淺析水泥工程中電纜橋架的設(shè)計(jì)選型

張煜，李金海，劉森

在水泥工程中，電纜橋架是一類必不可少的材料，電纜材料的規(guī)格、類型、材質(zhì)等多有不同，需根據(jù)實(shí)際情況，確定電纜橋架的技術(shù)參數(shù)和使用要求，規(guī)范招標(biāo)內(nèi)容。

1 電纜橋架結(jié)構(gòu)形式、材質(zhì)及使用要求

水泥工程中應(yīng)用的電纜橋架，按照結(jié)構(gòu)形式分為電纜托盤（又可細(xì)分為有孔托盤、無(wú)孔托盤和組裝式托盤）、梯級(jí)電纜橋架、槽式電纜橋架及網(wǎng)格式電纜橋架，不同類型的電纜橋架如圖1所示；按照材質(zhì)分為鋼制、鋁合金制、玻璃鋼電纜橋架；按照電纜橋架表面處理方式分為熱鍍鋅、熱浸鋅、VCI雙金屬涂層、彩色涂層鋼板、粉末噴涂等電纜橋架；按照防火需求分為防火橋架與普通橋架。

圖1 不同類型的電纜橋架（按結(jié)構(gòu)形式分類）

在實(shí)際水泥工程項(xiàng)目中，應(yīng)根據(jù)不同的項(xiàng)目環(huán)境，選擇不同的電纜橋架形式，以滿足工程和設(shè)計(jì)需要。如在腐蝕嚴(yán)重的環(huán)境中（高溫高濕），應(yīng)采用熱浸鋅防腐工藝的電纜橋架；在需屏蔽電氣干擾的環(huán)境中，應(yīng)選用槽式電纜橋架（帶蓋）；在容易積灰和其他需遮蓋的環(huán)境或戶外場(chǎng)所，宜增加蓋板；在高溫、腐蝕性液體或有油的濺落等需防護(hù)場(chǎng)所，宜選擇有孔托盤；在要求防火、使用金屬橋架的環(huán)境中，應(yīng)對(duì)橋架及附件表面施加防火涂層。

2 電纜橋架布置設(shè)計(jì)要點(diǎn)及容積率計(jì)算

根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目需要，選擇合適類型的電纜橋架后，即可開始在車間內(nèi)布置橋架，電纜橋架布置設(shè)計(jì)要點(diǎn)及容積率計(jì)算如下文所述。

2.1 電纜橋架布置設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）同側(cè)布置多層橋架時(shí)，應(yīng)按電壓等級(jí)從高到低的電力電纜、從強(qiáng)電至弱電的控制電纜、信號(hào)電纜、通訊電纜由上而下的順序排列。

（2）同一重要回路的工作與備用電源電纜，應(yīng)布置在不同層的橋架上。

（3）若電力電纜與弱電電纜布置在同一層橋架中，應(yīng)采用隔板分隔。

（4）電纜橋架在穿過(guò)防火墻或防火樓板時(shí)，應(yīng)采取防火封堵措施。一般可以采取膨脹型防火泡沫、防火泥、膨脹型防火塊等滿足防火要求。

（5）電纜橋架不宜敷設(shè)在氣體管道和熱力管道的上方及液體管道的下方。

（6）當(dāng)沿橋架全線單獨(dú)敷設(shè)接地干線且接地干線采用扁鋼時(shí)，室內(nèi)敷設(shè)截面應(yīng)≮60mm2，室外敷設(shè)截面應(yīng)≮100mm2。同時(shí)還應(yīng)注意，在T/CECS 31-2017《鋼制電纜橋架工程技術(shù)規(guī)程》中，取消了2006版規(guī)范中利用橋架系統(tǒng)構(gòu)成接地干線的內(nèi)容，因?yàn)榇藘?nèi)容與GB/T 50065-2011《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)規(guī)范》中“正常使用中承受機(jī)械應(yīng)力的結(jié)構(gòu)部分不應(yīng)作為PE或保護(hù)聯(lián)結(jié)導(dǎo)體”相沖突，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)引起重視。

