李康

（中建二局安裝工程有限公司，北京 100000）

1 引言

垂吊式電纜是一種應(yīng)用于現(xiàn)代高層、超高層建筑的特殊結(jié)構(gòu)電纜。通常情況下，電纜在垂直敷設(shè)段一般設(shè)有3根鋼絲繩，且會(huì)配備吊裝用的圓盤。在此基礎(chǔ)上，使用扇形塑料包裹鋼絲繩，之后與3根電纜芯絞合（水平敷設(shè)段的電纜可以不配置鋼絲繩）?？傮w而言，垂吊式電纜是一種能夠替代傳統(tǒng)鎧裝電力電纜的新材料，具有抗拉力強(qiáng)、纜體受力均勻、可以按照常規(guī)方式敷設(shè)等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外對(duì)此種材料應(yīng)用于高層、超高層建筑的報(bào)道及分析較少。本文以10 kV垂吊式高壓電纜為例，重點(diǎn)圍繞吊裝敷設(shè)過程展開分析。

2 工程概況

某高層建筑地上部分共計(jì)101層，總建筑高度超過490 m，為超高層建筑物。為了滿足該建筑投入應(yīng)用后的用電需求，有關(guān)主變電所的設(shè)置情況如下：地下2層設(shè)置主變電所，從地下2層向上到地上6層分別設(shè)置一間副變電所，之后每間隔12層再次設(shè)置1間副變電所（最高層的副變電所設(shè)置在66層），最后在89層和90層分別再設(shè)置1間副變電所，共計(jì)16個(gè)。除此之外，還應(yīng)在該高層建筑內(nèi)設(shè)置4個(gè)高壓電氣豎井（編號(hào)分別為1號(hào)、3號(hào)、5號(hào)、7號(hào)）。設(shè)計(jì)方案顯示，該超高層建筑地上30層開始，用于供應(yīng)電能的干線均為10 kV垂吊式高壓電纜。這些電纜全部從地下2層的主變電所引出，之后經(jīng)過4個(gè)電氣豎井，向本層及其他15層的16間副變電所延伸。具體的敷設(shè)規(guī)劃為：共分為上水平、垂直、下水平共計(jì)3個(gè)敷設(shè)段[1]。其中，1號(hào)電梯豎井主要敷設(shè)2根電纜，通向地上第66層和地上第90層；3號(hào)和7號(hào)電梯豎井共計(jì)敷設(shè)6根電纜，主要連接54層以下的副變電所；5號(hào)電梯豎井共敷設(shè)2根電纜，主要連通89層和66層的副變電所。經(jīng)過測量，上述10 kV垂吊式高壓電纜最短單根長度為490 m，最長達(dá)到710 m，規(guī)格均為WD-DZ-YJE3×400，且直徑均為98 mm。實(shí)際測量結(jié)果顯示，單根電纜的質(zhì)量最小值為8.1 t，最大可達(dá)14 t；吊裝敷設(shè)高度最小值為130 m，最長為395 m。在本工程中，單根電纜的敷設(shè)方式均為10 kV垂吊式高壓電纜常規(guī)敷設(shè)方式——垂直段敷設(shè)時(shí)需要絞繞3根鋼絲繩，且在上方應(yīng)該配置吊裝專用圓盤；在下方應(yīng)該配置繞繩，目的在于實(shí)現(xiàn)對(duì)終端的抱箍作業(yè)；針對(duì)水平段進(jìn)行敷設(shè)作業(yè)時(shí)，無須絞繞鋼絲繩。

3 10 kV垂吊式高壓電纜吊裝敷設(shè)施工技術(shù)

3.1 10 kV垂吊式高壓電纜吊裝敷設(shè)施工的重點(diǎn)及難點(diǎn)

在本工程中，10 kV垂吊式高壓電纜的敷設(shè)重點(diǎn)及難點(diǎn)如下。

1）由于此種新型電纜的整體結(jié)構(gòu)較為特殊，故敷設(shè)工藝與普通電纜相比存在很大的差異，傳統(tǒng)的電纜敷設(shè)方法不適用[2]。

2）單根10 kV垂吊式高壓電纜的最高敷設(shè)高度近400 m，且即使去除建筑低層部分已經(jīng)完成敷設(shè)作業(yè)的電纜后，需要吊裝敷設(shè)的單根電纜質(zhì)量最大值也近10 t（具體的數(shù)值為9.5 t）。除此之外，本工程使用的10 kV垂吊式高壓電纜規(guī)格為3×400 mm2，在相對(duì)狹窄的電梯豎井內(nèi)開展敷設(shè)作業(yè)時(shí)，國內(nèi)外可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)少之又少。

