10kV垂吊式高壓電纜吊裝敷設技術芻議

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用于現代高層、超高層建筑的特殊結構電纜。通常情況下，電纜在垂直敷設段一般設有3根鋼絲繩，且會配備吊裝用的圓盤。在此基礎上，使用扇形塑料包裹鋼絲繩，之后與3根電纜芯絞合（水平敷設段的電纜可以不配置鋼絲繩）。總體而言，垂吊式電纜是一種能夠替代傳統鎧裝電力電纜的新材料，具有抗拉力強、纜體受力均勻、可以按照常規方式敷設等優點。現階段，國內外對此種材料應用于高層、超高層建筑的報道及分析較少。本文以10 kV垂吊式高壓電纜為例，重點圍繞吊裝敷設過程展開分析。

2 工程概況

某高層建筑地上部分共計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用后的用電需求，有關主變電所的設置情況如下：地下2層設置主變電所，從地下2層向上到地上6層分別設置一間副變電所，之后每間隔12層再次設置1間副變電所（最高層的副變電所設置在66層），最后在89層和90層分別再設置1間副變電所，共計16個。除此之外，還應在該高層建筑內設置4個高壓電氣豎井（編號分別為1號、3號、5號、7號）。設計方案顯示，該超高層建筑地上30層開始，用于供應電能的干線均為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，之后經過4個電氣豎井，向本層及其他15層的16間副變電所延伸。具體的敷設規劃為：共分為上水平、垂直、下水平共計3個敷設段[1]。其中，1號電梯豎井主要敷設2根電纜，通向地上第66層和地上第90層；3號和7號電梯豎井共計敷設6根電纜，主要連接54層以下的副變電所；5號電梯豎井共敷設2根電纜，主要連通89層和66層的副變電所。經過測量，上述10 kV垂吊式高壓電纜最短單根長度為490 m，最長達到710 m，規格均為WD-DZ-YJE3×400，且直徑均為98 mm。實際測量結果顯示，單根電纜的質量最小值為8.1 t，最大可達14 t；吊裝敷設高度最小值為130 m，最長為395 m。在本工程中，單根電纜的敷設方式均為10 kV垂吊式高壓電纜常規敷設方式——垂直段敷設時需要絞繞3根鋼絲繩，且在上方應該配置吊裝專用圓盤；在下方應該配置繞繩，目的在于實現對終端的抱箍作業；針對水平段進行敷設作業時，無須絞繞鋼絲繩。

3 10 kV垂吊式高壓電纜吊裝敷設施工技術

3.1 10 kV垂吊式高壓電纜吊裝敷設施工的重點及難點

在本工程中，10 kV垂吊式高壓電纜的敷設重點及難點如下。

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

2）單根10 kV垂吊式高壓電纜的最高敷設高度近400 m，且即使去除建筑低層部分已經完成敷設作業的電纜后，需要吊裝敷設的單根電纜質量最大值也近10 t（具體的數值為9.5 t）。除此之外，本工程使用的10 kV垂吊式高壓電纜規格為3×400 mm2，在相對狹窄的電梯豎井內開展敷設作業時，國內外可供借鑒的經驗少之又少。

3）現場有限空間造成的另一個技術性難題為：大容量繩、大噸位電動卷揚機設備均會受到限制。一旦卷揚機的容繩量無法達到預期，則單根主吊繩的長度與預計起吊高度相比會出現一定的差距。

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330 mm，故存在穿越樓層的困難），極有可能在吊裝運送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電纜打結、無規則混亂纏繞等情況，要求現場施工人員根據吊裝作業的樓層高度的差異，科學選擇起重設備的布置位置，并對電纜進行分段捆綁及敷設。總體而言，幾乎每一個需要吊裝電纜的樓層面對的電纜（吊裝部分）的質量、所選的吊裝設備、所使用的具體的吊裝工藝都存在一定的差距。

6）在吊裝作業過程中，主吊卷揚機和輔吊卷揚機聯合吊運時，不同設備的運行次序、運轉速度均應得到整體性的調配，避免陷入混亂境地。

7）考慮到吊裝敷設施工過程中，位于不同樓層的人員受樓層高度差較大這一因素的影響，導致互相之間幾乎無法通過目測的方式判斷敷設作業進展情況，故必然存在協調難度較大的情況。基于此，敷設作業現場的通信必須時刻保持通暢狀態。

