超高層垂直電纜敷設技術＊

易 凌，袁 野，于 凱

（中國建筑第二工程局有限公司華南分公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

在建筑機電安裝工程中，超高層建筑物，特別是超過200m建筑的電纜敷設是施工的重點和難點。根據項目實施經驗，高度超過200m的建筑主體，其配電房一般設置于地下，同時在建筑物的中間樓層區域設置分配電房。通過采用10kV電纜從地下室或建筑低區配電室供電至相應中高區的分配電房的方法，改變以往僅依靠低壓供電系統的傳統方式，縮短電纜路由供電線路，同時降低電纜的損耗，減少對建筑內部空間資源的占用，改良用電質量，必須保證超高層建筑配電穩定、安全。

1 施工重難點分析

1）隨著樓層垂直高度的增加，其下部電流的荷載不斷增大，電纜的總體質量隨之上升，導致垂直高度的電纜受力點增加以及上部纜體的受力變大，致使電纜的結構發生變形。在超高層建筑中，需要敷設的垂直電纜數量較多、敷設密度較大，在實際施工過程中，經常碰到多根電纜相互纏繞的問題，所以對施工過程中電纜敷設的把控尤為重要。

2）在垂直電纜的敷設過程中，必須充分考慮提升電纜的自身重力以及其產生的重力加速度。如一般超高層建筑中，采用垂直敷設電纜的情況較多，這些電纜由于截面積較大，導致其質量重，在垂直下放時會產生較大的重力加速度，可能造成電纜損傷。為避免這一問題的發生，在超高層建筑電纜垂直敷設過程中，一般會安裝阻尼緩沖器，以有效減緩電纜的重力加速度。

3）垂直電纜敷設時，將電纜環繞在導輪上，纜繩和導向輪相互作用，導致纜繩及自重被分解。同時，在彎曲環繞下，電纜對其產生一定的反彈力，增加電纜內部槽與導輪之間的摩擦，進而降低電纜的重力加速度。因此，在吊裝作業過程中，對上、下導輪的位置必須進行準確的校定，以增加垂直吊裝電纜的穩定性和可靠性。

4）因建筑物架體結構在不同之處，在敷設電纜時，頂部滑輪固定處并不是電纜的供電末端，因此在敷設電纜過程中將會涉及二次倒纜，此為敷設電纜的另一難點。

2 施工方案

2.1 垂吊式電纜敷設技術

垂吊式電纜敷設時，主材使用新型材料，其導體、外表皮、普通電纜絕緣芯相同，不同之處在于，在電纜敷設過程中，垂直段有3根鋼繩，配有專用提升盤，用扇形塑料鋼絲繩纏繞，并用3根電纜芯絞合在一起。

對于二次倒纜問題，在垂直吊裝電纜過程中，設置吊具2副，其主要用于吊裝圓盤和主吊具。首先，吊裝圓盤由吊具本體、吊環、鋼板卡具和螺栓組成，是整個電纜吊裝過程中最核心的部件。它作為起吊裝置將電纜的總質量固定在適當的位置，以提高電纜起重施工的安全承載能力，從而保證施工安全。電纜起點固定吊具A，上橫截面長度為主吊具A與專用起吊盤之間的距離，同時將垂直電纜鎖定。除電纜牽引方法外，還應考慮以下6個方面。

1）各通道和中點進行差分測量，取適中值，設置合理的起吊點。

2）利用梭頭引導起吊盤，使其順利通過井口。

3）為保證吊裝過程中纜索的安裝，對纜索專用提升盤與承載單元的連接進行全張拉試驗。從提升鋼絲繩上取3個承重單元，長度適中。將其固定在提升盤上，施加4倍恒定拉力，觀察提升盤和承載單元是否有變形或脫落現象，經確認無問題后進行提升作業。

4）在提升過程中，應調整鋼絲繩中3根鋼絲繩的長度，保證鋼絲繩受力均勻。

5）當提升盤達到井架60mm時，應停止提升作業，拆卸穿井梭頭，將提升盤卡入提升盤上頸，提升盤和槽鋼平臺用螺栓固定。

6）樓層井口的電纜用抱箍固定在槽鋼臺架上，電纜和抱箍間應用膠皮作為保護措施，以防止電纜因拉扯導致破損。

2.2 阻尼緩沖器法垂直敷設電纜施工技術

阻尼緩沖器方式垂直電纜敷設是利用高勢能將電纜從上向下傳輸，通過分段設置阻尼緩沖器可以有效地控制電纜速度。其效果是：電纜不會因為自身重量的加速度而受到損壞，而且在保護人身安全的同時不會發生事故。阻尼緩沖器是阻尼方法中最重要的部件，它由3個導輪和型鋼支架組成。導向輪的位置是阻尼緩沖方法的關鍵。當電纜上下穿過阻尼緩沖器時，速度可任意調整和控制。合理的調整效果是：當操作者向下用力時，拉索克服阻尼緩沖器減速運轉，拉索通過緩沖器的衰減作用減速到停止（見圖1）。

