高速公路隧道機電系統安裝工程方案探究

王玉亮

（中交建筑集團有限公司，北京 100020）

隧道監控系統是整個隧道管理和其他各運行系統的運行核心，對行車安全、隧道環境監測等有重要作用。為保證高速公路隧道安全穩定運行，必須提高機電系統安裝的整體質量，規范施工操作內容，避免施工階段出現質量和安全問題，使工程質量和設備質量滿足各項技術及指標要求。

1 高速公路隧道機電系統安裝工程施工方案內容

1.1 電纜線路施工

高速公路隧道機電系統電纜種類多，包括照明電纜、通信電纜、消防電纜等，各類型電纜的引出地點、敷設方式存在明顯差異，必須制定各類電纜的專項施工方案。以照明電纜為例，以變電所低壓柜作為引出地點，使用絕緣電線對隧道內的照明燈具進行接線處理，配電箱內引出絕緣接線，將照明電纜穿入保護套管，沿途通過配套電纜橋架固定敷設，將照明電纜接入隧道內各臺照明燈具。在電纜線路施工環節，要重點掌握以下操作要點：①電纜配盤：根據工程情況，綜合考慮施工富裕度、接頭纜線長度、施工預留要求等因素，準確計算照明電纜對應長度，把電纜規律纏繞在電纜盤上，必須保證電纜端頭密封性。②電纜檢查：核對檢查電纜規格型號、外觀質量與配盤長度，測量電纜絕緣電阻值，開展耐壓試驗與泄漏電流試驗，及時處理或更換存在表面缺陷、性能質量不達標的劣質電纜。③電纜展放：采取人工展放方式，在放線架上固定放置電纜盤，緩慢將電纜盤升起，同步在盤內引出電纜，勻速轉動電纜盤來拉出線纜，展放期間由人工負責拖放。此外，在電纜入口位置設置進口滑輪，入管位置增設鐵瓦，將其作為保護措施分散電纜牽引、拉拽期間形成的阻力，避免電纜絕緣層過度磨損，保護方法如圖1 所示。④電纜敷設：隧道內部預留電纜溝與安裝支架，根據現場條件來確定終端接頭位置，在電纜穿越特殊位置時預留適當長度，將電纜平穩擺放在支架表面，測量調整電纜軸線的位置，使用鐵線把電纜與接頭綁扎固定在支架上，使用防水膠帶包好電纜頭，要求兩邊余留光、禁止電纜相互纏繞。敷設完畢后，在電纜首端、尾端、轉彎處、引出引入處，設置標志牌，詳細標注電纜用途、回路編號等信息。⑤電纜接續，施工人員開剝電纜護套，把電纜套入電纜接頭盒內部，繼續切剝護套鎧裝，與接地線進行焊接連接，剝離剩余半導體層與絕緣層。完成前期處理工作后，對導線進行壓接處理，檢查壓接質量是否達標，復原整理電纜芯線，灌注適量絕緣膠，徹底封閉接頭盒，最終對電纜電氣性能進行測試。

