公路隧道機電工程技術探討

何奇飛

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司)

公路隧道機電工程技術探討

何奇飛

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司)

以貴州省六盤水至鎮寧高速公路六盤水至六枝段的隧洞機電工程設計和布設為例，探討其隧道工程設計和布設要點。

公路隧道;機電工程;公路建設;建設里程

1 公路隧道機電工程技術發展的必要性和現狀

近幾年來，在公路建設中，尤其是山區高速公路建設中，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里程等優點，廣受施工單位的青睞，其建設規模和建設里程不斷擴大。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，容易導致安全事故;其次，隧道環境較差，如:空氣污染、噪聲大等，大大增加了發生二次安全事故的機率。鑒于此，安全問題是隧道建設和運行過程中應首要關注的問題。在此方面，機電工程技術的出現很好地彌補了隧道的缺陷，不僅滿足了隧道的安全性需要，而且為隧道的日常運行提供了便捷。公路隧道主要包括照明系統、交通控制系統、火災檢測報警與消防系統等，對公路隧道的發展具有十分重要的現實意義。本文以貴州省六盤水至鎮寧高速公路六盤水至六枝段的隧洞機電工程設計和布設為例，分析其技術要點，其基本情況如下:貴州省六盤水至鎮寧高速公路六盤水至六枝段，全線共13座隧道，設計時速80 km/h。

2 公路隧道機電工程設計方案

結合六盤水至鎮寧高速公路六盤水至六枝段隧道的特點和日常需求，決定采用如下設計方案:(1)隧道監控設施。根據隧道交通工程等級合理設置監控外場設備。隧道監控系統的構成大致分為8個部分:中央控制系統(包括PLC控制系統和有線廣播系統)、交通檢測系統、交通信號控制系統、視頻監控系統、通風檢測控制系統、照明檢測控制系統、火災報警系統、緊急電話系統。(2)隧道通風設施。根據計算隧道在各種運營工況下，稀釋CO和煙霧所需的需風量，確定隧道采用全射流縱向通風方式或者采用自然通風方式。(3)隧道照明設施。本項目隧道均采用無極調光照明，隧道照明光源選用大功率LED燈。隧道照明包括加強照明、基本照明、應急照明、有源誘導標及車行橫洞、人行橫洞照明。(4)隧道供電設施。全線隧道采用傳統供電方式，即在隧道口設房建變電所或地埋式變電站，通過低壓電纜進入隧道內給設備供電。變電所采用一路市電+柴油發電機供電方式，地埋式變電站采用一路市電供電方式，一級負荷采用EPS應急電源供電。(5)隧道消防設施。隧道配置了完善的消火栓、滅火器、水成膜泡沫滅火裝置、疏散逃生標志、防火門、防火卷簾門。

3 公路隧道機電工程技術

3.1 隧道監控系統

在隧道設計和建設中，監控系統直接關系著隧道的車輛安全，同時也是在隧道發生緊急情況時，能夠快速處理并反映的重要保證。在本工程中，必需的關鍵設備均在一期工程中實施。隧道內交通控制、有線廣播、閉路電視監視、緊急電話、火災手動報警按鈕、火災檢測器、防火卷簾門、消防設備、能見度檢測器、CO檢測器、車輛檢測器為一期實施。基于本項目初期投資控制的原因，洞內能見度檢測器、CO檢測器、風速風向檢測器一期只按基本要求布設，隨著交通流的增長，隧道洞內環境狀況會更差，二期隧道內應增設能見度檢測器、CO檢測器，風機等。隧道監控管理救援站;全線13座隧道中的6座隧道設置監控設備，設置依據主要參照隧道交通工程分級，并結合貴州省高速公路的整體裝備水平而設計。按照業主對該項目機電設備的聯網需求，系統構建的技術要求，以及管理模式來控制監控設備的布設規模。

3.2 隧道消防設施

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

3.3 隧道通風設施

射流風機距離洞口200 m左右，組間距離150 m左右，每兩臺為一組，采用上置式懸掛安裝。一氧化碳/能見度檢測器:設于隧道洞內距入出口約300 m處及隧道中間。風速風向檢測器:設于隧道洞內距出口約310 m處及隧道中間。