圖1 阻尼緩沖器結構

2.2.1 準備階段

1）必須進行實地測量，數據要準確，并根據現場施工圖繪制電纜表，指明每個位置的方向和長度。而電纜纏繞阻尼緩沖器將有部分長度剩余，因此應仔細考慮終端尺寸預留方案，以避免因此問題造成不必要的損失。

2）通過測量最大截面索的總高度和重力，分析阻尼器的質量，確定阻尼器的個數，通常阻尼緩沖器以3～4層為一組安裝。

3）注意減振緩沖器導輪的材料，根據實際施工情況選擇可靠的支架固定，安裝位置應靠近電纜橋架。

4）利用塔式起重機或者電梯井將電纜吊運到相應的樓層。沿敷設路徑安裝臨時對講機廣播，各阻尼緩沖器位置安裝對講機揚聲器，以便于在垂直敷設電纜過程中將各個環節指令信息有效傳達到位并及時做出反應動作。

2.2.2 吊裝階段

1）對準備階段已標記的電纜進行敷設前的確認，對其進行絕緣檢查。將電纜上架，環繞導輪敷設及水平方向敷設。

2）在敷設過程中，每一步驟都必須按照相關指令進行。作業人員必須嚴格服從命令，一旦出現異常情況及時向指揮人員匯報，并通過揚聲器將緊急應對措施下達到各個環節，待故障解除確認安全無誤后再進行施工。

3）需要注意的是，電纜端到終端后，電纜的垂直段從阻尼器導輪移動到橋架進行布置固定。當不能同步進行時，必須從上到下分段操作，避免垂直電纜同時拉出，造成上部電纜過重。

2.2.3 安全質量要求

1）吊裝施工前要清理施工現場，特別是一些磚塊雜物需洗掃干凈。施工人員進入現場時一定要佩戴安裝帽，身著反光衣，工具禁止拋傳，要采用逐一傳遞。

2）在操作阻尼緩沖器前，需對操作人員進行技術交底，人員要保持同導輪相同的位置距離，選擇最合適的位置進行施工作業。同事避免手部和衣物被導輪牽扯住，造成人員傷害。

3）對電纜井口進行封閉處理，井內照明光源充足。

4）在整個電纜敷設過程中，電纜的曲折直徑不能小于20d，保證電纜的外絕緣皮沒有破損。

2.3 鋼絲繩牽引法的施工技術

2.3.1 吊具的選擇

垂直電纜敷設過程中，攤鋪機的選擇必須合理。施工攤鋪機有兩種，一種是主吊具，另一種是輔助吊具。通過主吊具和輔助吊具的相互作用，使電纜受力均勻，提高二次電纜復繞效率（見圖2）。吊架安裝應注意以下3個方面。

圖2 電纜垂直敷設吊裝

1）為保證電纜的穩定性，旋轉頭網罩的連接件應與主吊架可靠連接，將電纜固定在垂直敷設的電纜前端，使其具有消除電纜和鋼絲繩的轉動力矩和鎖定垂直力的特點。同時，降低鋼絲繩和電纜的強度，提高供電的安全性。

2）主吊具B采用側拉式網絡連接器，使其具有垂直力鎖緊特性，其中主吊具A高于主吊具B，使兩個吊具之間產生高度差（20m），有利于第2根下拉繩。這是最困難的電纜敷設過程，一旦位置不準確，將導致重復施工，再次進行吊裝作業。

3）為了提高電纜安裝水平，在施工過程中應安裝一個輔助吊架，并在輔助吊架上加一對上覆式側拉中間網套接頭，距離電纜終端50m。輔助吊架通常安裝在主吊架下方。該方法可以分擔主吊具的質量，使纜索的垂直截面受力均勻，保證纜索安裝的可靠性，具有垂直力鎖定的特點