3）現(xiàn)場有限空間造成的另一個(gè)技術(shù)性難題為：大容量繩、大噸位電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)設(shè)備均會(huì)受到限制。一旦卷揚(yáng)機(jī)的容繩量無法達(dá)到預(yù)期，則單根主吊繩的長度與預(yù)計(jì)起吊高度相比會(huì)出現(xiàn)一定的差距。

4）由于電梯井口較小，寬度較低（具體值不高于300 mm），在施工期間有可能無法容納尺寸較大的吊裝用具（測量結(jié)果顯示，專用于10 kV垂吊式高壓電纜吊裝的加鋼絲繩圓盤的直徑最高可達(dá)330 mm，故存在穿越樓層的困難），極有可能在吊裝運(yùn)送10 kV垂吊式高壓電纜的過程中，造成電纜及樓體外墻受損的情況。

5）為了避免在吊裝10 kV垂吊式高壓電纜的過程中出現(xiàn)電纜打結(jié)、無規(guī)則混亂纏繞等情況，要求現(xiàn)場施工人員根據(jù)吊裝作業(yè)的樓層高度的差異，科學(xué)選擇起重設(shè)備的布置位置，并對(duì)電纜進(jìn)行分段捆綁及敷設(shè)?？傮w而言，幾乎每一個(gè)需要吊裝電纜的樓層面對(duì)的電纜（吊裝部分）的質(zhì)量、所選的吊裝設(shè)備、所使用的具體的吊裝工藝都存在一定的差距。

6）在吊裝作業(yè)過程中，主吊卷揚(yáng)機(jī)和輔吊卷揚(yáng)機(jī)聯(lián)合吊運(yùn)時(shí)，不同設(shè)備的運(yùn)行次序、運(yùn)轉(zhuǎn)速度均應(yīng)得到整體性的調(diào)配，避免陷入混亂境地。

7）考慮到吊裝敷設(shè)施工過程中，位于不同樓層的人員受樓層高度差較大這一因素的影響，導(dǎo)致互相之間幾乎無法通過目測的方式判斷敷設(shè)作業(yè)進(jìn)展情況，故必然存在協(xié)調(diào)難度較大的情況?；诖?，敷設(shè)作業(yè)現(xiàn)場的通信必須時(shí)刻保持通暢狀態(tài)。

3.2 整體施工流程

3.2.1 對(duì)電氣豎井井口尺寸的測量

井口測量是10 kV垂吊式高壓電纜吊裝敷設(shè)工程正式開始前的重要環(huán)節(jié)。只有對(duì)4個(gè)電梯豎井的井口尺寸進(jìn)行精確測量之后，才能確定豎井內(nèi)能夠容納的空間，進(jìn)而決定所使用的吊裝設(shè)備的規(guī)格及型號(hào)[3]。在本工程中，4個(gè)電梯豎井基本一致，井口的尺寸均為300 mm×1 200 mm?；谏鲜鰯?shù)據(jù)，最終選用的吊裝圓盤的直徑控制在300 mm以下（為了進(jìn)一步留出作業(yè)空間，避免吊裝過程中出現(xiàn)電纜與電氣豎井內(nèi)墻壁剮蹭而導(dǎo)致?lián)p毀的情況，最終決定將吊裝圓盤的直徑具體值控制為270 mm）。在吊裝圓盤的兩側(cè)，設(shè)置φ28 mm千斤繩。

3.2.2 設(shè)計(jì)制作穿引梭頭

本超高層建筑中，絕大多數(shù)樓層的凈高度未超過4 m（3.8 m），故設(shè)計(jì)的穿引梭頭尺寸為4 000 mm×380 mm×270 mm。設(shè)置上述尺寸的穿引梭頭的目的為：使電纜穿過凈高度達(dá)到3.8 m的樓層時(shí)，在尾部末端尚未穿過下井口時(shí)，上方（梭頭部分）已經(jīng)進(jìn)入上井口。在此種情況下，可以省略人工進(jìn)入扶住的進(jìn)程，節(jié)省人力的同時(shí)，還有助于提高施工現(xiàn)場的安全程度。

3.2.3 吊裝工藝及起重設(shè)備選擇

本工程的吊裝工藝為：使用多臺(tái)電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)電纜進(jìn)行吊運(yùn)，之后自下而上進(jìn)行垂直吊裝敷設(shè)作業(yè)。綜合考慮施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，首先將電纜的盤架設(shè)置在一層的電氣井附近，之后在同一電梯豎井井道最高層布置卷揚(yáng)機(jī)，按照特定的順序吊運(yùn)電纜。當(dāng)?shù)跹b高度偏低時(shí)，由于吊裝的電纜質(zhì)量、長度可能較大，需使用2臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)。

