至高層，利用高位勢能把電纜由上往下垂直輸送敷設，用分段設置的“阻尼緩速器”對下放過(guò)程產(chǎn)生的重力加速度加以克制，確保做到既安全快捷，又保證電纜絕緣完好。阻尼緩沖器的結構由3個(gè)導輪和型鋼支架組成，見(jiàn)下圖。

 

2、施工流程與操作要點(diǎn)

施工流程：井內橋架安裝→井口測量→編制電纜排布表→電纜盤(pán)吊裝安放→阻尼緩速器設置安裝→井道電纜順?lè )?rarr;電纜固定→拆卸阻尼緩速器。

在進(jìn)行電纜順?lè )虐惭b開(kāi)始之前，豎井內橋架須安裝完成，井口測量、電纜排布表要求同“鋼絲繩牽引提升敷設技術(shù)”相關(guān)內容。

電纜敷設架安裝須靠近電纜橋架，以便于電纜從導輪處移至橋架進(jìn)行排列、固定，同時(shí)敷設架須固定在堅實(shí)的建筑結構上，如樓板、框架、剪力墻，在高層起點(diǎn)處裝一個(gè)制動(dòng)器。

導輪裝配時(shí)，導輪與軸桿配合需稍緊（可在導輪兩側加墊橡膠片，用軸端螺栓調節松緊），上下導輪位置固定不變，中間導輪可左右調整，以適應不同規格電纜允許的彎曲半徑。通過(guò)導輪轉動(dòng)的摩擦，使電纜在導輪上轉動(dòng)的摩擦力加大，從而有效地衰減下放電纜的重力加速度。

每根電纜敷設的基本步驟為：電纜規格位號確認→絕緣檢查→纜盤(pán)上架→纜頭牽引下放→垂直段電纜依次繞經(jīng)各阻尼器導輪進(jìn)行敷設→水平段敷設→終端尺寸預留→自上而下將電纜從阻尼器移入橋架排列固定→始端尺寸預留→裁截電纜→掛編號牌。

電纜頭到終端后，垂直段的電纜從“阻尼緩速器”導輪脫出移入橋架作排列固定，必須自上而下一段接一段操作，不能同時(shí)進(jìn)行，避免同時(shí)脫出造成上部電纜負荷過(guò)重。

 

三、垂吊式電纜敷設法

超高層垂吊式電纜是一種特殊結構電纜，電纜在垂直敷設段帶有3根鋼絲繩，并配吊裝圓盤(pán)，鋼絲繩用扇形塑料包覆，并與三根電纜芯絞合，水平敷設段電纜不帶鋼絲繩。垂吊式電纜是一種新材料，可替代傳統的鎧裝電力電纜，自身可承受較大的拉力，纜體受力均勻，可以按常規方法敷設，不用考慮超高層因素，敷設安裝所需的空間小、效率高，但垂吊式電纜采購周期長(cháng)、成本高。

 

1、 技術(shù)原理

超高層建筑用電負荷越來(lái)越大，普通電纜作為垂直供電干線(xiàn)有一定的局限性，電纜垂直敷設難度在不斷增加，為使施工更方便快捷，國內已經(jīng)使用一種特殊結構的電纜——超高層垂吊式電纜。

該類(lèi)型電纜不受長(cháng)度與重量的限制，可靠其自身支撐自重，解決了普通電纜在長(cháng)距離的垂直敷設中容易被自身重量拉傷的問(wèn)題。垂吊式電纜具有施工快捷，占用空間少，維護成本低、抗震性強、性能穩定的優(yōu)點(diǎn)。

 

1）10KV高壓垂吊式電纜結構

垂吊式電纜由上水平敷設段、垂直敷設段、下水平敷設段組成。

電纜結構：電纜在垂直敷設段帶有3根鋼絲繩，鋼絲繩用扇形塑料包覆，并與三根電纜芯相絞合，見(jiàn)下圖。水平敷設段電纜不帶鋼絲繩。

 

2）電纜特性

電纜中選用的任意兩根鋼絲繩的最小破斷力總和均大于4倍電纜垂吊部分的重力，保證了電纜的吊裝安全；為減少電纜吊裝敷設時(shí)垂直部分來(lái)自鋼絲的側壓力，選用扇形塑料包覆柔性鋼絲繩，填充在電纜的外圍空隙，使得扇形弧面與電纜表面緊密接觸，這樣電纜受到鋼絲繩的側壓力會(huì )均勻地分散在電纜的表面，不會(huì )出現壓力集中。

垂吊式電纜采用專(zhuān)用吊具吊裝，吊具由吊環(huán)、吊具本體、連接螺栓（鋼絲繩拉索錨具）三個(gè)部件組成，吊具由生產(chǎn)廠(chǎng)家配套制作。

