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      土木工程網-工程師的家園
      超高層建筑的豎井電纜是怎么敷設上去的?
      RSS 打印 復制鏈接 發布時間:2019-12-18 15:29:02

      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,但同時也引發了一系列施工難題: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險;另一方面,強電井空間相對狹窄,無法設置大噸位、大容繩量的卷揚機,施工人員也不易進出操作,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。

      中建一局集團技術中心及安裝公司通過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的集成研究,同時借鑒了行業內已有的研究成果,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:①鋼絲繩牽引提升敷設技術、②阻尼緩沖器順放敷設技術、③垂吊式電纜敷設技術,值得同行朋友們參考應用。

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      一、鋼絲繩牽引法

      在電纜垂直敷設段的上部樓層設置卷揚機,利用吊具抱箍、卡具等把電纜分段固定到鋼絲繩上,卷揚機通過提升鋼絲繩提升電纜,電纜垂直吊裝過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,采用小型卷揚機提供牽引力,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要求較高。

      1、技術原理

      在電纜敷設上部樓層設置卷揚機提供牽引力,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

      1)井口測量

      電氣豎井滿足吊裝條件后,對相應各樓層井口進行測量,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際情況編制電纜排布表,標明長度、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:

      吊裝卷揚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,卷揚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. 卷揚機及鋼絲繩受力按下式計算:

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      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,同時并考慮動載因素;

      n--省力倍數;

      m--定滑輪、動滑輪組門數之和;

      k--導向滑輪的個數;

      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;對無軸套軸承f=1.06。

      B. 根據計算受力S,選擇卷揚機,一般選擇2~3t慢速卷揚機。若不能滿足要求,可相應調整滑輪組的門數,同時還應考慮卷揚機的容繩量是否滿足要求。

      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套連接器,做為主吊具一,見下圖。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套連接器,做為主吊具二,見下圖,用以增加摩擦,滿足二次倒纜需要。兩主吊具之間的距離為上水平段電纜敷設的長度。

      (b)輔助吊具:隔50m增設一副覆式側拉型中間網套連接器B,見下圖,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。

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      (c)防晃型吊具:采用防晃型吊具,可控制電纜擺動幅度,見下圖。

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      專用電纜防晃型吊具圖

      (d)專用抱箍卡具:用以固定電纜與吊裝繩的卡具。

      5)電纜敷設吊裝

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

      將主吊具一固定在頂部定滑輪的吊鉤上,進行電纜試吊,確認各環節無誤后,方可正式起吊。

      在吊裝過程開始階段,將電纜與主吊繩漸漸并攏。每隔5~10m用專用抱箍卡具連接用以增加摩擦力,并在專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停止起吊,轉換吊點,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。

      隨著卷揚機提升,上水平段電纜逐步進入水平安裝層,依次拆除專用抱箍卡具。電纜經導向滑輪靠卷揚機牽引,需倒纜的水平段電纜,可系于周圍結構柱上,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,利用塔吊把電纜盤吊運至上面樓層,通常電纜盤在樓層中放置時間較長,因此保護成本提高,近期較少使用此方法。

      1、技術原理

      利用塔吊或其他方式先將整盤電纜吊運至高層,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”對下放過程產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個導輪和型鋼支架組成,見下圖。

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      阻尼緩沖器示意圖

      2施工流程與操作要點

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

      在進行電纜順放安裝開始之前,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”相關內容。

      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行排列、固定,同時敷設架須固定在堅實的建筑結構上,如樓板、框架、剪力墻,在高層起點處裝一個制動器。

      導輪裝配時,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。通過導輪轉動的摩擦,使電纜在導輪上轉動的摩擦力加大,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→纜盤上架→纜頭牽引下放→垂直段電纜依次繞經各阻尼器導輪進行敷設→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,不能同時進行,避免同時脫出造成上部電纜負荷過重。

      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,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、成本高。

      1技術原理

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

      該類型電纜不受長度與重量的限制,可靠其自身支撐自重,解決了普通電纜在長距離的垂直敷設中容易被自身重量拉傷的問題。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、性能穩定的優點。

      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,見下圖。水平敷設段電纜不帶鋼絲繩。

      5.jpg

      10kV高壓垂吊式交聯電纜結構圖

      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垂直部分來自鋼絲的側壓力,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均勻地分散在電纜的表面,不會出現壓力集中。

