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1主讲：何伟斌副总工程师hwbhrh@126.com《建筑业10项新技术》机电安装工程技术广州市机电安装有限公司28超高层高压垂吊式电缆敷设技术演示8--三维动画(吊装_电缆_超高层垂直电缆敷设)_99s(1)概述目前超高层建筑越建越高，用电负荷越来越大，普通电缆、封闭母线槽作为垂直供电干线的局限性越来越突出，需由新的供电干线替代。目前国外一些国家在超高层供电系统中已广泛应用一种特殊结构的电缆——超高层10KV垂吊式电缆，我国在上海环球金融中心的供电系统中首次使用。该种电缆不管有多长多重，都能靠其自身支撑自重，解决了普通电缆在长距离的垂直敷设中容易被自身重量拉伤的问题。与其它供电干线相比，技术优势明显，以其施工快捷，占用空间少，维护成本低、抗震性强、性能稳定之优点，必将为越来越多的使用单位所青睐，应用前景十分广泛。应用工程简述上海环球金融中心建筑高度为492m，地下3层，地上101层，建筑面积为381600㎡，结构形式为钢筋混凝土核心筒，外框钢骨混凝土柱及钢柱。地下2层设置35KV主变电所1座，主楼6F、18F、30F、42F、54F、66F、89F、90F设置10KV副变电所14座。10KV供电干线电缆从地下2层35KV主变电所引出，经EPS1、EPS3、EPS5、EPS7高压电气竖井引至各副变电所。除66F10KV供电干线电缆为3X300mm2外，其余均为3X400mm2。至90F副变电所的10KV供电干线电缆总长708米，垂直段长405米，总重14吨，垂直段重8吨，为最长最重的一根。该工程的单根电缆长度、垂直段长度、总重、垂直段重量、电缆截面创造了中外建筑史在高层建筑领域中的五个之最。(2)10KV高压垂吊式电缆结电缆由上水平敷设段、垂直敷设段、下水平敷设段组成。其结构为：电缆在垂直敷设段带有3根钢丝绳，并配吊装圆盘（见下图〕，钢丝绳用扇形塑料包覆，并与三根电缆芯绞合，水平敷设段电缆不带钢丝绳。图1WDZA-YJY-3×400低烟无卤10kV高压垂吊式交联电缆结构图(3)电缆特性电缆中选用的任意钢丝绳两根的最小破断力总和都大于4倍电缆垂吊部分的重力，保证了电缆的吊装安全；为了电缆吊装敷设时垂直部分减少来自钢丝的侧压力，选用扇形塑料包覆柔性钢丝绳，填充在电缆的外围空隙，使得扇形弧面与电缆表面紧密接触，这样电缆受到钢丝绳的侧压力，会均匀分散在电缆的表面，不会出现压力集中。(4)电缆专用吊具--吊装圆盘加工吊装圆盘为整个吊装电缆的核心部件（见下图〕。由吊环、吊具本体、连接螺栓（钢丝绳拉索锚具）和钢板卡具组成，安装于电缆垂直段的前端其作用是在电缆敷设时承担吊具的功能并在电缆敷设到位后承载垂直段电缆的全部重量。电缆承重钢丝绳与吊具连接采用锌铜合金浇铸工艺。吊装圆盘(4)电缆专用吊具--吊装圆盘加工专用吊具简称吊装圆盘，安装于电缆带吊装钢丝绳段的前端（带吊装钢丝绳段为电缆中间垂直敷设段，两头为不带吊装钢丝绳的为水平敷设段，吊装圆盘与吊装板卡具配套安装固定在EPS电气井口槽钢台架上，起电缆垂直自承重的作用。材料：45锻件4-吊装孔均布3-孔均布技术要求：、吊具本体上端四个吊装孔，两个备用，均为圆弧倒角。2、表面发黑处理。4-圆弧槽深3吊具可分为吊具及吊具附件两部分，吊具由吊环、吊具本体、连接螺栓（钢丝绳拉索锚具）三个部件组成，吊具附件由吊装板、抱箍两部分组成。吊具本体吊环吊装联接螺栓吊装板平垫弹垫并帽钢丝绳连接锚具钢丝绳浇铸体619+钢丝绳销轴此处电焊吊具结构示意图(4)电缆专用吊具--吊装圆盘加工电缆在出厂前，每根电缆头端的3根钢丝绳头拆弯后分别浇铸在吊装圆盘(专用吊具)的下方连接螺栓的锚杯上，在电缆装盘时，把3个锚杯钢丝绳浇铸体与吊装圆盘分离，吊装圆盘单独装箱运输，待电缆吊装敷设时，再把吊装圆盘与3个钢丝绳浇铸锚杯安装成一体。