電纜在出廠(chǎng)前，每根電纜頭端的3根鋼絲繩頭折彎后分別澆鑄在吊裝圓盤(pán)（專(zhuān)用吊具）的下方連接螺栓的錨杯上，在電纜裝盤(pán)時(shí)，把3個(gè)錨杯鋼絲繩澆鑄體與吊裝圓盤(pán)分離，吊裝圓盤(pán)單獨裝箱運輸，待電纜吊裝敷設時(shí)，再把吊裝圓盤(pán)與3個(gè)鋼絲繩澆鑄錨杯安裝成一體。

 

2、 施工流程與操作要點(diǎn)

1）吊裝工藝和設備選擇

（a）吊裝工藝選擇

對布置在面積較小、吊裝高度較高樓層上的卷?yè)P機，采用在電氣豎井內垂直跑繩，通過(guò)主吊繩換鉤、繩索脫離的分段提升的方法（見(jiàn)下圖）。

（b）吊裝設備選擇

根據吊裝重量及高度，選擇相應的卷?yè)P機。在吊裝設備確定后，選擇跑繩數，要求垂直段電纜主吊繩和上水平段電纜吊繩、跑繩的安全系數大于3.5。

2）井口測量

在電氣豎井具備安裝條件后，為保證吊裝圓盤(pán)能順利通過(guò)井口，對每個(gè)井口的尺寸及中心垂直偏差進(jìn)行測量。

3）穿井梭頭設計制作

為使吊裝圓盤(pán)順利穿越電氣豎井口，設計制作穿井梭頭（見(jiàn)下圖），避免吊裝圓盤(pán)被井口卡住，造成電纜受損。

4）井口臺架制作安裝

井口測量完成后，開(kāi)始安裝槽鋼臺架，要求如下：

按井口尺寸設計臺架尺寸，一般伸出井口100mm。例如，井口300×1200的臺架尺寸為500×1400。

槽鋼臺架選用10#槽鋼制作，采用焊接連接方式，焊接前將臺架除銹，刷防銹漆和灰色面漆。

按電纜排列順序在臺架上開(kāi)螺栓連接孔，開(kāi)孔尺寸應與固定電纜的卡具和固定吊裝圓盤(pán)的吊裝板孔徑一致。

槽鋼臺架坐落在井口底邊鋼梁上，槽鋼臺架的四角處采用φ12的膨脹螺栓固定在井口邊上。

5）吊裝卷?yè)P機布置

（a）牽引用導向滑輪與卷?yè)P機設于同一樓面上，導向滑輪與卷?yè)P機配套使用。

（b）利用結構梁或柱作為卷?yè)P機、導向滑輪的錨點(diǎn)。

（c）卷?yè)P機采用帶槽卷筒，安裝時(shí)卷?yè)P機與導向滑輪之間的距離應大于卷筒寬度的15倍，當鋼絲繩在卷筒中心位置時(shí)，確?；喌奈恢门c卷筒軸心垂直。

（d）懸掛滑輪的受力橫擔設置

在高于設備操作層以上一至二層樓面的井口處設置高1.2m的鋼桁架，橫置3根承重鋼管作為懸掛滑輪的受力橫擔（見(jiàn)下圖）。

（e）索系連接

卷?yè)P機布置完成后，穿繞滑輪組跑繩，并在電氣豎井內放主吊繩。主吊繩可通過(guò)輔吊卷?yè)P機從設備操作層放下，或由輔吊卷?yè)P機從一層向上提升，到位后上端與主吊卷?yè)P機滑輪組連接，構成主吊繩索系。

（f）上水平段電纜頭捆綁

把吊裝圓盤(pán)臨時(shí)吊在二層井口上方約0.5m處，將上水平段電纜從電纜盤(pán)中拖出，穿入吊裝圓盤(pán)后伸出1.2m，采用金屬網(wǎng)套套入電纜頭，與卷?yè)P機吊繩連接。

（g）吊裝圓盤(pán)連接

當上水平段電纜全部吊起，且垂直段電纜鋼絲繩連接螺栓接近吊裝圓盤(pán)時(shí)停下，將主吊繩與吊裝圓盤(pán)吊索（千斤繩）用卡環(huán)連接，同時(shí)將垂直段電纜鋼絲繩通過(guò)連接螺栓與吊裝圓盤(pán)連接。連接時(shí)，應調整連接螺栓，使垂直段電纜內3根鋼絲繩受力均勻，調整后緊固連接螺栓。

（h）組裝穿井梭頭

吊裝圓盤(pán)連接后，組裝穿井梭頭。組裝時(shí)，吊裝圓盤(pán)2個(gè)吊環(huán)必須保持在穿井梭頭側面的正中，以保證高壓垂吊式電纜在千斤繩的夾角空間內，不與其發(fā)生摩擦，在穿井時(shí)吊環(huán)側始終沿著(zhù)井口長(cháng)面上升。

