建筑强电竖井内电气设备安装与施工技术研究分析

2022-11-08王少辉

中国建筑金属结构 2022年10期

王少辉

0 引言

国内建筑项目中，强电竖井电气设备负责保障电力输送，依托于设备合理布局安设，把电能传送给各个楼层与电梯，确保人们稳定用电。鉴于强电竖井的重要性，相关安装技术与质量保障已经受到行业内公司的重视，通过强化对施工质量及其安装效果的管控，提高现场工人的技术能力，保障电气设备布局准确、运行稳定，达到建筑功能性的要求标准。在强电竖井部分的建设中，安装电气设备是比较关键的环节，其关系到建筑物正式投入运行后的供电问题，与居民日常生活有直接联系。因而在项目建设期间，相关方应当关注安装此部分的电气设备，强化相应的检测处理，保障安装结果符合设计标准，维护用电安全、稳定。

1 建筑项目强电竖井施工普遍存在的问题

首先，在工程施工设计期间，由于受整体建筑布局的限制以及建设方对公共面积比例的控制，强电竖井设计尺寸通常不大，造成其内部电气设备可用空间紧张，尤其高层建筑，造成对竖井内电气设备布局合理性以及施工工序搭接的要求更高，施工时难度加大，同时影响了设备投入使用后日常运维管理工作的效率。其次，在电力系统深化设计的环节中，对于高低压配电系统，深化设计往往处于结构砌体完成后，这种情况下容易导致原预埋孔位的位置和尺寸以及预留供电局配电箱的尺寸不符合要求，需要对电气竖井进行重新排列。再次，电缆施工时未考虑布放次序，导致最终电缆敷设完毕后交叉、杂乱现象明显，不利于后期电缆检修。然后，桥架内电线电缆数量多，部分导线与电缆间防火封堵存在不严密的情况，影响防火性能。最后，竖井内配电箱及桥架等金属件经常出现联结不到位、保护接地缺失等情况，影响正常安全用电。

2 建筑强电竖井中电气设备安装施工

某高层项目的建筑总面积为3.2×10m，单体高度是86.5m。电源电压设定是380V/220V，其中电源是由变电所引入，并设置高低压配电室。低压配电出线利用电缆母线槽，顺着竖井给各层供电。本工程的防雷防火均是一级。

2.1 安装准备

其一，预留孔洞。利用目前较成熟的BIM 建模技术，将竖井规格、桥架及其配件标高尺寸与走向、配电箱尺寸等，以1∶1等比例绘制于三维建模，发现电气设备位置交叉冲突，应及时调整，以便后期电气竖井内电气设备正确安装。

其二，预埋管路。按照前期管路BIM 建模结果，以及落实配电箱实际规格、安装位置，需预埋的电气导管考虑走向合理布局以及减少交叉原则，排列整齐后埋设于配电箱及其桥架的正上方，保证管道后期顺直接入桥架与配电箱。

2.2 安装母线槽

布设封闭式母线槽（如图1 所示）前，安装人员应借助钢卷尺，根据原定的安装位置，在最顶层测量母线槽位置，弹出边界线。根据确定的边界线，通过水平尺与角尺精细调整楼板槽钢方位并固定，而后顺着槽钢的内侧，设置下层的垂线，逐层检查每层竖井母线槽安装空间。确认无误后，逐层安装母线槽楼板槽钢以及侧墙支架，封闭式母线槽垂直安装沿墙处，应做固定支架，每段母线槽固定支架不得少于一处，过楼板处应加装防震装置。

图1 封闭式母线槽安装连接图

现场固定母线槽中，安装人员必须保证相邻壳体垂直间距相同，保持均匀布局，并且相邻母线和壳体要实现“同心”，偏差不能超过5mm。安装母线槽中，施工人员可通过扭力扳手把螺栓拧上，确保力矩达标，力矩值需与螺栓直径相符（详见“建筑电气工程施工质量验收规范GB50303-2015 附录E”）。母线槽安装完成后，垂直度偏差不宜大于1.5‰，全厂最大偏差不宜大于20mm。