解开连接在电缆绳的锌铜浇注锚具的包装浇注锚具与调节螺栓连接(4)电缆专用吊具--吊装圆盘加工(5)电缆吊装工艺流程①井口测量→②穿引梭头设计制作→③吊装工艺选择起重设备选择起重设备布置→④通讯设备布置→⑤电气井内照明布置→⑥电缆盘架设→⑦吊装过程控制→⑧吊装圆盘安装→⑨辅助吊具安装→⑩辅助卡具安装→11检验试验→12防火封堵(6)井口测量在电气竖井具备安装条件后，对每个井口的尺寸及中心垂直偏差进行测量。采用吊线锤的测量方法，以图表形式作好测量记录。对宽面尺寸在270～280mm的井口或中心偏差大于30mm的井口应进行标识，在吊装圆盘过井口时为重点观察对象。(7)穿引梭头设计制作电气竖井口尺寸为300×1200，吊装圆盘的直径为270mm，加上两侧吊环穿直径28mm的钢丝绳，在吊环部位的尺寸变为326mm，大于井口宽300mm。未穿吊索的吊装圆盘•穿吊索的吊装圆盘•穿井梭头•穿井梭头穿井1•穿井梭头穿井2(7)穿引梭头设计制作这样吊装圆盘就不能以任意姿势过井，如不扶住吊装圆盘，电缆拧劲或摆动就会使吊装圆盘转动从而碰到钢梁，卡在井口上。如发生卡井叫停不及时，将会造成电缆受损甚至报废。为此设计穿井梭头。(7)穿引梭头设计制作穿井梭头由尺寸相同的两块组成，在现场采用联接板连接，组装方便，拆卸快捷。穿井梭头三维效果图：(8)电气竖井口台架制作安装：在井口测量完成后，开始安装槽钢台架，选用10#槽钢制作，采用焊接连接。(9)吊装设备布置：在57F、91F井口处设置高1.2m的钢桁架，横置3根114×2000mm壁厚22mm无缝钢管作为悬挂滑轮的受力横担。卷扬机布置在同一井道最高设备层上或以上楼层在卷扬机布置完成后，穿绕滑轮组跑绳，并在电气竖井内放主吊绳。主吊绳可通过辅吊卷扬机从设备操作层放下，或由辅吊卷扬机从一层向上提升，与主吊卷扬机滑轮组连接，构成主吊绳索系。悬挂滑轮示意图(10)通讯设备布置：架设专用通讯线路，在电气竖井内每一层备有电话接口。每台卷扬机配一部电话，操作手必须佩戴耳机，放盘区配一部电话。跑井人员每人一部随身电话。指挥人、主吊操作人、放盘区负责人还必须配备对讲机。(11)电气竖井内照明：电气竖井内光线弱，因此要设置临时照明，每层电气竖井内安装一套36V60W的普通灯具。(12)电缆盘架设：•电缆盘架设在一层电气竖井附近，电缆盘至井口应设有缓冲区和下水平段电缆脱盘后的摆放区，面积大约30~40㎡。•架设电缆盘的起重设备通常从施工现场在用的塔吊、汽车吊、履带吊等起重设备中选择。上海环球金融中心工程选用M900D型塔吊架设电缆盘。•上海环球金融中心工程高压垂吊式电缆最重为14吨，电缆盘外径为3150㎜，电缆盘支架设计为龙门支架•上海环球金融中心工程选用M900D型塔吊架设电缆盘•电缆盘架设图放盘区(13)吊装过程控制每根电缆分三段敷设，先进行设备层水平段和竖井垂直段电缆敷设，后进行一层竖井口至主变电所水平段电缆敷设。在电气竖井内敷设时，需分别梱绑水平段电缆头和垂直段吊装圆盘，在辅助卷扬机提起整个水平段后，由主吊卷扬机通过吊装圆盘吊运水平段和垂直段的电缆。①上水平段电缆头捆绑选用有垂直受力锁紧特性的活套型网套，同时为确保吊装安全可靠，设一根直径12.5mm保险附绳。电缆头穿入吊装圆盘水平段电缆头捆绑示意图•连接后的吊装圆盘•穿井梭头组装•组装后的穿井梭头(13)吊装过程控制②吊装圆盘连接当上水平段电缆全部吊起，将主吊绳与吊装圆盘连接，同时将垂直段电缆钢丝绳与吊装圆盘连接。③组装穿井梭头当吊装圆盘连接后，组装穿井梭头。