跨海橋梁電纜敷設方案設計

魏航

摘要：在當前電力工程建設中，不僅需要考慮到建設的成本和最終效益，而且更要保障工程建設質量。電纜工程作為電氣工程中的重要組成部分，也是整個工程施工質量控制的關鍵所在，尤其在跨海橋梁電纜敷設安裝環節，需要按照標準流程進行操作，提高電纜敷設的準確性和科學性，減少安裝問題產生。

關鍵詞：跨海橋梁;電纜敷設;

1 電纜敷設

（1）電纜安裝位置

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

（2）電纜敷設方式

敷設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?？紤]到感應電壓不能超過規程要求、改善電纜散熱條件及運行維護方便的因素， 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， 若采用水平布置會在鋼板梁的磁閉合回路內產生環流損耗， 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

某跨海大橋電纜全線采用蛇行敷設， 用以吸收電纜內部的熱機械力， 防止電纜從支架上浮起產生不規則的熱伸縮滑移現象。根據經驗， 蛇形的波峰與波谷間距取1-1. 5D之間（D為電纜外徑）， 機械力吸收效果最好。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， 波形節距6 m。

2 電纜接頭

對工程中所用電纜接頭從材料、結構到工藝都進行了特殊考慮：接頭預制件采用三元乙丙橡膠材料， 具有優良的電氣性能， 且機械強度中的主要指標也遠高于常規采用的硅橡膠材料;采用大擴徑、全預制結構， 縮小了接頭尺寸， 同時附件大部分在工廠制造完成， 減少附件現場安裝工作量，降低了現場環境對制作接頭質量的影響。

（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， 在預制件外套上封閉的塑料袋， 在其內部灌膠， 膠體凝固后包繞在預制件四周同時和擠塑銅管之間留有空間， 這樣既達到防振效果， 又不會使擠塑銅管縱向移動時拉動接頭，

（2）?防止熱機械力的措施

為減少兩側電纜的熱機械力對接頭區產生影響， 在接頭兩側安裝可以吸收600 kg 軸向力的端末夾具， 同時調整兩側支架高度， 使接頭區與兩側電纜保持300～500 mm的坡度。

（3）防止絕緣回縮的措施

接頭前進行加熱校直， 吸收電纜內部一部分熱應力， 同時在屏蔽罩兩端設計卡環， 安裝時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

道路負荷、溫度變化以及風力的持久影響會使橋梁在伸縮縫處出現折角或伸縮， 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。裝置一側固定在橋體上，另一側將電纜呈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， 上面有三個可360°旋轉的電纜夾具， 當橋梁移動時， 它可帶動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。與小OFFSET 不同的是， 大OFFSET設置了可在水平方向和垂直方向均能自由旋轉的萬向節， 以適應橋體沿垂直或水平方向變化時的折角影響。當伸縮力達到一定數值時，大OFFSET裝置的滑動車輪沿軌道運動， 墊片在不銹鋼滑板上滑動， 帶動電纜隨橋身縱向伸縮而變位， 達到保護電纜的目的。

4 特殊考慮

（1）電纜金屬護套材質的選用

日本對鋁金屬護套的孔蝕現象進行了研究，認為敷設環境的pH 值對鋁金屬護套的腐蝕和孔蝕有影響。工程前期， 技術人員對陸上段進行了水質檢測， 結果顯示pH =7. 49， 容易生成孔蝕現象， 同時考慮到陸上部分長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的YJQ03型鉛護套電纜;橋上部分由于車輛頻繁通過， 振動比較嚴重， 選用YJLW02型鋁護套電纜， 因為與鉛相比， 鋁的蠕變性和疲勞龜裂性要小的多， 且其機械強度幾乎是鉛的5倍， 容許應變大約是鉛的2倍。

（2）電纜金屬護套交叉互聯換位方式

采用金屬護套交叉互聯換位的方式以減少金屬護套感應電壓， 某工程全程共分17個換位段， 每段約2. 2 km。根據規程要求， 電纜金屬護套感應電壓應小于50 V， 考慮到橋梁敷設的特殊環境， 為提高電纜單段敷設長度， 減少接頭數量， 在采取措施并滿足安全要求的前提下， 本工程電纜金屬護套最高感應電壓控制在100 V 以下。

（3）電纜支撐間隔的確定

橋梁的特殊頻率分布， 因橋梁結構及跨度不同而有所差別， 根據實測， 跨距約800 m 的斜拉橋， 振動頻率在5～20H z范圍。橋梁支架上的實現電纜的支托，在電纜自重與重力加速度影響下，會產生依賴與支撐間距L 的某一頻率f振動，為防止電纜與橋梁支架產生共振， 將電纜支撐系統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約束電纜自身的伸縮， 分段吸收電纜的熱機械力。夾具設計成導角結構， 用以適應電纜索行敷設的方向， 同時分為中間夾具（主要用于電纜長路中， 能吸收300 kg 軸向力）和端末夾具（主要用于接頭區、offset裝置、進出箱梁電纜的兩端， 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， 用以緩沖橋梁振動對電纜的影響。

（6）防火

考慮到高壓電纜過橋的特定環境條件， 難以預測隨時可能發生的各種外來熱源或火源引燃電纜的可能性， 以及電纜自身著火時對橋梁、行人、車輛的安全考慮等等， 電纜外護套采用具有延燃特性的PVC 材料， 同時在部分箱梁間的連接口位置用防火泥進行封堵。

5 總結

跨海橋梁電纜敷設設計方案總體應該滿足《公路橋涵設計通用規范JTG D60-2015》第3.3.6條中關于“電力線、電纜、管道等的設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造和設施”的有關規定。 跨海橋梁電纜敷設需要進行必要的分析和安全防護措施，以保證橋梁結構及管線的安全。

參考文獻：

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB 50217 電力工程電纜設計標準[S]?.北京：中國計劃出版社，2018.

[2]中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB 50168?電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收標準[S]. 北京：中國計劃出版社，2018.

[3]中華人民共和國交通運輸部.JTG D60?公路橋涵設計通用規范[S] .北京：人民交通出版社， 2015.