母线槽安装前每段母线的绝缘电阻应检测合格，绝缘电阻值不应小于20MΩ。母线槽段与段的连接口不得设置于穿越楼板部位，应高于楼板面650mm 以上。

2.3 安装桥架

按照“先干线、后支线”思路，确认初始和终止的位置，准确弹出控制线。根据控制线位置设置桥架支吊架，成排桥架支架考虑采用共架，根据桥架规格、数量以及架体与附件的荷载参数，经计算采用L40×4 角钢或5#～10#槽钢，保证整体结构能达到设定荷载标准。支吊架大样确定后，对支、吊架的安装位置弹线定位，支架间距不得大于2m，每隔3～5 层设置承重支架，以保障稳定性。

桥架安装时，同样采取从下到上依次连接的方法，桥架的接口应顺直，连接可采用内连接，接缝处应紧密平直，连接板两端不少于2 个有防松螺帽的连接固定螺栓，螺母置于线槽外侧。桥架交叉、转弯连接时，应采用三通、四通或弯通等专用配件进行连接。非镀锌桥架以及镀锌桥架配件连接部位应采用不小于4mm导线进行跨接地，每层竖井内桥架均需与竖井等电位接地扁钢可靠联结。

线、缆敷设完毕后，应及时盖好桥架的盖板，盖完的桥架应达到：盖板齐全、锁扣压紧、表面平整、防护层完整。安装完成后桥架垂直允许偏差为其长度的2‰，且全长允许偏差为20mm。

2.4 安装配电箱

配电箱安装前，施工人员要根据BIM 建模以及深化设计图重点复核竖井内配电箱安装高度、尺寸、开启方式以及操作空间等因素，预留空间满足安全距离及检修空间要求，相应的配电箱安装与接地现场如图2 所示。确认无误后，根据配电箱安装底部标高弹线，确保同一电井内配电箱沿墙整齐排列，箱体下沿标高一致，相邻配电箱水平偏差不得大于2mm，配电箱垂直度不大于1mm/m。

图2 强电竖井内配电箱安装与接地

强电竖井内明挂配电箱主要运用金属膨胀螺栓进行固定，落地安装的配电柜采用10#槽钢做支架，配电箱固定应牢固、方正。

接入配电箱的电线明导管，施工人员需确认孔与管一一对应，管口应通过敲落孔垂直进入箱内5mm，做到一管一孔，管径与敲落孔尺寸应匹配，相差太大的应补平，油漆剥落的应补刷。接入配电箱的桥架，施工人员需确认开孔部位，开孔不得使用氧-乙炔割，切口应整齐。导管与桥架应采用接地线与配电箱接地端子板可靠连接。

导线连接配电箱接线端子部分，如为单股铜制以及铝制的芯线，其截面积不足10mm，允许和设备直接相连；如为多股铜线，截面积不足2.5mm，应当在拧紧搪锡处理后，才能依次连接；但对于截面积超过2.5mm的部分，应采用接续端子搪锡后，与设备端子相连。配电箱内导线应接线整齐、回路清晰、标识清楚。

配电箱底部应使用无机防火隔板在配电箱底部铺垫封堵，最后采用有机防火堵料对配电箱底部进行包裹封堵，并高出配电箱底部50mm 做成规则状。

2.5 安装电缆

强电竖井内电缆规格偏大，不乏安装4×240mm+1×120mm规格的电缆，敷设电缆前需根据电缆规格数量、走向、电缆起始终端位置进行合理的布置，确保电缆顺直、避免交叉。

电缆采购前，应根据电缆的走向、末端配电箱的安装位置、楼层标高、箱体尺寸，以及考虑适量的弯曲及备用长度（通常按1%考虑），做好实地测量。电缆施工前，施工人员应仔细核对规格型号，确认外观完好情况下，用500V 摇表对电缆进行摇测，绝缘电阻应大于0.5MΩ，电缆摇测完应将芯线分别对地放电。

敷设电缆时设在顶层的转角滑轮作用十分重要，选用时应注意：该滑轮承受最大重力必须是电缆自重2 倍，且应留有充足的承力余地。电缆敷设时要专人指挥，拐弯处以最大允许弯曲半径为准，弯曲两端均用电缆卡固定，电缆布放遵循由高到低，由大到小原则，敷设速度应适当，防止电缆划伤和拉伤。每放一根，固定一根，固定顺序为由上而下，采用尼龙绳固定于桥架内横担，间距1m 以内，每20m 用金属电缆卡作加强固定。电缆敷设及防火封堵如图4 所示。

图4 强电竖井桥架内电缆敷设及防火封堵

布放完毕后用1kV 摇表对电缆重新进行检测，合格后方能进行电缆头的制作，电缆头制作好后即可与空气开关等器具进行连接，连接要牢固紧密。电缆通电前要进行绝缘检测，记录测量数值并作为技术资料。最后在首尾段、转角以及每隔50m部位挂设电缆牌。

