跨海桥梁电缆敷设方案设计

摘要：在当前电力工程建设中，不仅需要考虑到建设的成本和最终效益，而且更要保障工程建设质量。电缆工程作为电气工程中的重要組成部分，也是整个工程施工质量控制的关键所在，尤其在跨海桥梁电缆敷设安装环节，需要按照标准流程进行操作，提高电缆敷设的准确性和科学性，减少安装问题产生。

关键词：跨海桥梁;电缆敷设;

1 电缆敷设

（1）电缆安装位置

跨海桥梁工程电缆线路的敷设形式多样， 陆地部分包括了电缆排管、电缆竖井、电缆隧道等常用敷设方式;桥上部分敷设方式是首次使用， 电缆敷设位置有混凝土箱梁内、管线桥上及斜拉索桥钢箱梁3种。

（2）电缆敷设方式

敷设电缆的箱梁主要是混凝土箱梁、大桥斜拉索段的钢板梁和大桥斜拉索段箱梁3种。考虑到感应电压不能超过规程要求、改善电缆散热条件及运行维护方便的因素， 采用水平排列的电缆布置;大桥斜拉索段每隔 4-4.5m有一道钢板梁， 电缆需穿越钢板梁， 若采用水平布置会在钢板梁的磁闭合回路内产生环流损耗， 因此改为三角布置;大桥斜拉索段， 箱梁为密闭空间， 散热条件较差， 因此除进口、出口以及穿越钢板梁的地方采用三角形布置， 其余部位均采用水平布置， 以改善散热条件。

（3）蛇行敷设

某跨海大桥电缆全线采用蛇行敷设， 用以吸收电缆内部的热机械力， 防止电缆从支架上浮起产生不规则的热伸缩滑移现象。根据经验， 蛇形的波峰与波谷间距取1-1. 5D之间（D为电缆外径）， 机械力吸收效果最好。该工程中桥上采用YJLW02 电缆， 外径D =100. 3 ±2mm， 最终采用蛇形的波峰与波谷间距125mm， 波形节距6 m。

2 电缆接头

对工程中所用电缆接头从材料、结构到工艺都进行了特殊考虑：接头预制件采用三元乙丙橡胶材料， 具有优良的电气性能， 且机械强度中的主要指标也远高于常规采用的硅橡胶材料;采用大扩径、全预制结构， 缩小了接头尺寸， 同时附件大部分在工厂制造完成， 减少附件现场安装工作量，降低了现场环境对制作接头质量的影响。

（1）防振措施

为了有效防振， 桥上接头中首次采用灌胶新工艺， 在预制件外套上封闭的塑料袋， 在其内部灌胶， 胶体凝固后包绕在预制件四周同时和挤塑铜管之间留有空间， 这样既达到防振效果， 又不会使挤塑铜管纵向移动时拉动接头，

（2） 防止热机械力的措施

为减少两侧电缆的热机械力对接头区产生影响， 在接头两侧安装可以吸收600 kg 轴向力的端末夹具， 同时调整两侧支架高度， 使接头区与两侧电缆保持300～500 mm的坡度。

（3）防止绝缘回缩的措施

接头前进行加热校直， 吸收电缆内部一部分热应力， 同时在屏蔽罩两端设计卡环， 安装时使其嵌入绝缘开槽处， 能够有效防止绝缘回缩。

3 桥梁伸缩吸收装置

道路负荷、温度变化以及风力的持久影响会使桥梁在伸缩缝处出现折角或伸缩， 如某斜拉索桥纵向最大伸缩量为±480 mm。为了克服由此引起的对电缆不利的影响， 采用了从日本引起的伸缩吸收装置（OFFSET），整个工程中共使用小OFFSET 73套， 安装在混凝土箱梁伸缩缝处。装置一侧固定在桥体上，另一侧将电缆呈Ψ形归拢在伸缩装置上， 伸缩装置主要部件是一块不锈钢滑板， 上面有三个可360°旋转的电缆夹具， 当桥梁移动时， 它可带动电缆随桥体纵向伸缩而自由变位。工程中使用大OFFSET 4 套， 分别安装在两座斜拉索桥两侧。与小OFFSET 不同的是， 大OFFSET设置了可在水平方向和垂直方向均能自由旋转的万向节， 以适应桥体沿垂直或水平方向变化时的折角影响。当伸缩力达到一定数值时，大OFFSET装置的滑动车轮沿轨道运动， 垫片在不锈钢滑板上滑动， 带动电缆随桥身纵向伸缩而变位， 达到保护电缆的目的。