2.3.2 鋼絲繩與卷揚機的選擇

1）鋼絲繩的選擇 在電纜敷設過程中，需根據電纜質量荷載、摩擦系數和滑輪數量，通過計算公式對鋼絲繩受力進行計算，然后確定鋼絲繩的張力。計算公式為：

S=Fm+K×（F-1）×Q/（FN-1）

式中，S為鋼絲繩拉力，F為摩擦系數，m為固定滑輪與活動滑輪數之和，K為導向滑輪數，N為省力次數，Q為計算荷載物體質量與吊帶質量之和。在使用負荷計算時，必須考慮動負荷系數、不平衡負荷系數，才能得出計算結果。

2）卷揚機的選擇 根據計算得到的鋼絲繩運行拉力S選擇卷揚機，一般選用2～3t慢速卷揚機。在電纜安裝過程中，要實時監控卷揚機的工作狀態，如果卷揚機在施工過程中出現跑繩偏移、過卷、障礙和刮碰等不適應現象，應立即停止工作，對相應的滑輪組門數進行調整，使其確保卷揚機的工作效率和供電需求。同時還需要注意的是，為保證卷揚機的順利運行，容繩量必須保證設備運轉。

2.3.3 電纜敷設吊裝

在所有準備工作完成后，可以進行電纜安裝，應注意以下4個方面。

1）電纜安裝前的檢查 檢查內容主要包括電纜類型、電纜外觀等，確保電纜與施工中使用的電纜相同，保證電纜保護層不損壞，防止因電纜破損影響施工進度。所選電纜的絕緣性能必須在敷設前進行測試，確保其絕緣性能滿足相關要求。

2）吊裝過程控制 在高處垂直敷設電纜之前，應根據現場實際情況，選擇合適的位置擺放設置卷揚機。為減少垂直作業，應優先將卷揚機設置在首層電氣豎井附近。電氣豎井內光線較暗時，應在井內設置備用照明系統，為電纜的固定與連接作業提供充足的照明。在對卷揚機放置位置確認并檢查無誤后，開始固定滑輪與鋼絲繩位置，準備進行吊裝。吊裝前應設置專用通信線路，并在每層電氣井旁設置電話接口。指揮人員、吊裝操作人員和裝載區域負責人必須配備對講機，以保證信息傳遞的一致性和及時性。

3）主吊具A固定在吊鉤上，電纜用于試運行。在每個環節確認后，主吊具A被吊起。在電纜的垂直部分，每50m安裝1個輔助吊具，位于主吊具B的下方，能夠確保電纜均勻受力。當電纜的起始端與水平安裝位置平齊時，操作必須停止，改變提升點，將主吊具B設置為主提升點。隨著提升機的升高，移去主吊具A，電纜的上水平段開始進入水平安裝位置，隨后移去專用夾具。需要注意的是，當電纜安裝主吊具A時，系統需確保在正常且平穩的運行狀態下。一旦出現異常情況，必須對主吊具A進行檢查和維修，待每個系統指標穩定后，才能開始吊裝。

4）在電纜吊裝工作完成后，將電纜按一定距離用專用卡具由下而上固定在電纜梯架上，保證其安裝牢固、可靠。同時應全面檢查其外表面有無破損現象。最后由下至上逐步拆除各種吊具、卡具。

3 結語

在建筑電氣工程中，電纜敷設工藝至關重要，對建筑電氣工程的質量和安全有著極大的影響，是建筑電氣工程施工中的關鍵環節。纜索的上水平段、垂直段和下水平段均可采用纜索牽引、阻尼緩沖和纜索敷設3種方法。這3種方法的優勢在于電纜無中間接頭，電纜均勻受力不易被破損，減少電纜損壞隱患，保證供電質量。在電纜垂直敷設過程中，施工現場條件良好、人員信息溝通及時到位、作業人員熟練度高，都是施工作業中必不可少的要素。在電纜敷設過程中，尤其是超高層建筑的電纜敷設，通常采用垂直敷設方式，并根據現場條件，選擇相應的吊裝方案。在電纜安裝前，應該對所使用的吊裝設施進行安全檢查，保證其可靠性；對選定吊裝的電纜規格型號進行確認，保證其與所需電纜的一致性。在電纜安裝時，指揮人員和吊裝作業人員必須全部到位，保證信息傳遞的時效性。電纜安裝完成后，要檢查電纜是否存在損壞情況，保證電纜的完整性。電纜敷設不當，將導致電纜內部結構損壞，進而影響供電的穩定性和電纜的安全性。