浅析水泥工程中电缆桥架的设计选型

张煜，李金海，刘森

在水泥工程中，电缆桥架是一类必不可少的材料，电缆材料的规格、类型、材质等多有不同，需根据实际情况，确定电缆桥架的技术参数和使用要求，规范招标内容。

1 电缆桥架结构形式、材质及使用要求

水泥工程中应用的电缆桥架，按照结构形式分为电缆托盘（又可细分为有孔托盘、无孔托盘和组装式托盘）、梯级电缆桥架、槽式电缆桥架及网格式电缆桥架，不同类型的电缆桥架如图1所示；按照材质分为钢制、铝合金制、玻璃钢电缆桥架；按照电缆桥架表面处理方式分为热镀锌、热浸锌、VCI双金属涂层、彩色涂层钢板、粉末喷涂等电缆桥架；按照防火需求分为防火桥架与普通桥架。

图1 不同类型的电缆桥架（按结构形式分类）

在实际水泥工程项目中，应根据不同的项目环境，选择不同的电缆桥架形式，以满足工程和设计需要。如在腐蚀严重的环境中（高温高湿），应采用热浸锌防腐工艺的电缆桥架；在需屏蔽电气干扰的环境中，应选用槽式电缆桥架（带盖）；在容易积灰和其他需遮盖的环境或户外场所，宜增加盖板；在高温、腐蚀性液体或有油的溅落等需防护场所，宜选择有孔托盘；在要求防火、使用金属桥架的环境中，应对桥架及附件表面施加防火涂层。

2 电缆桥架布置设计要点及容积率计算

根据实际项目需要，选择合适类型的电缆桥架后，即可开始在车间内布置桥架，电缆桥架布置设计要点及容积率计算如下文所述。

2.1 电缆桥架布置设计要点

（1）同侧布置多层桥架时，应按电压等级从高到低的电力电缆、从强电至弱电的控制电缆、信号电缆、通讯电缆由上而下的顺序排列。

（2）同一重要回路的工作与备用电源电缆，应布置在不同层的桥架上。

（3）若电力电缆与弱电电缆布置在同一层桥架中，应采用隔板分隔。

（4）电缆桥架在穿过防火墙或防火楼板时，应采取防火封堵措施。一般可以采取膨胀型防火泡沫、防火泥、膨胀型防火块等满足防火要求。

（5）电缆桥架不宜敷设在气体管道和热力管道的上方及液体管道的下方。

（6）当沿桥架全线单独敷设接地干线且接地干线采用扁钢时，室内敷设截面应≮60mm2，室外敷设截面应≮100mm2。同时还应注意，在T/CECS 31-2017《钢制电缆桥架工程技术规程》中，取消了2006版规范中利用桥架系统构成接地干线的内容，因为此内容与GB/T 50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》中“正常使用中承受机械应力的结构部分不应作为PE或保护联结导体”相冲突，在实际设计时应引起重视。

2.2 桥架容积率分析与工程计算

在工程设计中，桥架电缆容积率是一个重要的参数。若容积率过高，则会出现散热效果不佳、盖板无法扣紧、后期无法增加电缆等问题。

在GB 50054-2011《低压配电设计规范》中，规定电缆总截面积与托盘和梯架横断面积之比，电力电缆≯40%，控制电缆≯50%。在GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》中，相关规定与《低压配电设计规范》近似，但还要求槽盒内电缆根数≯30根。在T/CECS 31-2017《钢制电缆桥架工程技术规程》中规定，动力、照明电缆≯50%，弱电及控制电缆≯70%，且宜预留10%～25%的扩展余量。

以工程经验来说，桥架容积率一般应按电力电缆≯40%，控制电缆≯50%来设计，同时预留10%～25%的扩展余量。桥架容积率F的计算一般有以下两种方法：

（1）所有电缆的总截面积之和与桥架的截面积之比即为桥架容积率

式中：

W——桥架的宽度

H——桥架的高度

Si——电缆i的截面积

（2）所有同层电缆的外径之和与桥架宽度之比即为桥架容积率

式中：

Di——电缆i的外径

按照规范要求，一般预留10%～25%的扩展余量，因此采用此两种方法计算时，还应加上余度系数。

式中：

K——余度系数，按1.1～1.25取值

在具体项目中，应根据桥架内电缆敷设的情况，合理选择计算方法，否则会出现容积率计算值与实际情况偏差较大的问题。如，根据电缆类型选取适当的计算方法：当电缆只允许单层敷设且桥架用于敷设较大截面的动力电缆时，应采用式（4）；当电缆允许多层敷设且桥架用于敷设控制电缆及信号电缆时，应采用式（3）。