選擇起重設(shè)備時(shí)，應(yīng)綜合考慮電纜的重量以及電纜搬進(jìn)超高層建筑的條件。其中，基于樓層高度選擇不同的吊裝設(shè)備是重點(diǎn)解決的問題。在本工程中，針對(duì)54層以下高度選擇的吊裝設(shè)備為3臺(tái)當(dāng)量達(dá)到2.5 t的卷揚(yáng)機(jī)。其中，兩臺(tái)負(fù)責(zé)垂直段電纜的吊裝，另一臺(tái)負(fù)責(zé)水平段電纜的吊裝。具體如圖1所示。相關(guān)數(shù)值計(jì)算比對(duì)結(jié)果為：垂直段吊裝的電纜長度不高于235 m，總質(zhì)量低于4.5 t。加上包括繩索、吊具等在內(nèi)的其他工具，總質(zhì)量低于6 t。代入重力勢能計(jì)算參數(shù)，結(jié)合水平鋼絲繩拉力參數(shù)，計(jì)算得出的吊裝運(yùn)力只要達(dá)到16.5 kN以上便可滿足。而2.5 t的卷揚(yáng)機(jī)完全可以達(dá)到這一要求。針對(duì)54～90層選擇吊裝設(shè)備時(shí)，經(jīng)過計(jì)算，最終決定使用當(dāng)量達(dá)到5 t的卷揚(yáng)機(jī)。

圖1 卷揚(yáng)機(jī)分段吊裝示意圖

3.2.4 起重設(shè)備的現(xiàn)場布置

在本工程中，將兩臺(tái)主吊卷揚(yáng)機(jī)命名為1號(hào)、2號(hào)卷揚(yáng)機(jī)，將另一臺(tái)輔卷揚(yáng)機(jī)命名為3號(hào)。具體的布置方法為：將卷揚(yáng)機(jī)及導(dǎo)向滑輪的錨點(diǎn)利用結(jié)構(gòu)鋼梁或鋼柱連接成一個(gè)整體。若缺少現(xiàn)成的錨點(diǎn)，則應(yīng)該預(yù)埋φ28 mm的圓鋼錨環(huán)。在安裝卷揚(yáng)機(jī)的過程中，應(yīng)控制卷揚(yáng)機(jī)與導(dǎo)向滑輪之間的距離至少達(dá)到卷筒長度的15倍。如果該距離不足，則鋼絲繩處于卷筒中心位置時(shí)，滑輪的位置極有可能無法與卷筒中心保持垂直關(guān)系。

3.2.5 吊裝敷設(shè)施工期間的控制方法

在吊裝期間，為避免電纜受到損害，應(yīng)該選擇具有較強(qiáng)垂直受力鎖緊特性的活套型金屬網(wǎng)套，將之作為電纜頭的吊索。與此同時(shí)，為進(jìn)一步提高整個(gè)吊裝作業(yè)過程的安全性，還需使用1根型號(hào)為φ12.5mm的柔性鋼絲繩，將之設(shè)置為保險(xiǎn)繩。最終捆綁的效果如圖2所示。

圖2 電纜頭的捆綁效果示意圖

3.2.6 吊運(yùn)作業(yè)

在進(jìn)行電纜吊運(yùn)作業(yè)的過程中，針對(duì)上水平段和垂直段，應(yīng)該選用2臺(tái)主吊卷揚(yáng)機(jī)，通過互換提拉的方式完成吊運(yùn)。在必要的情況下，還可以采用分段提拉的方式，具體如圖3所示。針對(duì)54～90層進(jìn)行吊運(yùn)時(shí)，基本吊運(yùn)原理類似，但需在吊運(yùn)過程中注意控制速度。

圖3 上水平段和垂直段的線纜吊運(yùn)示意圖

4 結(jié)語

綜上所述，由于10 kV垂吊式高壓電纜吊裝敷設(shè)工程在國內(nèi)外均屬于新穎的課題，故可參考的工程先例較為有限。但任何工程的施工建設(shè)都并非無跡可尋，只要技術(shù)人員明確施工現(xiàn)場的客觀條件，明確施工重點(diǎn)難點(diǎn)，對(duì)每一個(gè)施工環(huán)節(jié)都予以重點(diǎn)管控，最終可以“積小勝為大勝”，高質(zhì)量完成復(fù)雜的施工。在本工程中，10 kV垂吊式高壓電纜的吊裝敷設(shè)雖然難度較大、考慮內(nèi)容較多，但按照本文所述的流程逐一完成施工之后，最終效果達(dá)到了預(yù)期，能夠滿足超高層建筑的用電需求，故證明本文所述施工流程具有可行性。