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

      電纜在出廠前,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(專用吊具)的下方連接螺栓的錨杯上,在電纜裝盤時,把3個錨杯鋼絲繩澆鑄體與吊裝圓盤分離,吊裝圓盤單獨裝箱運輸,待電纜吊裝敷設時,再把吊裝圓盤與3個鋼絲繩澆鑄錨杯安裝成一體。

      2施工流程與操作要點

      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揚機,采用在電氣豎井內垂直跑繩,通過主吊繩換鉤、繩索脫離的分段提升的方法(見下圖)。

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      卷揚機分段提升示意圖

      (b)吊裝設備選擇

      根據吊裝重量及高度,選擇相應的卷揚機。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,為保證吊裝圓盤能順利通過井口,對每個井口的尺寸及中心垂直偏差進行測量。

      3)穿井梭頭設計制作

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

      8.png

      穿井梭頭示意圖

      4)井口臺架制作安裝

      井口測量完成后,開始安裝槽鋼臺架,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螺栓連接孔,開孔尺寸應與固定電纜的卡具和固定吊裝圓盤的吊裝板孔徑一致。

      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)吊裝卷揚機布置

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

      (b)利用結構梁或柱作為卷揚機、導向滑輪的錨點。

      (c)卷揚機采用帶槽卷筒,安裝時卷揚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,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(見下圖)。

      9.png

      懸掛滑輪的受力橫擔設置示意圖

      (e)索系連接

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

      (f)上水平段電纜頭捆綁

      把吊裝圓盤臨時吊在二層井口上方約0.5m處,將上水平段電纜從電纜盤中拖出,穿入吊裝圓盤后伸出1.2m,采用金屬網套套入電纜頭,與卷揚機吊繩連接。

      (g)吊裝圓盤連接

      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時停下,將主吊繩與吊裝圓盤吊索(千斤繩)用卡環連接,同時將垂直段電纜鋼絲繩通過連接螺栓與吊裝圓盤連接。連接時,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

      吊裝圓盤連接后,組裝穿井梭頭。組裝時,吊裝圓盤2個吊環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,不與其發生摩擦,在穿井時吊環側始終沿著井口長面上升。

      (i)防擺動定位裝置安裝

      電纜在吊裝過程中,由人力將電纜盤上的電纜經水平滾輪拖至一層井口,供卷揚機提升。在二層電氣豎井井口安裝防擺動定位裝置(防晃滾輪),見下圖,可以有效的控制電纜擺動,同時起到了保持電纜垂直吊裝的定位作用。

      10.png

      防擺動定位裝置示意圖

      (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,這時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。主吊卷揚機提升主吊繩及綁有繩上的水平段電纜(見下圖)。

      11.png

      主吊卷揚機提升圖

      (k)吊運上水平段和垂直段電纜

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

      卷揚機互換提升法:

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

      卷揚機分段提升法:

      先由1號主吊卷揚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,由2號、3號卷揚機配合,進行主吊繩換鉤、脫離。在1號卷揚機跑繩滑輪組換鉤時,由2號卷揚機主吊繩承擔吊裝荷載,3號卷揚機提走要脫離的主吊繩,依次按這樣的方式進行每節主吊繩的換鉤、脫離。

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

      在水平跑繩過程中,每次鎖繩必須用三個騎馬式繩夾,水平跑繩每跑完一次,需將主吊繩與錨點鎖緊,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叫停,拆卸穿井梭頭。拆卸時要將該層井口臨時封閉,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,必要時調整與吊裝圓盤連接的螺栓,使其受力均衡。

      (m)吊裝圓盤固定

      當吊裝圓盤吊至所在設備層井口臺架上方60~70mm處時叫停,將吊裝板卡入吊裝圓盤的上頸部。此時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。然后卷揚機松繩、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,通過厚10鋼板固定在吊架上。

      輔助吊裝點與吊裝圓盤中心應在同一垂直線上,二根吊索應帶有緊線器,安裝后長度應一致,并處于受力狀態。輔助吊索安裝(見下圖)。

      12.png

      輔助吊索安裝示意圖

      (o)樓層井口電纜固定

      在吊裝圓盤及其輔助吊索安裝完成后,電纜處于自重垂直狀態下,將每個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行。

      通常采用人力敷設水平段電纜。為減輕勞動強度,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。

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