3.2 整體施工流程

3.2.1 對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工程正式開始前的重要環節。只有對4個電梯豎井的井口尺寸進行精確測量之后，才能確定豎井內能夠容納的空間，進而決定所使用的吊裝設備的規格及型號[3]。在本工程中，4個電梯豎井基本一致，井口的尺寸均為300 mm×1 200 mm。基于上述數據，最終選用的吊裝圓盤的直徑控制在300 mm以下（為了進一步留出作業空間，避免吊裝過程中出現電纜與電氣豎井內墻壁剮蹭而導致損毀的情況，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，設置φ28 mm千斤繩。

3.2.2 設計制作穿引梭頭

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

3.2.3 吊裝工藝及起重設備選擇

本工程的吊裝工藝為：使用多臺電動卷揚機負責對電纜進行吊運，之后自下而上進行垂直吊裝敷設作業。綜合考慮施工現場的實際情況，首先將電纜的盤架設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機，按照特定的順序吊運電纜。當吊裝高度偏低時，由于吊裝的電纜質量、長度可能較大，需使用2臺卷揚機。

選擇起重設備時，應綜合考慮電纜的重量以及電纜搬進超高層建筑的條件。其中，基于樓層高度選擇不同的吊裝設備是重點解決的問題。在本工程中，針對54層以下高度選擇的吊裝設備為3臺當量達到2.5 t的卷揚機。其中，兩臺負責垂直段電纜的吊裝，另一臺負責水平段電纜的吊裝。具體如圖1所示。相關數值計算比對結果為：垂直段吊裝的電纜長度不高于235 m，總質量低于4.5 t。加上包括繩索、吊具等在內的其他工具，總質量低于6 t。代入重力勢能計算參數，結合水平鋼絲繩拉力參數，計算得出的吊裝運力只要達到16.5 kN以上便可滿足。而2.5 t的卷揚機完全可以達到這一要求。針對54～90層選擇吊裝設備時，經過計算，最終決定使用當量達到5 t的卷揚機。

圖1 卷揚機分段吊裝示意圖

3.2.4 起重設備的現場布置

在本工程中，將兩臺主吊卷揚機命名為1號、2號卷揚機，將另一臺輔卷揚機命名為3號。具體的布置方法為：將卷揚機及導向滑輪的錨點利用結構鋼梁或鋼柱連接成一個整體。若缺少現成的錨點，則應該預埋φ28 mm的圓鋼錨環。在安裝卷揚機的過程中，應控制卷揚機與導向滑輪之間的距離至少達到卷筒長度的15倍。如果該距離不足，則鋼絲繩處于卷筒中心位置時，滑輪的位置極有可能無法與卷筒中心保持垂直關系。

3.2.5 吊裝敷設施工期間的控制方法

在吊裝期間，為避免電纜受到損害，應該選擇具有較強垂直受力鎖緊特性的活套型金屬網套，將之作為電纜頭的吊索。與此同時，為進一步提高整個吊裝作業過程的安全性，還需使用1根型號為φ12.5mm的柔性鋼絲繩，將之設置為保險繩。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 吊運作業

在進行電纜吊運作業的過程中，針對上水平段和垂直段，應該選用2臺主吊卷揚機，通過互換提拉的方式完成吊運。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54～90層進行吊運時，基本吊運原理類似，但需在吊運過程中注意控制速度。

圖3 上水平段和垂直段的線纜吊運示意圖

4 結語

綜上所述，由于10 kV垂吊式高壓電纜吊裝敷設工程在國內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都并非無跡可尋，只要技術人員明確施工現場的客觀條件，明確施工重點難點，對每一個施工環節都予以重點管控，最終可以“積小勝為大勝”，高質量完成復雜的施工。在本工程中，10 kV垂吊式高壓電纜的吊裝敷設雖然難度較大、考慮內容較多，但按照本文所述的流程逐一完成施工之后，最終效果達到了預期，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。