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高速铁路箱梁内贯通电缆敷设技术研究

发表时间：2020/12/17 来源：《基层建设》2020年第24期作者：谢安龙石军何健赵永前

[导读] 摘要：沪苏通铁路一期桥梁占比达到80%以上，电力贯通电缆槽道设置在箱梁内部。

        中铁电气化局集团第一工程有限公司北京 100000
        摘要：沪苏通铁路一期桥梁占比达到80%以上，电力贯通电缆槽道设置在箱梁内部。箱梁内大规模敷设电缆在国内铁路上应用少，可借鉴的技术、经验也很少，加之箱梁内部空间狭窄，箱梁类型不一，兼有路基、桥梁衔接，造成施工难度大、挑战性大，亟需确定相关的技术要求及细节部位处理方案。
        关键词：高速铁路；箱梁；贯通电缆
        1 引言
        随着我国高速铁路的大规模修建，提高了铁路对电力线路安全性能的要求，电力贯通线也由普速铁路的电缆+架空线混合模式提升为全电缆模式。国内大部分高速铁路在桥面两侧梁翼设置电力电缆沟，贯通电缆敷设相关技术要求和细节做法都已有成熟的处理方案，在此不做详细介绍；而在箱梁内设置电力电缆槽做法不常见。该方案涉及施工单位分为站前及站后四电，双方接口管理工作制约着工程进度；箱梁内电缆槽尺寸（宽*厚）为200mm*100mm，电缆无法在槽内采用蛇形敷设；常见桥梁类型有简支梁、连续梁、系杆拱梁以及钢桁梁等，由于桥梁结构类型不一，桥梁间、桥梁与路基间的衔接方式也是本文探讨的内容。关于接口管理，箱梁内电缆预留敷设方案、特殊部位衔接方式及引上、引下处理方案在下文中逐一探讨。
        2 贯通电缆在箱梁内敷设的施工技术要求
        贯通电缆敷设施工流程为：施工准备→电缆测量→电缆沟槽验收移交→电缆进场验收→电缆敷设→电缆整理→电缆附件安装（含中间头和终端头）→填写施工记录和工程资料。
        ①施工准备：编制电缆清册，建立电缆路径台账，并进行全员宣贯；确定电缆路径及电缆预留方案；电缆测量和敷设相关工机具配备齐全，并备齐相应电缆防护物资和安全防护用品；与设计及设备管理单位沟通好电缆沟槽验收标准；对贯通电缆敷设进行专项技术与安全交底，并且进行全员宣贯。
        ②电缆测量：根据确定的电力线路走向，测量各控制点间的距离，并做好记录，记录数据时应采用双记录复核制度：即两人同时记录，最终进行复核，确保测量数据准确。将线路测量采集的数据进行整理，建立详细的线路定测台账并存档。
        ③电缆沟槽验收移交：箱梁内设置的涂塑钢槽移交验收要求如下：
        a.电力电缆槽尺寸符合设计要求；
        b.电力电缆槽采用涂塑钢槽，箱梁内电缆槽不设置盖板，桥梁引上、引下电缆槽设置盖板；
        c.电缆槽内不应出现毛刺，槽内螺栓采用塑料封帽处理，槽道转弯处采用45°弯头槽道连接。
        d.两箱梁伸缩缝处，电缆槽应设置带伸缩性连接板，连接板处以200mm为宜。
        e.两电缆槽连接处应设置截面积不小于10mm²的铜质镀锡跨接地线，每2km与桥梁贯通地线连接。
        f.电缆槽道弯曲半径应满足电缆最小弯曲半径要求。
        ④电缆进场验收：
        a.电缆规格、型号、数量、技术参数应符合设计文件和订货合同要求，质量应符合相关技术标准的规定。
        b.合格证、质量检测报告等质量证明文件以及说明书等产品技术文件应齐全，并符合设计文件和订货合同要求。
        c.铭牌、标识完整清晰。
        d.电缆外表无绞拧、铠装压扁、护层断裂和表面严重划伤等缺陷。
        e.绝缘测试合格。
        ③电缆敷设：
        a.电缆的敷设路径、敷设方式、终端位置应符合设计要求。
        b.人工滚动电缆盘时，应设置专人指挥。电缆布放时，电缆或其他辅助工机具不得侵入铁路限界内，电缆放置在公路两旁时，应设置明显标识进行防护。
        c.人工运输电缆盘时，应顺电缆盘绕线方向滚动；当移动电缆盘的距离较长时，应使用专用运输机械。用机械敷设电缆时，应考虑牵引动力，牵引绳索、转向滑车、绳索连接环的机械强度等是否满足需求。在电缆牵引过程中应防止钢丝绳背扣，或在尖硬的物件上刮磨，严禁工作人员扶、摸移动中的钢丝绳或电缆，如有故障应立即联系负责人，停车处理。
        d.使用机械牵引敷设电缆时，机械牵引力不应大于电缆允许拉力，机械主要牵引力应施加在电缆的加强构件上，牵引速度不应大于15m／min，并全程应保持匀速运行，不得突然启动或停止。
        e.机械牵引时，应保证电缆弯曲半径符合要求。
        f.由于箱梁间人行通道孔洞狭小，需在电缆引入箱梁口出设置专用滑轮组，保护电缆避免刮伤及通过滑轮组调整电缆弯曲半径避免电缆内部损伤。箱梁敷设电缆专用滑轮组见图1。

