淺析水泥工程中電纜橋架的設計選型

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)實際情況，確定電纜橋架的技術參數(shù)和使用要求，規(guī)范招標內(nèi)容。

1 電纜橋架結(jié)構形式、材質(zhì)及使用要求

水泥工程中應用的電纜橋架，按照結(jié)構形式分為電纜托盤（又可細分為有孔托盤、無孔托盤和組裝式托盤）、梯級電纜橋架、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)構形式分類）

在實際水泥工程項目中，應根據(jù)不同的項目環(huán)境，選擇不同的電纜橋架形式，以滿足工程和設計需要。如在腐蝕嚴重的環(huán)境中（高溫高濕），應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)境或戶外場所，宜增加蓋板；在高溫、腐蝕性液體或有油的濺落等需防護場所，宜選擇有孔托盤；在要求防火、使用金屬橋架的環(huán)境中，應對橋架及附件表面施加防火涂層。

2 電纜橋架布置設計要點及容積率計算

根據(jù)實際項目需要，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，電纜橋架布置設計要點及容積率計算如下文所述。

2.1 電纜橋架布置設計要點

（1）同側(cè)布置多層橋架時，應按電壓等級從高到低的電力電纜、從強電至弱電的控制電纜、信號電纜、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，應采用隔板分隔。

（4）電纜橋架在穿過防火墻或防火樓板時，應采取防火封堵措施。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）電纜橋架不宜敷設在氣體管道和熱力管道的上方及液體管道的下方。

（6）當沿橋架全線單獨敷設接地干線且接地干線采用扁鋼時，室內(nèi)敷設截面應≮60mm2，室外敷設截面應≮100mm2。同時還應注意，在T/CECS 31-2017《鋼制電纜橋架工程技術規(guī)程》中，取消了2006版規(guī)范中利用橋架系統(tǒng)構成接地干線的內(nèi)容，因為此內(nèi)容與GB/T 50065-2011《交流電氣裝置的接地設計規(guī)范》中“正常使用中承受機械應力的結(jié)構部分不應作為PE或保護聯(lián)結(jié)導體”相沖突，在實際設計時應引起重視。

2.2 橋架容積率分析與工程計算

在工程設計中，橋架電纜容積率是一個重要的參數(shù)。若容積率過高，則會出現(xiàn)散熱效果不佳、蓋板無法扣緊、后期無法增加電纜等問題。

在GB 50054-2011《低壓配電設計規(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《民用建筑電氣設計標準》中，相關規(guī)定與《低壓配電設計規(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規(guī)程》中規(guī)定，動力、照明電纜≯50%，弱電及控制電纜≯70%，且宜預留10%～25%的擴展余量。

以工程經(jīng)驗來說，橋架容積率一般應按電力電纜≯40%，控制電纜≯50%來設計，同時預留10%～25%的擴展余量。橋架容積率F的計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，一般預留10%～25%的擴展余量，因此采用此兩種方法計算時，還應加上余度系數(shù)。

式中：

K——余度系數(shù)，按1.1～1.25取值

在具體項目中，應根據(jù)橋架內(nèi)電纜敷設的情況，合理選擇計算方法，否則會出現(xiàn)容積率計算值與實際情況偏差較大的問題。如，根據(jù)電纜類型選取適當?shù)挠嬎惴椒ǎ寒旊娎|只允許單層敷設且橋架用于敷設較大截面的動力電纜時，應采用式（4）；當電纜允許多層敷設且橋架用于敷設控制電纜及信號電纜時，應采用式（3）。

2.3 電纜最小允許彎曲半徑對橋架選擇的影響

在水泥工程中，無論電纜在橋架內(nèi)的任何彎曲部位，均應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《電力工程電纜設計規(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《民用建筑電氣設計標準》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，我們認為，對于水泥工程中的電纜，在橋架中敷設時，可考慮電纜最小允許彎曲半徑按照無鎧裝動力電纜15D、有鎧裝動力電纜12D；無鎧裝控制電纜6D、有鎧裝控制電纜12D，校驗橋架彎通處是否滿足電纜要求。多個項目的實際應用證明，以上最小允許彎曲半徑可以滿足實際工程需求。

表3 GB 51348-2019電纜最小允許彎曲半徑的規(guī)定*

3 電纜橋架技術參數(shù)的相關要求

項目電纜橋架需滿足GB 50217-2018《電力工程電纜設計規(guī)范》、GB 50054-2011《低壓配電設計規(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)量驗收規(guī)范》等國家規(guī)范要求，如果項目在海外地區(qū)實施（如美國等），則還應滿足NFPA 70-2014《美國國家電氣規(guī)程》、NEMA VE1-2002《金屬電纜橋架系統(tǒng)規(guī)范》等規(guī)范的相關要求。

在電纜橋架的技術參數(shù)中，其厚度要求是很重要的一項指標，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規(guī)程》中均有相關的規(guī)定，兩個規(guī)范中對電纜橋架的厚度要求略有不同，項目實際應用時需綜合兩個規(guī)范中的要求。對于普通電纜橋架的板材來說，其最小允許厚度可以統(tǒng)一為：

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

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

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

若項目環(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)構保持一致，且電纜橋架及其輔件的表面防護層需經(jīng)48h耐鹽霧檢驗，同時應按T/CECS 31-2017《鋼制電纜橋架工程技術規(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

電纜橋架的選型和設計是水泥工程項目電氣專業(yè)工作中的重要一環(huán)。在實際項目中，設計者應從項目環(huán)境條件、合同技術要求、國家相關規(guī)范等方面，綜合考慮橋架的類型、防腐形式、材質(zhì)等，還要在設計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，確保設計出滿足項目要求、符合國家標準的橋架結(jié)構形式。