公路隧道機(jī)電工程技術(shù)

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1公路隧道機(jī)電工程技術(shù)發(fā)展的必要性和現(xiàn)狀

近幾年來(lái)，在公路建設(shè)中，尤其是山區(qū)高速公路建設(shè)中，由于隧道施工方案具有克服地形障礙、緩和高程變化、改善總體線形以及縮短行車?yán)锍痰葍?yōu)點(diǎn)，廣受施工單位的青睞，其建設(shè)規(guī)模和建設(shè)里程不斷擴(kuò)大。但是，公路施工方案也存在一些缺陷:首先，隧道空間較封閉，其光線變化較大，容易導(dǎo)致安全事故;其次，隧道環(huán)境較差，如:空氣污染、噪聲大等，大大增加了發(fā)生二次安全事故的機(jī)率。鑒于此，安全問題是隧道建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)首要關(guān)注的問題。在此方面，機(jī)電工程技術(shù)的出現(xiàn)很好地彌補(bǔ)了隧道的缺陷，不僅滿足了隧道的安全性需要，而且為隧道的日常運(yùn)行提供了便捷。公路隧道主要包括照明系統(tǒng)、交通控制系統(tǒng)、火災(zāi)檢測(cè)報(bào)警與消防系統(tǒng)等，對(duì)公路隧道的發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以貴州省六盤水至鎮(zhèn)寧高速公路六盤水至六枝段的隧洞機(jī)電工程設(shè)計(jì)和布設(shè)為例，分析其技術(shù)要點(diǎn)，其基本情況如下:貴州省六盤水至鎮(zhèn)寧高速公路六盤水至六枝段，全線共13座隧道，設(shè)計(jì)時(shí)速80km/h。

2公路隧道機(jī)電工程設(shè)計(jì)方案

結(jié)合六盤水至鎮(zhèn)寧高速公路六盤水至六枝段隧道的特點(diǎn)和日常需求，決定采用如下設(shè)計(jì)方案:

(1)隧道監(jiān)控設(shè)施。根據(jù)隧道交通工程等級(jí)合理設(shè)置監(jiān)控外場(chǎng)設(shè)備。隧道監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成大致分為8個(gè)部分:中央控制系統(tǒng)(包括PLC控制系統(tǒng)和有線廣播系統(tǒng))、交通檢測(cè)系統(tǒng)、交通信號(hào)控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、通風(fēng)檢測(cè)控制系統(tǒng)、照明檢測(cè)控制系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)。

(2)隧道通風(fēng)設(shè)施。根據(jù)計(jì)算隧道在各種運(yùn)營(yíng)工況下，稀釋CO和煙霧所需的需風(fēng)量，確定隧道采用全射流縱向通風(fēng)方式或者采用自然通風(fēng)方式。

(3)隧道照明設(shè)施。本項(xiàng)目隧道均采用無(wú)極調(diào)光照明，隧道照明光源選用大功率LED燈。隧道照明包括加強(qiáng)照明、基本照明、應(yīng)急照明、有源誘導(dǎo)標(biāo)及車行橫洞、人行橫洞照明。

(4)隧道供電設(shè)施。全線隧道采用傳統(tǒng)供電方式，即在隧道口設(shè)房建變電所或地埋式變電站，通過(guò)低壓電纜進(jìn)入隧道內(nèi)給設(shè)備供電。變電所采用一路市電+柴油發(fā)電機(jī)供電方式，地埋式變電站采用一路市電供電方式，一級(jí)負(fù)荷采用EPS應(yīng)急電源供電。

(5)隧道消防設(shè)施。隧道配置了完善的消火栓、滅火器、水成膜泡沫滅火裝置、疏散逃生標(biāo)志、防火門、防火卷簾門。

3公路隧道機(jī)電工程技術(shù)

3．1隧道監(jiān)控系統(tǒng)