圖1 電纜保護示意圖

1.2 供配電系統施工

在供配電系統施工環節，以配電箱、低壓配電柜、柴油發電機組作為主要硬件設備，施工方案內重點標注各類設備的正確安裝方法。①配電箱安裝：檢查配電箱外觀質量與箱內電器質量，確定無誤后，在隧道內壁結構預留孔洞，要求孔洞尺寸略大于箱體尺寸，將配電箱平穩放置在預留孔洞內部，測量調整箱體安裝位置、垂直度與頂面平整度。箱體安裝就位后，打掉對應穿管敲落孔，穿入電氣管線，把電纜接入配電箱，封堵管口部位，最終把電纜、導線進出配電箱位置進行密封處理，清理箱盒內殘存異物。②低壓配電柜安裝：參照施工圖紙在隧道現場標記配電柜安裝位置，使用槽鋼等材料搭設基礎結構，量測檢查基礎結構的水平度、長寬度、相對位置和直線度偏差是否超標。清理基礎表面殘存灰砂，把低壓配電柜搬運至安裝區域，運輸期間禁止出現柜體傾覆問題。準備工作完成后，低壓配電柜平穩擺放在基礎結構上部，對首塊盤進行找平處理，將其作為基準，調整墊鐵厚度和盤間螺絲松緊程度。然后重復上述操作，固定其他各盤。最后，按照分段圖，在低壓配電柜間安裝聯絡母線，核對檢查母線放置位置、方向、相序和編號，母線搭接面需保持緊密連接狀態，在接觸面均勻涂抹電力復合脂，安裝斷路器與隔離開關，安裝前檢查制造質量是否達標，如對隔離開關開展三相同期性檢查、觸頭偏心檢查、觸頭觸指接觸性檢查。③柴油發電機組安裝：利用平板車把柴油發電機組運輸就位，在安裝位置埋設預埋件，將機組平穩起吊至埋件上部安裝位置，對機組位置加以找平找正處理，引出并連接接地線，采取焊接方式固定連接機組與埋件結構。隨后，施工人員按照安裝手冊，按順序在柴油發電機組上安裝排氣管、冷卻水箱管路、油管路等附件。

1.3 通風系統施工

在通風系統施工環節，以風機設施作為主要設備，施工方案內重點補充風機設施在運卸拆裝、預埋件安裝、機組安裝、完工檢查四方面的安裝要點。①運卸拆裝：風機設備轉運入場后，重點檢查風機型號、規格尺寸和外觀質量，確定無誤后，再將風機運送到預定安裝位置，細致檢查風機絕緣性質，測試接線柱三相間絕緣電阻值，以及接線柱對風機殼體的絕緣電阻值。②預埋件安裝：在施工現場標記預埋件埋設位置，核對檢查預埋件數量與位置是否符合方案內容，預埋件的安裝偏差不得超過風機安裝允許偏差。預埋件埋設就位后，開展抗拉拔力試驗，負載不小于15 倍風機和附件總重量，試驗時間控制在10 min。確定試驗期間預埋件位置、外觀狀態未發生改變后，即可進入風機安裝步驟，預埋件上焊接連接風機支架。③機組安裝：現場準備2 個手拉倒鏈，在吊鉤與風機起吊鉤上固定倒鏈兩端，拉動倒鏈緩慢起吊上升風機，把風機起吊至安裝面上方懸停，測量調整風機安裝位置，再把風機平穩落放到安裝面，在連接附件和風機上打入螺栓，各組聯接螺栓設置平墊片、彈簧墊片與緊固螺母，螺栓絲扣外露要求為2～3 螺距。④完工檢查：采取拉線檢查、尺量檢查方法，檢查風機中心線平面后移距離是否超過1 mm、風機安裝標高偏差是否超過±10 mm，測量轉動件、輪轂、葉片安裝間距，通電調試風機，觀察風量、風速、反向啟動等運行參數是否達標。

1.4 監控系統施工

在監控系統施工環節，以攝像機作為主要機電設備，隧道內部每隔150 m 左右安裝一臺攝像機，施工方案內補充立柱組立、攝像機安裝兩方面的安裝要點。①立柱組立：立柱頂部1 m 處套牢尼龍繩，吊繩周邊0.1 m 處對稱綁扎晃繩，起吊期間人工拉緊晃繩，對準底板螺孔和預埋螺栓位置，立柱下落在基礎法蘭盤上部，擰緊各組螺母，測量調整立柱垂直度，固定立柱底部與法蘭盤螺栓，在縫隙部位嵌填水泥砂漿。②攝像機安裝：立柱組立完畢后，焊接連接立柱和接地扁鋼，對焊縫部位進行防腐處理，在基礎內部預埋管內將電源線穿入立柱接線盒，測試纜線絕緣電阻值與導通性能，把線纜和配電箱接線端子及防雷設備相互連接。隨后，在立柱頂部安裝攝像機，從配電箱內引出線纜，在頂部出線口到配電盒區域套設蛇皮管來保護線纜。一般情況下，在隧道地面把攝像機安裝成型，立柱頂部安裝機架，機架上固定安裝攝像機，調節攝像機角度與連接線纜，以此來降低施工難度。