（i）防擺動(dòng)定位裝置安裝

電纜在吊裝過(guò)程中，由人力將電纜盤(pán)上的電纜經(jīng)水平滾輪拖至一層井口，供卷?yè)P機提升。在二層電氣豎井井口安裝防擺動(dòng)定位裝置（防晃滾輪），見(jiàn)下圖，可以有效的控制電纜擺動(dòng)，同時(shí)起到了保持電纜垂直吊裝的定位作用。

（j）上水平段電纜捆綁

主吊繩已受力，上水平段電纜處于松弛狀態(tài)，這時(shí)將上水平段電纜與主吊繩并攏，并用綁扎帶捆綁，由下而上每隔2米捆綁，直至綁到電纜頭。主吊卷?yè)P機提升主吊繩及綁有繩上的水平段電纜（見(jiàn)下圖）。

（k）吊運上水平段和垂直段電纜

采用二臺主吊卷?yè)P機互換提升或二臺主吊卷?yè)P機分段提升吊運上水平段和垂直段電纜。

卷?yè)P機互換提升法：

垂吊式電纜吊裝由兩臺主吊卷?yè)P機以接力方式跑繩，當1號主吊卷?yè)P機水平跑繩到位后，再由2號主吊卷?yè)P機接著(zhù)水平跑繩。以此互換，直至將吊裝圓盤(pán)吊到安裝位置。

卷?yè)P機分段提升法：

先由1號主吊卷?yè)P機在電氣豎井內垂直跑繩，當滑輪組到達設備層井口下方時(shí)，由2號、3號卷?yè)P機配合，進(jìn)行主吊繩換鉤、脫離。在1號卷?yè)P機跑繩滑輪組換鉤時(shí)，由2號卷?yè)P機主吊繩承擔吊裝荷載，3號卷?yè)P機提走要脫離的主吊繩，依次按這樣的方式進(jìn)行每節主吊繩的換鉤、脫離。

當剩下最后一節主吊繩時(shí)，為使上水平段電纜能夠繼續隨著(zhù)主吊繩提升，再由2號主吊卷?yè)P機采用水平跑繩吊完余下較短的部分。

在水平跑繩過(guò)程中，每次鎖繩必須用三個(gè)騎馬式繩夾，水平跑繩每跑完一次，需將主吊繩與錨點(diǎn)鎖緊，以防止吊起電纜的滑落。

當上水平段電纜吊至設備層，第二綁節露出井口時(shí)叫停，解除第一綁節，以下綁節都以這種方式解除，需要注意的是必須待下綁節露出井口時(shí)才能解除上綁節，避免電纜與井口摩擦，解繩后的上水平段電纜用人力沿橋架敷設。

（l）拆卸穿井梭頭

當穿井梭頭穿至所在設備層的下一層時(shí)叫停，拆卸穿井梭頭。拆卸時(shí)要將該層井口臨時(shí)封閉，以防墜物。拆卸完后，應檢查復測吊裝電纜3根鋼絲繩的受力情況，必要時(shí)調整與吊裝圓盤(pán)連接的螺栓，使其受力均衡。

（m）吊裝圓盤(pán)固定

當吊裝圓盤(pán)吊至所在設備層井口臺架上方60~70mm處時(shí)叫停，將吊裝板卡入吊裝圓盤(pán)的上頸部。此時(shí)應使吊裝板螺栓孔對準槽鋼臺架的螺栓孔，用M12X80的螺栓將吊裝板與槽鋼臺架連接固定。然后卷?yè)P機松繩、停止，使吊裝板壓在槽鋼臺架上，至此電纜吊裝工作完成。

（n）輔助吊索安裝

吊裝圓盤(pán)在槽鋼臺架上固定后，要對其輔助吊掛，目的是使電纜固定更為安全可靠，起到了加強保護作用。

輔助吊點(diǎn)設在所在設備層的上一層，吊架選用14#槽鋼，用M12X60螺栓與槽鋼臺架連接固定。

吊索選用φ20鋼絲繩，通過(guò)厚10鋼板固定在吊架上。

輔助吊裝點(diǎn)與吊裝圓盤(pán)中心應在同一垂直線(xiàn)上，二根吊索應帶有緊線(xiàn)器，安裝后長(cháng)度應一致，并處于受力狀態(tài)。輔助吊索安裝（見(jiàn)下圖）。

（o）樓層井口電纜固定

在吊裝圓盤(pán)及其輔助吊索安裝完成后，電纜處于自重垂直狀態(tài)下，將每個(gè)樓層井口的電纜用抱箍固定在槽鋼臺架上，電纜與抱箍之間應墊有膠皮，以免電纜受損傷。

（p）水平段電纜敷設

上水平段電纜在提升到設備層后開(kāi)始敷設。

下水平段電纜在上水平段電纜和垂直段電纜敷設完成后進(jìn)行。

通常采用人力敷設水平段電纜。為減輕勞動(dòng)強度，提高效率，在橋架水平段每隔6米設置一組滾輪。

電纜敷設完成后，應排列整齊，綁扎牢固，按要求掛電纜標志牌。