在隧道設(shè)計(jì)和建設(shè)中，監(jiān)控系統(tǒng)直接關(guān)系著隧道的車輛安全，同時(shí)也是在隧道發(fā)生緊急情況時(shí)，能夠快速處理并反映的重要保證。在本工程中，必需的關(guān)鍵設(shè)備均在一期工程中實(shí)施。隧道內(nèi)交通控制、有線廣播、閉路電視監(jiān)視、緊急電話、火災(zāi)手動(dòng)報(bào)警按鈕、火災(zāi)檢測(cè)器、防火卷簾門、消防設(shè)備、能見度檢測(cè)器、CO檢測(cè)器、車輛檢測(cè)器為一期實(shí)施。基于本項(xiàng)目初期投資控制的原因，洞內(nèi)能見度檢測(cè)器、CO檢測(cè)器、風(fēng)速風(fēng)向檢測(cè)器一期只按基本要求布設(shè)，隨著交通流的增長(zhǎng)，隧道洞內(nèi)環(huán)境狀況會(huì)更差，二期隧道內(nèi)應(yīng)增設(shè)能見度檢測(cè)器、CO檢測(cè)器，風(fēng)機(jī)等。隧道監(jiān)控管理救援站;全線13座隧道中的6座隧道設(shè)置監(jiān)控設(shè)備，設(shè)置依據(jù)主要參照隧道交通工程分級(jí)，并結(jié)合貴州省高速公路的整體裝備水平而設(shè)計(jì)。按照業(yè)主對(duì)該項(xiàng)目機(jī)電設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)需求，系統(tǒng)構(gòu)建的技術(shù)要求，以及管理模式來(lái)控制監(jiān)控設(shè)備的布設(shè)規(guī)模。

3．2隧道消防設(shè)施

各隧道的消防箱、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、手動(dòng)報(bào)警按鈕、有線廣播等均為50m設(shè)置一處。短隧道主要設(shè)置的消防設(shè)施是手提式滅火器，每50m設(shè)置一組，一組包含4具滅火器。滅火器采用MFA4型手提式干粉滅火器(4kg磷酸銨鹽干粉滅火器)4具。滅火器箱面板標(biāo)有“滅火器”字樣。長(zhǎng)隧道主要設(shè)置的消防設(shè)施包括:消火栓、水成膜泡沫滅火裝置、手提式滅火器。

3．3隧道通風(fēng)設(shè)施

射流風(fēng)機(jī)距離洞口200m左右，組間距離150m左右，每?jī)膳_(tái)為一組，采用上置式懸掛安裝。一氧化碳/能見度檢測(cè)器:設(shè)于隧道洞內(nèi)距入出口約300m處及隧道中間。風(fēng)速風(fēng)向檢測(cè)器:設(shè)于隧道洞內(nèi)距出口約310m處及隧道中間。

(1)風(fēng)機(jī)選型隧道采用全射流縱向射流通風(fēng)方式，采用Ф1120型風(fēng)機(jī)。

(2)風(fēng)機(jī)的控制通風(fēng)控制系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)到的透過(guò)率VI、CO濃度數(shù)據(jù)、交通量數(shù)據(jù)，控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)、風(fēng)向和運(yùn)行時(shí)間，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行和保持風(fēng)機(jī)較佳壽命的控制運(yùn)行;并在發(fā)生火災(zāi)時(shí)根據(jù)不同地點(diǎn)，進(jìn)行相應(yīng)的火災(zāi)排煙處理，以保證隧道的安全及運(yùn)行環(huán)境的舒適性。監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)每臺(tái)風(fēng)機(jī)有正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停機(jī)控制。通風(fēng)系統(tǒng)將每臺(tái)風(fēng)機(jī)的狀態(tài)(正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停機(jī))、自動(dòng)手動(dòng)狀態(tài)顯示、總故障信號(hào)傳給監(jiān)控系統(tǒng)。通風(fēng)控制系統(tǒng)控制方式要求有如下三級(jí):監(jiān)控室:自動(dòng)控制、人工遠(yuǎn)程控制;隧道區(qū)域控制器:自動(dòng)控制、人工控制;通風(fēng)機(jī)開關(guān)箱:人工手動(dòng)控制。