        图1 箱梁敷设电缆专用滑轮组
        ④电缆整理：
        a.电缆的敷设路径、敷设方式、终端位置应符合设计要求。
        b.电缆敷设应排列整齐，不宜交叉。同一电源供电的不同电缆在同一槽道内敷设应采取隔离措施。
        c.电缆沿铁路桥梁槽道敷设时，桥墩两端和伸缩缝处的电缆应留有松弛量。
        电缆附件安装（含中间头和终端头）和施工记录和工程资料的填写本文不予探讨。
        3 贯通电缆在箱梁内敷设技术方案
        结合华东地区温度变化，对33米简支梁的伸缩量进行计算，选定33米桥梁伸缩量为35mm，每千米桥梁伸缩量为1060mm。由于电缆在箱梁内槽道敷设，需要充分考虑电缆预留量及敷设余量。每千米电缆余量按照电缆全长的2.5‰计算，每千米电缆预留量不小于（2.5+1.1=3.6）米。结合现场确定每300米做一个预留弯，预留长度为1.5米，每千米预留长度为5米，满足预留要求。预留样式见下图2。

        图2 箱梁内电缆预留样式及现场实施照片
        （1）简支梁连接处理方案：由于钢槽在简支梁连接处有伸缩片，其空挡大于200mm，为避免电缆因桥梁振动摩擦，在连接处设置绝缘橡胶垫，每端应超出钢槽端口200mm。
        （2）简支梁与连续梁连接处理方案：由于简支梁内腔与连续梁内腔不一致，在钢槽转弯处，采用135°专用弯头槽连接。在连续梁内腔距两端10米处设置如图2预留弯，预留长度1.5米。
        （3）简支梁与钢桁梁连接处理方案：钢桁梁两端各往前一跨简支梁端开孔，再将桥面电缆槽和箱梁内电缆槽连接。钢桁梁及两侧各一跨位置，电缆在桥面敷设，与通信信号电缆槽做硬隔离。电缆在两端的简支梁内腔设置图1预留支架，示意图如图3：

        图3 简支梁与钢桁梁连接示意图
        （4）简支梁/连续梁与系杆拱桥连接处理方案：由于系杆拱桥两端为实体结构，无内腔，因此需要在系杆拱桥浇筑时预埋电缆管，管径为200mm。该处存在实体结构，为解决这一问题需要增加一处进入系杆拱桥内部的通道。在系杆拱桥两端内腔设置图1预留支架。
        （5）简支梁和路基连接处优化方案：①从桥头电缆井沿着墩台侧壁安装槽道，从墩台和简支梁间缝隙接入，见图4；②从箱梁内电缆槽翻转180°将电缆引至墩台下方，墩台下方设置电缆井，再从电缆井往两侧线路电缆槽进行连接，见图5。

图4 简支梁和路基连接处理方案一图5 简支梁和路基连接处理方案二
（6）电缆爬架安装方案：从箱梁内贯通电缆槽道采用一节T型钢槽引出，然后采用45°斜坡将电缆槽与箱梁内底部固定；再采用竖直90°槽从箱梁人行通道处引下至桥墩顶部；采用竖直90°槽引至墩边沿，再采用异形转接槽道连接至桥墩底部。安装方案如图6。

        图6 电缆爬架安装方案
        4 贯通电缆在箱梁内敷设的细部处理
        经过对现场反复调查后明确方案，总结以下几点细部处理方法：
        ①电缆在桥梁伸缩缝处、电缆转弯处及电缆引下位置需要设置绝缘橡胶垫包裹电缆，防止电缆磨损。
        ②电缆在槽道内敷设时，电缆间距不小于10mm且不得与电缆槽侧壁紧贴。
        ③电缆预留支架采用水平横撑方式，电缆间留有一定距离，电缆固定卡扣采用自锁式。
        ④竖直电缆槽道内设置固定横撑，便于电缆固定，在竖直槽道上部横撑及下部横撑采用尼龙电缆卡固定，电缆卡固定处不少于2处。
        ⑤电缆在直线段每300米和连续梁、钢桁梁及系杆拱桥两端位置单独设置预留支架，电缆预留长度为1.5米左右。
        ⑥梁翼板进行开孔时，孔内套PVC管并高出板面20mm，管上口设置20mm高的混凝土截水斜坡。
        ⑦箱梁电缆槽内高、低压电缆物理隔离采用带盖防火槽隔离。
        ⑧引上、引下电缆爬架安装时，不应遮挡桥墩的物理通道。
        ⑨电缆槽节间应安装专用截面积不小于10mm²的铜质镀锡跨接地线；电缆槽转弯处连接应采用135°专用弯头。
        5 总结
        沪苏通铁路在箱梁内敷设贯通电缆的应用表明了该方案的可行性，该方案适用于桥梁占比高的铁路。在本次应用中，明确了各种电缆通道的处理方案，并提供了箱梁内电缆敷设了可借鉴性的施工经验。本文中提出的方案尚有不足，并且本文未能解决箱梁内施工难度困难的问题，还望后续工程能通过现场实践不断优化和改进。
        参考文献：
        [1] GB 50217-2018，电力工程电缆设计标准[Ｓ]；
        [2] TB 10621-2014，高速铁路设计规范[Ｓ]；
        [3] TB10757-2018 高速铁路电力工程施工质量验收标准[Ｓ]；
        [4] QCR9608-2015，高速铁路电力工程施工技术规程[Ｓ]。