预分支电缆安装方法同上，需要注意的是预分支支线电缆的长度以及分支部位需在竖井内桥架及配电箱安装完成后，由厂家配合实地测量确定，避免出现安装时电缆分支部位与长度不符的情况。同时预分支支线电缆生产出厂时一般为与主干电缆捆绑状态，现场布设时应待预分支主干电缆完成敷设、固定后，解除分支电缆绑扎，沿桥架敷设至末端配电箱进线端。

2.6 敷设接地线

接地干线引接自基础接地体，采用40×4 热镀锌扁钢沿强电竖井引上至顶层，同时每三层与竖井楼板钢筋作等电位联结。接地干线支架根据实际安装位置，采用独立敷设或与相邻桥架采用同一支架，支持点间距不超过1.5m。扁钢间搭接长度为100mm，可采用焊接或螺栓连接方式，焊接时应三面施焊，焊后对焊接部位打磨，涂刷防锈漆；螺栓连接时两螺栓中心距为60mm，螺栓距边20mm，螺母端需配备齐全垫片与弹簧垫片。

强电竖井每层均需设置局部等电位，利用结构底筋点焊形成600×600 的等电位网格，采用扁钢与LEB 端子箱（距地300mm）联结。同时沿电气竖井内明敷设一圈40×4热镀锌扁钢，过门处应煨平弯埋到地面下，并与LEB 端子箱联结，形成严密、美观的局部接地体。同时延长周圈40×4 热镀锌扁钢至配电箱、桥架等金属构筑物实际安装位置，采用接地线联结，保证强电竖井内所有金属件均设有可靠的保护接地（如图3 所示）。

图3 地面提升法、楼顶放下法敷设电缆示意图

2.7 强电竖井防火封堵

强电竖井作为建筑物配电系统的关键载体，穿越楼板处普遍存在同一部位贯穿式设计情况，发生电气火灾时火势容易迅速蔓延至其他楼层，因而竖井防火封堵一直是消防验收的重点区域。

对于桥架与母线槽穿楼板孔洞的防火封堵（如图5 所示），采用防火板+防火堵料相结合的方法。首先根据孔洞的大小裁剪防火板，防火板裁剪应大于洞口周围 8cm，然后用膨胀螺栓固定在洞口下面楼板上，固定的膨胀螺栓应牢固、结实。而后还需在防火板和桥架、电缆之间的缝隙填入柔性有机防火堵料，桥架内剩余空间依次填入防火包，采用柔性有机防火堵料填满缝隙，最后在楼板上侧安装防火板、填塞柔性有机防火涂料，表面防火堵料应收口平整美观。

图5 楼板防火封堵示意图

3 强电竖井中电气设备的安装管控思路

3.1 保证设计质量

电气设备安装效果影响着建筑物的功能性，关系到设备自身的运行状态，假设此部分的设计存在漏洞，有可能引发返工，不利于发挥电气设备的作用。所以，实际安装作业中，相关人员需保障设计准确性与系统化，重视图纸会审以及建议反馈，尽可能提早发现设计缺陷，控制由于设计变更导致的安装项目延期、增加开发投入。另外，测量人员需按照图纸核对预留预埋地位内的准确性。

3.2 注重过程监管

在建筑强电竖井中，电气设备和线缆施工质量和所有支架、线缆接头等均有联系，其中某个安装节点出现异常，均会反映在电气设备与线路上。所以，在电气设备施工期间，需采取全程监管的工作模式，保证所有安装环节、操作节点均符合施工标准。

3.3 强化人料机管理

首先，人员方面。现场开工前要组织岗前培训，明确梳理重难点，确保入场人员掌握建设程序，掌握安装施工中的各项技术手段。其次，材料方面。安装作业前期，全部施工材料都要通过检查，保障所有材料均满足安装需要。同时，所有入场材料均应配备相应的生产证明，保证其品质达到投入应用的标准。最后，机械设备方面。待材料与人员均符合要求标准后，相关方需落实运维管控设备的工作，保证所有机械都能正常使用，防止由于机械工具发生异常，耽误安装进度，影响安装效果。同时，在安装作业中，施工人员需要选定便于操作的位置，并注重设备养护，保障设备可以稳定运转，安装过程能有序推进。