公路隧道机电工程技术研究.docx

公路隧道机电工程技术研究近几年来，在公路建设中，尤其是山区高速公路建设中，由于隧道施工方案具有克服地形障碍、缓和高程变化、改善总体线形以及缩短行车里程等优点，广受施工单位的青睐，其建设规模和建设里程不断扩大。但是，公路施工方案也存在一些缺陷:首先，隧道空间较封闭，其光线变化较大，容易导致安全事故;其次，隧道环境较差，如:空气污染、噪声大等，大大增加了发生二次安全事故的机率。鉴于此，安全问题是隧道建设和运行过程中应首要关注的问题。在此方面，机电工程技术的出现很好地弥补了隧道的缺陷，不仅满足了隧道的安全性需要，而且为隧道的日常运行提供了便捷。公路隧道主要包括照明系统、交通控制系统、火灾检测报警与消防系统等，对公路隧道的发展具有十分重要的现实意义。本文以贵州省六盘水至镇宁高速公路六盘水至六枝段的隧洞机电工程设计和布设为例，分析其技术要点，其基本情况如下:贵州省六盘水至镇宁高速公路六盘水至六枝段，全线共13座隧道，设计时速80km/h。公路隧道机电工程设计方案结合六盘水至镇宁高速公路六盘水至六枝段隧道的特点和日常需求，决定采用如下设计方案:(1)隧道监控设施。根据隧道交通工程等级合理设置监控外场设备。隧道监控系统的构成大致分为8个部分:中央控制系统(包括PLC控制系统和有线广播系统)、交通检测系统、交通信号控制系统、视频监控系统、通风检测控制系统、照明检测控制系统、火灾报警系统、紧急电话系统。(2)隧道通风设施。根据计算隧道在各种运营工况下，稀释CO和烟雾所需的需风量，确定隧道采用全射流纵向通风方式或者采用自然通风方式。(3)隧道照明设施。本项目隧道均采用无极调光照明，隧道照明光源选用大功率LED灯。隧道照明包括加强照明、基本照明、应急照明、有源诱导标及车行横洞、人行横洞照明。(4)隧道供电设施。全线隧道采用传统供电方式，即在隧道口设房建变电所或地埋式变电站，通过低压电缆进入隧道内给设备供电。变电所采用一路市电+柴油发电机供电方式，地埋式变电站采用一路市电供电方式，一级负荷采用EPS应急电源供电。(5)隧道消防设施。隧道配置了完善的消火栓、灭火器、水成膜泡沫灭火装置、疏散逃生标志、防火门、防火卷帘门。3公路隧道机电工程技术31隧道监控系统在隧道设计和建设中，监控系统直接关系着隧道的车辆安全，同时也是在隧道发生紧急情况时，能够快速处理并反映的重要保证。在本工程中，必需的关键设备均在一期工程中实施。隧道内交通控制、有线广播、闭路电视监视、紧急电话、火灾手动报警按钮、火灾检测器、防火卷帘门、消防设备、能见度检测器、CO检测器、车辆检测器为一期实施。基于本项目初期投资控制的原因，洞内能见度检测器、CO检测器、风速风向检测器一期只按基本要求布设，随着交通流的增长，隧道洞内环境状况会更差，二期隧道内应增设能见度检测器、CO检测器，风机等。隧道监控管理救援站;全线13座隧道中的6座隧道设置监控设备，设置依据主要参照隧道交通工程分级，并结合贵州省高速公路的整体装备水平而设计。按照业主对该项目机电设备的联网需求，系统构建的技术要求，以及管理模式来控制监控设备的布设规模。32隧道消防设施各隧道的消防箱、火灾报警系统、手动报警按钮、有线广播等均为50m设置一处。短隧道主要设置的消防设施是手提式灭火器，每50m设置一组，一组包含4具灭火器。灭火器采用MFA4型手提式干粉灭火器(4kg磷酸铵盐干粉灭火器)4具。灭火器箱面板标有“灭火器”字样。长隧道主要设置的消防设施包括:消火栓、水成膜泡沫灭火装置、手提式灭火器。33隧道通风设施射流风机距离洞口200m左右，组间距离150m左右，每两台为一组，采用上置式悬挂安装。一氧化碳/能见度检测器:设于隧道洞内距入出口约300m处及隧道中间。风速风向检测器:设于隧道洞内距出口约310m处及隧道中间。(1)风机选型隧道采用全射流纵向射流通风方式，采用1120型风机。(2)风机的控制通风控制系统根据检测到的透过率VI、CO浓度数据、交通量数据，控制风机的运行台数、风向和运行时间，实现节能运行和保持风机较佳寿命的控制运行;并在发生火灾时根据不同地点，进行相应的火灾排烟处理，以保证隧道的安全及运行环境的舒适性。监控系统对每台风机有正转、反转、停机控制。通风系统将每台风机的状态(正转、反转、停机)、自动手动状态显示、总故障信号传给监控系统。通风控制系统控制方式要求有如下三级:监控室:自动控制、人工远程控制;隧道区域控制器:自动控制、人工控制;通风机开关箱:人工手动控制。34隧道照明设施运营照明系统设计的基本原则是在保证行车安全和舒适的条件下，使照明回路操作简便，并考虑隧道运营期间养护方便，同时尽量节约能源。根据隧道所在位置、地形和所处地貌、植被等情况，照明参数取值为如表2所示。以贵州高速公路开发总公司公路隧道LED照明系统设计指南及调光控制标准为依据，根据近期交通量等级，本项目隧道引入段折减系数k=0035。本设计基本照明(含应急照明)采用50W大功率LED灯两侧交错布置在隧道两侧壁上;加强照明段辅以150W、120W、750W、60W、30W、25W大功率LED灯照明，两侧交错布置在隧道两侧壁上。隧道紧急停车带和人行、车行横洞采用50W大功率LED灯照明。全线隧道照明采用模拟调光方式。35隧道供配电设施根据该工程隧道的实际特点，其用电负荷等级定为:首先，隧道基本照明、应急照明、防灾用的射流风机及隧道监控设备负荷等级为一级;其次，隧道日常通风用的射流风机及隧道加强照明用电负荷等级为三级。其供电设施的范围涉及，变电所设置位置以及供电范围，全线隧道采用传统供电方式，即在隧道口设置变电所或地埋式变电站，通过低压电缆进入隧道内给设备供电。隧道射流风机配电电缆采用电缆沟敷设，各电缆至相应风机吊挂处时，通过隧道二次衬砌内的预埋管引至射流风机电机。由于隧道内射流风机均按防灾考虑，因此射流风机电缆采用耐火电缆。隧道照明主电缆敷设在隧道电缆沟内，照明分支电缆敷设在隧道两侧壁和隧道拱顶中央位置电缆桥架内。敷设在电缆桥架内的应急照明回路分支电缆采用耐火型，其余照明回路电缆采用阻燃型。消防水泵电缆采用埋地敷设方式，穿管保护，电缆选用铠装电缆。本着防盗和节约的原则，本工程中大截面的铜电缆替换为铝合金电缆。综上分析，在公路隧道工程中，机电工程起到至关重要的作用，直接关系着隧道的交通安全。主要总结了贵州省六盘水至镇宁高速公路六盘水至六枝段的隧洞机电工程设计和建设为例，重点阐述了隧道监控系统、隧道通风系统、隧道照明系统、隧道监控系统、隧道供配电系统的设计方案和布设技术，对保证其隧到运行期间的安全具有十分重要的现实意义，也希望给同类工程提供可借鉴的建议。