(1)風機選型

隧道采用全射流縱向射流通風方式，采用Ф1120型風機，參數如下。

表1 Ф1120型射流風機技術參數表

(2)風機的控制

通風控制系統根據檢測到的透過率VI、CO濃度數據、交通量數據，控制風機的運行臺數、風向和運行時間，實現節能運行和保持風機較佳壽命的控制運行;并在發生火災時根據不同地點，進行相應的火災排煙處理，以保證隧道的安全及運行環境的舒適性。監控系統對每臺風機有正轉、反轉、停機控制。通風系統將每臺風機的狀態(正轉、反轉、停機)、自動手動狀態顯示、總故障信號傳給監控系統。通風控制系統控制方式要求有如下三級:監控室:自動控制、人工遠程控制;隧道區域控制器:自動控制、人工控制;通風機開關箱:人工手動控制。

3.4 隧道照明設施

運營照明系統設計的基本原則是在保證行車安全和舒適的條件下，使照明回路操作簡便，并考慮隧道運營期間養護方便，同時盡量節約能源。根據隧道所在位置、地形和所處地貌、植被等情況，照明參數取值為如表2所示。以《貴州高速公路開發總公司公路隧道LED照明系統設計指南及調光控制標準》為依據，根據近期交通量等級，本項目隧道引入段折減系數k=0.035。本設計基本照明(含應急照明)采用50 W大功率LED燈兩側交錯布置在隧道兩側壁上;加強照明段輔以150 W、120 W、750 W、60 W、30 W、25 W大功率LED燈照明，兩側交錯布置在隧道兩側壁上。隧道緊急停車帶和人行、車行橫洞采用50 W大功率LED燈照明。全線隧道照明采用模擬調光方式。

3.5 隧道供配電設施

根據該工程隧道的實際特點，其用電負荷等級定為:首先，隧道基本照明、應急照明、防災用的射流風機及隧道監控設備負荷等級為一級;其次，隧道日常通風用的射流風機及隧道加強照明用電負荷等級為三級。其供電設施的范圍涉及，變電所設置位置以及供電范圍，全線隧道采用傳統供電方式，即在隧道口設置變電所或地埋式變電站，通過低壓電纜進入隧道內給設備供電。隧道射流風機配電電纜采用電纜溝敷設，各電纜至相應風機吊掛處時，通過隧道二次襯砌內的預埋管引至射流風機電機。由于隧道內射流風機均按防災考慮，因此射流風機電纜采用耐火電纜。隧道照明主電纜敷設在隧道電纜溝內，照明分支電纜敷設在隧道兩側壁和隧道拱頂中央位置電纜橋架內。敷設在電纜橋架內的應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方式，穿管保護，電纜選用鎧裝電纜。本著防盜和節約的原則，本工程中大截面的銅電纜替換為鋁合金電纜。

4 結束語

綜上分析，在公路隧道工程中，機電工程起到至關重要的作用，直接關系著隧道的交通安全。主要總結了貴州省六盤水至鎮寧高速公路六盤水至六枝段的隧洞機電工程設計和建設為例，重點闡述了隧道監控系統、隧道通風系統、隧道照明系統、隧道監控系統、隧道供配電系統的設計方案和布設技術，對保證其隧到運行期間的安全具有十分重要的現實意義，也希望給同類工程提供可借鑒的建議。

表2 照明參數取值

［1］ 鄭杰.高速公路隧道機電安裝工程施工技術探討［J］.科技致富向導，2012，(15):158－159.

［2］ 付延松.關于機電安裝工程技術的探討［J］.中國科技博覽，2012，(24):400.

［3］ 徐濤.公路隧道工程技術應用研究［J］.黑龍江交通科技，2013，(4):56.

U492

C

1008－3383(2015)10－0098－02

2015－01－15

何奇飛(1987－)，男，銅仁思南人，助理工程師，主要從事隧道機電工作。