3．4隧道照明設(shè)施

運(yùn)營(yíng)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則是在保證行車安全和舒適的條件下，使照明回路操作簡(jiǎn)便，并考慮隧道運(yùn)營(yíng)期間養(yǎng)護(hù)方便，同時(shí)盡量節(jié)約能源。根據(jù)隧道所在位置、地形和所處地貌、植被等情況，照明參數(shù)取值為。以《貴州高速公路開發(fā)總公司公路隧道LED照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南及調(diào)光控制標(biāo)準(zhǔn)》為依據(jù)，根據(jù)近期交通量等級(jí)，本項(xiàng)目隧道引入段折減系數(shù)k=0．035。本設(shè)計(jì)基本照明(含應(yīng)急照明)采用50W大功率LED燈兩側(cè)交錯(cuò)布置在隧道兩側(cè)壁上;加強(qiáng)照明段輔以150W、120W、750W、60W、30W、25W大功率LED燈照明，兩側(cè)交錯(cuò)布置在隧道兩側(cè)壁上。隧道緊急停車帶和人行、車行橫洞采用50W大功率LED燈照明。全線隧道照明采用模擬調(diào)光方式。

3．5隧道供配電設(shè)施

根據(jù)該工程隧道的實(shí)際特點(diǎn)，其用電負(fù)荷等級(jí)定為:首先，隧道基本照明、應(yīng)急照明、防災(zāi)用的射流風(fēng)機(jī)及隧道監(jiān)控設(shè)備負(fù)荷等級(jí)為一級(jí);其次，隧道日常通風(fēng)用的射流風(fēng)機(jī)及隧道加強(qiáng)照明用電負(fù)荷等級(jí)為三級(jí)。其供電設(shè)施的范圍涉及，變電所設(shè)置位置以及供電范圍，全線隧道采用傳統(tǒng)供電方式，即在隧道口設(shè)置變電所或地埋式變電站，通過(guò)低壓電纜進(jìn)入隧道內(nèi)給設(shè)備供電。隧道射流風(fēng)機(jī)配電電纜采用電纜溝敷設(shè)，各電纜至相應(yīng)風(fēng)機(jī)吊掛處時(shí)，通過(guò)隧道二次襯砌內(nèi)的預(yù)埋管引至射流風(fēng)機(jī)電機(jī)。由于隧道內(nèi)射流風(fēng)機(jī)均按防災(zāi)考慮，因此射流風(fēng)機(jī)電纜采用耐火電纜。隧道照明主電纜敷設(shè)在隧道電纜溝內(nèi)，照明分支電纜敷設(shè)在隧道兩側(cè)壁和隧道拱頂中央位置電纜橋架內(nèi)。敷設(shè)在電纜橋架內(nèi)的應(yīng)急照明回路分支電纜采用耐火型，其余照明回路電纜采用阻燃型。消防水泵電纜采用埋地敷設(shè)方式，穿管保護(hù)，電纜選用鎧裝電纜。本著防盜和節(jié)約的原則，本工程中大截面的銅電纜替換為鋁合金電纜。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上分析，在公路隧道工程中，機(jī)電工程起到至關(guān)重要的作用，直接關(guān)系著隧道的交通安全。主要總結(jié)了貴州省六盤水至鎮(zhèn)寧高速公路六盤水至六枝段的隧洞機(jī)電工程設(shè)計(jì)和建設(shè)為例，重點(diǎn)闡述了隧道監(jiān)控系統(tǒng)、隧道通風(fēng)系統(tǒng)、隧道照明系統(tǒng)、隧道監(jiān)控系統(tǒng)、隧道供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和布設(shè)技術(shù)，對(duì)保證其隧到運(yùn)行期間的安全具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，也希望給同類工程提供可借鑒的建議。

作者：何奇飛 單位：貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司