2.2 橋架容積率分析與工程計(jì)算

在工程設(shè)計(jì)中，橋架電纜容積率是一個(gè)重要的參數(shù)。若容積率過(guò)高，則會(huì)出現(xiàn)散熱效果不佳、蓋板無(wú)法扣緊、后期無(wú)法增加電纜等問(wèn)題。

在GB 50054-2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》中，規(guī)定電纜總截面積與托盤和梯架橫斷面積之比，電力電纜≯40%，控制電纜≯50%。在GB 51348-2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中，相關(guān)規(guī)定與《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》近似，但還要求槽盒內(nèi)電纜根數(shù)≯30根。在T/CECS 31-2017《鋼制電纜橋架工程技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定，動(dòng)力、照明電纜≯50%，弱電及控制電纜≯70%，且宜預(yù)留10%～25%的擴(kuò)展余量。

以工程經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，橋架容積率一般應(yīng)按電力電纜≯40%，控制電纜≯50%來(lái)設(shè)計(jì)，同時(shí)預(yù)留10%～25%的擴(kuò)展余量。橋架容積率F的計(jì)算一般有以下兩種方法：

（1）所有電纜的總截面積之和與橋架的截面積之比即為橋架容積率

式中：

W——橋架的寬度

H——橋架的高度

Si——電纜i的截面積

（2）所有同層電纜的外徑之和與橋架寬度之比即為橋架容積率

式中：

Di——電纜i的外徑

按照規(guī)范要求，一般預(yù)留10%～25%的擴(kuò)展余量，因此采用此兩種方法計(jì)算時(shí)，還應(yīng)加上余度系數(shù)。

式中：

K——余度系數(shù)，按1.1～1.25取值

在具體項(xiàng)目中，應(yīng)根據(jù)橋架內(nèi)電纜敷設(shè)的情況，合理選擇計(jì)算方法，否則會(huì)出現(xiàn)容積率計(jì)算值與實(shí)際情況偏差較大的問(wèn)題。如，根據(jù)電纜類型選取適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法：當(dāng)電纜只允許單層敷設(shè)且橋架用于敷設(shè)較大截面的動(dòng)力電纜時(shí)，應(yīng)采用式（4）；當(dāng)電纜允許多層敷設(shè)且橋架用于敷設(shè)控制電纜及信號(hào)電纜時(shí)，應(yīng)采用式（3）。

2.3 電纜最小允許彎曲半徑對(duì)橋架選擇的影響

在水泥工程中，無(wú)論電纜在橋架內(nèi)的任何彎曲部位，均應(yīng)滿足電纜彎曲半徑的要求。在GB 50303-2015《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中，電纜最小允許彎曲半徑的規(guī)定見表1。GB 50217-2018《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，自容式鉛包充油電纜的最小允許彎曲半徑，可按電纜外徑的20倍計(jì)算。在GB/T 12706-2020《額定電壓1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）擠包絕緣電力電纜及附件第1部分：額定電壓1kV（Um=1.2kV）和3kV（Um=3.6kV）電纜》中，電纜最小允許彎曲半徑規(guī)定見表2。而在GB 51348-2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中，電纜最小允許彎曲半徑規(guī)定見表3。

表1 GB 50303-2015電纜最小允許彎曲半徑的規(guī)定*

表2 GB/T 12706-2020電纜最小允許彎曲半徑的規(guī)定*

從表1～表3可以看出，不同規(guī)范對(duì)于電纜最小允許彎曲半徑的規(guī)定不完全相同。綜合基本規(guī)范中的規(guī)定，我們認(rèn)為，對(duì)于水泥工程中的電纜，在橋架中敷設(shè)時(shí)，可考慮電纜最小允許彎曲半徑按照無(wú)鎧裝動(dòng)力電纜15D、有鎧裝動(dòng)力電纜12D；無(wú)鎧裝控制電纜6D、有鎧裝控制電纜12D，校驗(yàn)橋架彎通處是否滿足電纜要求。多個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用證明，以上最小允許彎曲半徑可以滿足實(shí)際工程需求。