组装时，吊装圆盘2个吊环必须保持在穿井梭头侧面的正中，以保证高压垂吊式电缆在千斤绳的夹角空间内，不与其发生摩擦，在穿并时吊环侧始终沿着井口长面上升•电缆波动曲线图•防晃滚轮安装图(13)吊装过程控制④防摆动定位装置安装在吊装过程中，在电气竖井井口安装防摆动定位装置，可以有效的控制电缆摆动，同时起到了保持电缆垂直吊装的定位作用。防摆动定位装置安装在2F电气竖井口的槽钢台架上•上水平段捆绑示意图⑤上水平段电缆捆绑主吊绳已受力，上水平段电缆处于松弛状态将上水平段电缆与主吊绳拼扰，并用绑扎带捆绑，应由下而上每隔2米捆绑，直至绑到电缆头。(13)吊装过程控制⑥吊运上水平段和垂直段电缆(90F)采用互换提升或分段提升技术，通过多台卷扬机吊运自下而上垂直敷设电缆。吊装过程图(13)吊装过程控制•拆卸穿井梭头⑦拆卸穿井梭头当穿井梭头穿至所在设备层的下一层时拆卸穿井梭头。拆卸前必须将该层井口临时封闭，以防坠物。拆卸完后，应检查复测吊装电缆3根钢丝绳的受力情况，必要时调整与吊装圆盘连接的螺栓，使其受力均匀。(13)吊装过程控制•吊装板就位•吊装圆盘安装在电气竖井槽钢台架上•吊装板固定(14)吊装圆盘固定当吊装圆盘吊至所在设备层井口高出台架70～80mm时叫停，将吊装板卡进吊装圆盘上颈部。用螺栓将吊装圆盘固定在槽钢台架上。•辅助吊索安装示意图(15)辅助吊索安装吊装圆盘在槽钢台架上固定后，还要对其辅助吊挂，目的是使电缆固定更为安全可靠，起到了加强保护作用。辅助吊点设在所在设备层的上一层，吊架通常选用14#槽钢，用M12×60螺栓与槽钢台架连接固定。吊索选用Ф20mm钢丝绳。辅助吊装点与吊装圆盘中心应在同一垂直线上，二根吊索应带有紧线器，安装后长度应一致，并处于受力状态。•楼层井口电缆固定(16)楼层井口电缆固定：在吊装圆盘及其辅助吊索安装完成后，电缆处于自重垂直状态下，将每个楼层井口的电缆用抱箍固定在槽钢台架上。电缆与抱箍之间应垫橡胶板，以免挤伤电缆。(17)水平段电缆敷设通常采用人力敷设水平段电缆。在桥架水平段每隔2米设置一组滚轮。(18)电缆试验和接续高压垂吊式电缆安装固定后，应作电缆实验，试验合格制作电缆头，通常采用10KV交联热缩型电缆终端头制作工艺，电缆头制作完成后，再次做电缆试验。(19)楼层井口防火封堵在高压垂吊式电缆敷设完成后应进行防火封堵。•楼层井口电缆防火封堵图(20)点评①工期分析高层垂吊式电缆在电气竖井内安装，依靠其钢丝绳和吊具承载自重，施工快捷，效率高。以在30层电气竖井内高压电缆敷设为例，采用高压垂吊式电缆，井道内电缆施工7天，如用普通电缆，井道内电缆施工12天，由此可知提前4天完工，工期缩短了42%。②质量分析◆由于高压垂吊式电缆本身带有钢丝绳，因此不易拉伤，施工质量得到保证。所有敷设后的高压垂吊式电缆外表无破损，试验合格。◆不管电气竖井内起吊高度有多高，不受电缆长度限制，所有电缆都为整根电缆，避免了由于中间接头所带来的质量问题，保证了供电系统的运行可靠。◆所有电缆都能整根吊装，避免了由于中间接头所带来的质量问题，保证了供电系统的运行可靠。③成本分析由于此前国内没有生产厂家生产高压垂吊式电缆，业主要求从国外进口。通过我们提供资料，参与设计和研制，由电缆厂生产了该种电缆，并为业主所接受，极大的降低了工程成本，见表11.3。表11.3国内外电缆价格对比分析电缆规格（mm2）工程量（米）国外国内节约（元）单价（元）合价（元）单价（元）合价（元）3×40040833833.4015651772.202123.168668862.286982909.923×3001024327133495041676.341716572.161632931.84合计节约：8615841.26元另外国外进口电缆需设中间接头，附加附件费用211309.22元。因此共计节约了8827150.98元。35