跨海橋梁電纜敷設(shè)方案設(shè)計(jì)

魏航

摘要：在當(dāng)前電力工程建設(shè)中，不僅需要考慮到建設(shè)的成本和最終效益，而且更要保障工程建設(shè)質(zhì)量。電纜工程作為電氣工程中的重要組成部分，也是整個(gè)工程施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵所在，尤其在跨海橋梁電纜敷設(shè)安裝環(huán)節(jié)，需要按照標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行操作，提高電纜敷設(shè)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，減少安裝問(wèn)題產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：跨海橋梁;電纜敷設(shè);

1 電纜敷設(shè)

（1）電纜安裝位置

跨海橋梁工程電纜線路的敷設(shè)形式多樣， 陸地部分包括了電纜排管、電纜豎井、電纜隧道等常用敷設(shè)方式;橋上部分敷設(shè)方式是首次使用， 電纜敷設(shè)位置有混凝土箱梁內(nèi)、管線橋上及斜拉索橋鋼箱梁3種。

（2）電纜敷設(shè)方式

敷設(shè)電纜的箱梁主要是混凝土箱梁、大橋斜拉索段的鋼板梁和大橋斜拉索段箱梁3種。考慮到感應(yīng)電壓不能超過(guò)規(guī)程要求、改善電纜散熱條件及運(yùn)行維護(hù)方便的因素， 采用水平排列的電纜布置;大橋斜拉索段每隔?4-4.5m有一道鋼板梁， 電纜需穿越鋼板梁， 若采用水平布置會(huì)在鋼板梁的磁閉合回路內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流損耗， 因此改為三角布置;大橋斜拉索段， 箱梁為密閉空間， 散熱條件較差， 因此除進(jìn)口、出口以及穿越鋼板梁的地方采用三角形布置， 其余部位均采用水平布置， 以改善散熱條件。

（3）蛇行敷設(shè)

某跨海大橋電纜全線采用蛇行敷設(shè)， 用以吸收電纜內(nèi)部的熱機(jī)械力， 防止電纜從支架上浮起產(chǎn)生不規(guī)則的熱伸縮滑移現(xiàn)象。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)， 蛇形的波峰與波谷間距取1-1. 5D之間（D為電纜外徑）， 機(jī)械力吸收效果最好。該工程中橋上采用YJLW02 電纜， 外徑D =100. 3 ±2mm， 最終采用蛇形的波峰與波谷間距125mm， 波形節(jié)距6 m。

2 電纜接頭

對(duì)工程中所用電纜接頭從材料、結(jié)構(gòu)到工藝都進(jìn)行了特殊考慮：接頭預(yù)制件采用三元乙丙橡膠材料， 具有優(yōu)良的電氣性能， 且機(jī)械強(qiáng)度中的主要指標(biāo)也遠(yuǎn)高于常規(guī)采用的硅橡膠材料;采用大擴(kuò)徑、全預(yù)制結(jié)構(gòu)， 縮小了接頭尺寸， 同時(shí)附件大部分在工廠制造完成， 減少附件現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量，降低了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)制作接頭質(zhì)量的影響。

（1）防振措施

為了有效防振， 橋上接頭中首次采用灌膠新工藝， 在預(yù)制件外套上封閉的塑料袋， 在其內(nèi)部灌膠， 膠體凝固后包繞在預(yù)制件四周同時(shí)和擠塑銅管之間留有空間， 這樣既達(dá)到防振效果， 又不會(huì)使擠塑銅管縱向移動(dòng)時(shí)拉動(dòng)接頭，

（2）?防止熱機(jī)械力的措施

為減少兩側(cè)電纜的熱機(jī)械力對(duì)接頭區(qū)產(chǎn)生影響， 在接頭兩側(cè)安裝可以吸收600 kg 軸向力的端末夾具， 同時(shí)調(diào)整兩側(cè)支架高度， 使接頭區(qū)與兩側(cè)電纜保持300～500 mm的坡度。

（3）防止絕緣回縮的措施

接頭前進(jìn)行加熱校直， 吸收電纜內(nèi)部一部分熱應(yīng)力， 同時(shí)在屏蔽罩兩端設(shè)計(jì)卡環(huán)， 安裝時(shí)使其嵌入絕緣開槽處， 能夠有效防止絕緣回縮。

3 橋梁伸縮吸收裝置

道路負(fù)荷、溫度變化以及風(fēng)力的持久影響會(huì)使橋梁在伸縮縫處出現(xiàn)折角或伸縮， 如某斜拉索橋縱向最大伸縮量為±480 mm。為了克服由此引起的對(duì)電纜不利的影響， 采用了從日本引起的伸縮吸收裝置（OFFSET），整個(gè)工程中共使用小OFFSET 73套， 安裝在混凝土箱梁伸縮縫處。裝置一側(cè)固定在橋體上，另一側(cè)將電纜呈Ψ形歸攏在伸縮裝置上， 伸縮裝置主要部件是一塊不銹鋼滑板， 上面有三個(gè)可360°旋轉(zhuǎn)的電纜夾具， 當(dāng)橋梁移動(dòng)時(shí)， 它可帶動(dòng)電纜隨橋體縱向伸縮而自由變位。工程中使用大OFFSET 4 套， 分別安裝在兩座斜拉索橋兩側(cè)。與小OFFSET 不同的是， 大OFFSET設(shè)置了可在水平方向和垂直方向均能自由旋轉(zhuǎn)的萬(wàn)向節(jié)， 以適應(yīng)橋體沿垂直或水平方向變化時(shí)的折角影響。當(dāng)伸縮力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，大OFFSET裝置的滑動(dòng)車輪沿軌道運(yùn)動(dòng)， 墊片在不銹鋼滑板上滑動(dòng)， 帶動(dòng)電纜隨橋身縱向伸縮而變位， 達(dá)到保護(hù)電纜的目的。