表3 GB 51348-2019電纜最小允許彎曲半徑的規(guī)定*

3 電纜橋架技術(shù)參數(shù)的相關(guān)要求

項(xiàng)目電纜橋架需滿足GB 50217-2018《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50054-2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》、QB/T 1453-2003《電纜橋架》、T/CECS 31-2017《鋼制電纜橋架工程技術(shù)規(guī)程》、GB/T 21762-2008《電纜管理電纜托盤系統(tǒng)和電纜梯架系統(tǒng)》、GB/T 23639-2017《節(jié)能耐腐蝕鋼制電纜橋架》、GB 29415-2013《耐火電纜槽盒》、JB/T 10216-2017《電控配電用電纜橋架》、JG/T 491-2016《建筑用網(wǎng)格式金屬橋架》、GB 50303-2015《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》等國(guó)家規(guī)范要求，如果項(xiàng)目在海外地區(qū)實(shí)施（如美國(guó)等），則還應(yīng)滿足NFPA 70-2014《美國(guó)國(guó)家電氣規(guī)程》、NEMA VE1-2002《金屬電纜橋架系統(tǒng)規(guī)范》等規(guī)范的相關(guān)要求。

在電纜橋架的技術(shù)參數(shù)中，其厚度要求是很重要的一項(xiàng)指標(biāo)，在JB/T 10216-2017《電控配電用電纜橋架》和T/CECS 31-2017《鋼制電纜橋架工程技術(shù)規(guī)程》中均有相關(guān)的規(guī)定，兩個(gè)規(guī)范中對(duì)電纜橋架的厚度要求略有不同，項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用時(shí)需綜合兩個(gè)規(guī)范中的要求。對(duì)于普通電纜橋架的板材來(lái)說(shuō)，其最小允許厚度可以統(tǒng)一為：

（1）150mm＜橋架寬度≤300mm時(shí)，槽體厚度選擇≮1.2mm，蓋板厚度選擇≮1.0mm。

（2）300mm＜橋架寬度≤500mm時(shí)，槽體厚度選擇≮1.5mm，蓋板厚度選擇≮1.5mm。

（3）500mm＜橋架寬度＜～800mm時(shí)，槽體厚度選擇≮2.0mm，蓋板厚度選擇2.0mm。

若項(xiàng)目環(huán)境為高溫、高濕條件，必須要求電纜橋架輔件（如托臂、彎通等）的防腐處理與電纜橋架主體結(jié)構(gòu)保持一致，且電纜橋架及其輔件的表面防護(hù)層需經(jīng)48h耐鹽霧檢驗(yàn)，同時(shí)應(yīng)按T/CECS 31-2017《鋼制電纜橋架工程技術(shù)規(guī)程》規(guī)定中4.5節(jié)要求，選擇適宜的防腐處理方式。

4 結(jié)語(yǔ)

電纜橋架的選型和設(shè)計(jì)是水泥工程項(xiàng)目電氣專業(yè)工作中的重要一環(huán)。在實(shí)際項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)者應(yīng)從項(xiàng)目環(huán)境條件、合同技術(shù)要求、國(guó)家相關(guān)規(guī)范等方面，綜合考慮橋架的類型、防腐形式、材質(zhì)等，還要在設(shè)計(jì)中合理考慮電纜橋架的安裝方式、安裝位置、橋架容積率與電纜最小允許彎曲半徑要求，確保設(shè)計(jì)出滿足項(xiàng)目要求、符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的橋架結(jié)構(gòu)形式。