2.3 电缆最小允许弯曲半径对桥架选择的影响

在水泥工程中，无论电缆在桥架内的任何弯曲部位，均应满足电缆弯曲半径的要求。在GB 50303-2015《建筑电气工程施工质量验收规范》中，电缆最小允许弯曲半径的规定见表1。GB 50217-2018《电力工程电缆设计规范》规定，自容式铅包充油电缆的最小允许弯曲半径，可按电缆外径的20倍计算。在GB/T 12706-2020《额定电压1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）挤包绝缘电力电缆及附件第1部分：额定电压1kV（Um=1.2kV）和3kV（Um=3.6kV）电缆》中，电缆最小允许弯曲半径规定见表2。而在GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》中，电缆最小允许弯曲半径规定见表3。

表1 GB 50303-2015电缆最小允许弯曲半径的规定*

表2 GB/T 12706-2020电缆最小允许弯曲半径的规定*

从表1～表3可以看出，不同规范对于电缆最小允许弯曲半径的规定不完全相同。综合基本规范中的规定，我们认为，对于水泥工程中的电缆，在桥架中敷设时，可考虑电缆最小允许弯曲半径按照无铠装动力电缆15D、有铠装动力电缆12D；无铠装控制电缆6D、有铠装控制电缆12D，校验桥架弯通处是否满足电缆要求。多个项目的实际应用证明，以上最小允许弯曲半径可以满足实际工程需求。

表3 GB 51348-2019电缆最小允许弯曲半径的规定*

3 电缆桥架技术参数的相关要求

项目电缆桥架需满足GB 50217-2018《电力工程电缆设计规范》、GB 50054-2011《低压配电设计规范》、QB/T 1453-2003《电缆桥架》、T/CECS 31-2017《钢制电缆桥架工程技术规程》、GB/T 21762-2008《电缆管理电缆托盘系统和电缆梯架系统》、GB/T 23639-2017《节能耐腐蚀钢制电缆桥架》、GB 29415-2013《耐火电缆槽盒》、JB/T 10216-2017《电控配电用电缆桥架》、JG/T 491-2016《建筑用网格式金属桥架》、GB 50303-2015《建筑电气工程施工质量验收规范》等国家规范要求，如果项目在海外地区实施（如美国等），则还应满足NFPA 70-2014《美国国家电气规程》、NEMA VE1-2002《金属电缆桥架系统规范》等规范的相关要求。

在电缆桥架的技术参数中，其厚度要求是很重要的一项指标，在JB/T 10216-2017《电控配电用电缆桥架》和T/CECS 31-2017《钢制电缆桥架工程技术规程》中均有相关的规定，两个规范中对电缆桥架的厚度要求略有不同，项目实际应用时需综合两个规范中的要求。对于普通电缆桥架的板材来说，其最小允许厚度可以统一为：

（1）150mm＜桥架宽度≤300mm时，槽体厚度选择≮1.2mm，盖板厚度选择≮1.0mm。

（2）300mm＜桥架宽度≤500mm时，槽体厚度选择≮1.5mm，盖板厚度选择≮1.5mm。

（3）500mm＜桥架宽度＜～800mm时，槽体厚度选择≮2.0mm，盖板厚度选择2.0mm。

若项目环境为高温、高湿条件，必须要求电缆桥架辅件（如托臂、弯通等）的防腐处理与电缆桥架主体结构保持一致，且电缆桥架及其辅件的表面防护层需经48h耐盐雾检验，同时应按T/CECS 31-2017《钢制电缆桥架工程技术规程》规定中4.5节要求，选择适宜的防腐处理方式。

4 结语

电缆桥架的选型和设计是水泥工程项目电气专业工作中的重要一环。在实际项目中，设计者应从项目环境条件、合同技术要求、国家相关规范等方面，综合考虑桥架的类型、防腐形式、材质等，还要在设计中合理考虑电缆桥架的安装方式、安装位置、桥架容积率与电缆最小允许弯曲半径要求，确保设计出满足项目要求、符合国家标准的桥架结构形式。