2 高速公路隧道機電系統安裝工程施工方案的優化措施

2.1 調試檢查

高速公路隧道機電系統結構復雜、機電設備多，機電系統安裝完畢后，組織調試檢查作業，需覆蓋全部機電設備，否則將無法真實掌握機電系統安裝質量和運行情況。對此，必須加大調試檢查力度，應采取以下技術措施。①本地控制連接：檢查各類電纜線路的外觀質量，核對線路編號、路徑、聯結部位、同心度偏差是否符合設計要求，測試各回路絕緣電阻，檢查電氣設備接線情況。同時，收集整理自檢報告、監理驗收報告、變更技術文件、產品說明書等工程資料，完成多項準備工作后，具備機電設備調試檢查條件。②單系統調試：照明、通風、監控等機電系統安裝完畢后，立即組織開展單機調試作業，以檢測設備本身質量與安裝質量是否合格為目的，重點檢查設備安裝方式、接線方式，通電期間觀察機電設備使用功能是否得到正常發揮。③多系統聯合調試：全部子系統調試完畢后，對高速公路隧道機電系統進行聯合調試，以檢查機電設備運行穩定性、測量地間絕緣電阻值、測量電源插座電壓值作為硬件調試內容，以按照控制方案輸入信號、檢測設備輸出狀態、觀察機電系統使用功能發揮情況作為軟件調試內容。

2.2 配備新型攝像機

在早期的高速公路隧道工程項目中，普遍選擇在隧道內部每隔一段距離安裝固定攝像機，通過多臺攝像機覆蓋隧道內部空間，做到監控畫面無縫銜接。根據監控系統實際使用情況來看，固定攝像機無法遠程轉動攝像頭方位與變換焦距，很難實時采集緊急停車帶、車行橫洞等特殊區域的現場監控畫面，最終因突發交通事故發現、處理不及時而引發二次事故。對此，在制定隧道監控系統施工方案時，需要酌情增加攝像頭數量與調整種類，隧道內部等距安裝多臺固定攝像機的基礎上，額外在緊急停車帶正對車行橫洞等特殊位置，加裝云臺攝像機，提前設定攝像機焦距。監控系統投運使用期間，云臺攝像機負責監控進入緊急停車帶的車輛，確定出現車輛爆胎、無法繼續行駛等情況后，監控中心立即通知路政部門組織救援。同時，對云臺攝像機和卷簾門進行聯動控制，如果高速公路隧道車行橫洞啟閉卷簾門，把云臺攝像機切換到另一處值守位置，實時監控車行橫洞使用狀況。

2.3 配備簡易工具車

在高速公路隧道工程，所安裝機電設備與管線種類繁多，如在隧道綜合管線斷面內側上安裝多層電纜支架、照明燈具、配電箱，外側安裝排水管、消防管、信號與多層電纜支架。在傳統人工安裝模式下，施工人員需要反復移動位置與上下爬梯來滿足安裝需求，施工效率低下，容易出現錯誤操作行為。對此，需要在工程現場配備簡易工具車，解決安裝效率低下、勞動強度大的施工難題，簡易工具車結構如圖2 所示，由安裝平臺、支撐結構、工具車、安裝槽、緊固件等部分組成，施工人員推動工具車抵達各處安裝點，一體化開展機電設備搬運、安裝作業。以照明燈具安裝為例，在人工安裝方式下，需要配備多名施工人員負責放線與安裝燈具，每組施工隊伍平均安裝速度為25～30 臺/d。通過配備簡易工具車，可以節省燈具起吊安裝時間與運輸時間，每組施工隊伍平均安裝速度提升到60～80 臺/d。

圖2 簡易工具車立體結構示意圖

3 結語

綜上所述，為保證高速公路隧道安全運營，營造穩定的交通行車環境。施工單位必須提高對機電系統安裝工程的重視程度，貼近工程實際情況，科學制定機電安裝施工方案，施工方案內重點補充電纜線路、供配電系統、通風系統與監控系統的內容，落實調試檢查、配備新型攝像機、配備簡易工具車三項優化措施，改善機電系統安裝施工條件。