4 特殊考虑

（1）电缆金属护套材质的选用

日本对铝金属护套的孔蚀现象进行了研究，认为敷设环境的pH 值对铝金属护套的腐蚀和孔蚀有影响。工程前期， 技术人员对陆上段进行了水质检测， 结果显示pH =7. 49， 容易生成孔蚀现象， 同时考虑到陆上部分长期受到海洋气候及盐雾的影响， 最终决定采用耐腐蚀性较强的YJQ03型铅护套电缆;桥上部分由于车辆频繁通过， 振动比较严重， 选用YJLW02型铝护套电缆， 因为与铅相比， 铝的蠕变性和疲劳龟裂性要小的多， 且其机械强度几乎是铅的5倍， 容许应变大约是铅的2倍。

（2）电缆金属护套交叉互联换位方式

采用金属护套交叉互联换位的方式以减少金属护套感应电压， 某工程全程共分17个换位段， 每段约2. 2 km。根据规程要求， 电缆金属护套感应电压应小于50 V， 考虑到桥梁敷设的特殊环境， 为提高电缆单段敷设长度， 减少接头数量， 在采取措施并满足安全要求的前提下， 本工程电缆金属护套最高感应电压控制在100 V 以下。

（3）电缆支撑间隔的确定

桥梁的特殊频率分布， 因桥梁结构及跨度不同而有所差别， 根据实测， 跨距约800 m 的斜拉桥， 振动频率在5～20H z范围。桥梁支架上的实现电缆的支托，在电缆自重与重力加速度影响下，会产生依赖与支撑间距L 的某一频率f振动，为防止电缆与桥梁支架产生共振， 将电缆支撑系统的固有频率要控制在5～20H z外，斜拉桥部分及与斜拉桥相连接的混凝土桥可采用2m以下的支撑间隔。

（4）电缆夹具

工程中采用铝合金夹具来约束电缆自身的伸缩， 分段吸收电缆的热机械力。夹具设计成导角结构， 用以适应电缆索行敷设的方向， 同时分为中间夹具（主要用于电缆长路中， 能吸收300 kg 轴向力）和端末夹具（主要用于接头区、offset装置、进出箱梁电缆的两端， 能吸收600 kg轴向力）2种。

（5）防振

工程中在电缆支座与卧底槽钢之间放置氯丁橡胶垫块， 同时在电缆与夹具之间放置一定厚度的橡胶皮， 用以缓冲桥梁振动对电缆的影响。

（6）防火

考虑到高压电缆过桥的特定环境条件， 难以预测随时可能发生的各种外来热源或火源引燃电缆的可能性， 以及电缆自身着火时对桥梁、行人、车辆的安全考虑等等， 电缆外护套采用具有延燃特性的PVC 材料， 同时在部分箱梁间的连接口位置用防火泥进行封堵。

5 总结

跨海桥梁电缆敷设设计方案总体应该满足《公路桥涵设计通用规范JTG D60-2015》第3.3.6条中关于“电力线、电缆、管道等的设置不得侵入公路桥涵净空界限，不得妨害桥涵交通安全，并不得损害桥涵的构造和设施”的有关规定。 跨海桥梁电缆敷设需要进行必要的分析和安全防护措施，以保证桥梁结构及管线的安全。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50217 电力工程电缆设计标准[S] .北京：中国计划出版社，2018.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50168 电气装置安装工程电缆线路施工及验收标准[S]. 北京：中国计划出版社，2018.

[3]中华人民共和国交通运输部.JTG D60 公路桥涵设计通用规范[S] .北京：人民交通出版社， 2015.

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