4 特殊考慮

（1）電纜金屬護(hù)套材質(zhì)的選用

日本對(duì)鋁金屬護(hù)套的孔蝕現(xiàn)象進(jìn)行了研究，認(rèn)為敷設(shè)環(huán)境的pH 值對(duì)鋁金屬護(hù)套的腐蝕和孔蝕有影響。工程前期， 技術(shù)人員對(duì)陸上段進(jìn)行了水質(zhì)檢測(cè)， 結(jié)果顯示pH =7. 49， 容易生成孔蝕現(xiàn)象， 同時(shí)考慮到陸上部分長(zhǎng)期受到海洋氣候及鹽霧的影響， 最終決定采用耐腐蝕性較強(qiáng)的YJQ03型鉛護(hù)套電纜;橋上部分由于車輛頻繁通過(guò)， 振動(dòng)比較嚴(yán)重， 選用YJLW02型鋁護(hù)套電纜， 因?yàn)榕c鉛相比， 鋁的蠕變性和疲勞龜裂性要小的多， 且其機(jī)械強(qiáng)度幾乎是鉛的5倍， 容許應(yīng)變大約是鉛的2倍。

（2）電纜金屬護(hù)套交叉互聯(lián)換位方式

采用金屬護(hù)套交叉互聯(lián)換位的方式以減少金屬護(hù)套感應(yīng)電壓， 某工程全程共分17個(gè)換位段， 每段約2. 2 km。根據(jù)規(guī)程要求， 電纜金屬護(hù)套感應(yīng)電壓應(yīng)小于50 V， 考慮到橋梁敷設(shè)的特殊環(huán)境， 為提高電纜單段敷設(shè)長(zhǎng)度， 減少接頭數(shù)量， 在采取措施并滿足安全要求的前提下， 本工程電纜金屬護(hù)套最高感應(yīng)電壓控制在100 V 以下。

（3）電纜支撐間隔的確定

橋梁的特殊頻率分布， 因橋梁結(jié)構(gòu)及跨度不同而有所差別， 根據(jù)實(shí)測(cè)， 跨距約800 m 的斜拉橋， 振動(dòng)頻率在5～20H z范圍。橋梁支架上的實(shí)現(xiàn)電纜的支托，在電纜自重與重力加速度影響下，會(huì)產(chǎn)生依賴與支撐間距L 的某一頻率f振動(dòng)，為防止電纜與橋梁支架產(chǎn)生共振， 將電纜支撐系統(tǒng)的固有頻率要控制在5～20H z外，斜拉橋部分及與斜拉橋相連接的混凝土橋可采用2m以下的支撐間隔。

（4）電纜夾具

工程中采用鋁合金夾具來(lái)約束電纜自身的伸縮， 分段吸收電纜的熱機(jī)械力。夾具設(shè)計(jì)成導(dǎo)角結(jié)構(gòu)， 用以適應(yīng)電纜索行敷設(shè)的方向， 同時(shí)分為中間夾具（主要用于電纜長(zhǎng)路中， 能吸收300 kg 軸向力）和端末夾具（主要用于接頭區(qū)、offset裝置、進(jìn)出箱梁電纜的兩端， 能吸收600 kg軸向力）2種。

（5）防振

工程中在電纜支座與臥底槽鋼之間放置氯丁橡膠墊塊， 同時(shí)在電纜與夾具之間放置一定厚度的橡膠皮， 用以緩沖橋梁振動(dòng)對(duì)電纜的影響。

（6）防火

考慮到高壓電纜過(guò)橋的特定環(huán)境條件， 難以預(yù)測(cè)隨時(shí)可能發(fā)生的各種外來(lái)熱源或火源引燃電纜的可能性， 以及電纜自身著火時(shí)對(duì)橋梁、行人、車輛的安全考慮等等， 電纜外護(hù)套采用具有延燃特性的PVC 材料， 同時(shí)在部分箱梁間的連接口位置用防火泥進(jìn)行封堵。

5 總結(jié)

跨海橋梁電纜敷設(shè)設(shè)計(jì)方案總體應(yīng)該滿足《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D60-2015》第3.3.6條中關(guān)于“電力線、電纜、管道等的設(shè)置不得侵入公路橋涵凈空界限，不得妨害橋涵交通安全，并不得損害橋涵的構(gòu)造和設(shè)施”的有關(guān)規(guī)定。 跨海橋梁電纜敷設(shè)需要進(jìn)行必要的分析和安全防護(hù)措施，以保證橋梁結(jié)構(gòu)及管線的安全。

參考文獻(xiàn)：

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