龍泉市隧道太陽(yáng)光光纖照明施工技術(shù)

(重慶交通大學(xué)　重慶　400074)

一、引言

太陽(yáng)光光纖照明是通過(guò)光纖把自然光引至指定區(qū)域的一種照明方式。光纖照明的發(fā)展主要取決于光纖的發(fā)展，光纖照明系統(tǒng)是由聚光裝置、傳導(dǎo)裝置(光纖)和光輸出裝置(尾燈)組成[1-2]。光纖照明的基本原理是光纖與光源耦合，太陽(yáng)光透過(guò)聚光裝置耦合到傳導(dǎo)裝置(光纖)中，并在光纖不同折射率的芯皮界面上發(fā)生全反射，以實(shí)現(xiàn)其在光纖中傳輸，并通過(guò)與光輸出裝置(尾燈)組合，使輸出光達(dá)到所需的照明效果[3]。

二、工程概況

龍泉寺隧道為南北走向的高速公路隧道，位于貴州省正安至務(wù)川高速公路，隧道全長(zhǎng)435m。電氣照明工程包括地埋式變壓器1臺(tái)，交流參數(shù)穩(wěn)壓器1臺(tái)，照明配電箱8個(gè)，電纜鋪設(shè)12.2km各種電纜17.2km。可撓金屬管400m，隧道燈503套，玻璃鋼電纜橋架950m。隧道基本照明按照隧道里程分為6個(gè)區(qū)段，采用2× 55wLED燈，全隧道設(shè)有應(yīng)急照明，隧道進(jìn)出口設(shè)有加強(qiáng)照明，每個(gè)照明區(qū)段設(shè)置有照明及維修配電箱，出入口加強(qiáng)照明也設(shè)置有專(zhuān)門(mén)的配電箱。

三、施工準(zhǔn)備

現(xiàn)場(chǎng)勘察，適合安放導(dǎo)光器的位置，對(duì)導(dǎo)光器會(huì)造成阻擋的一些因素。光纜進(jìn)入隧道的方式，導(dǎo)光器到尾燈固定的距離。隧道的高度、寬度光纜的路徑及在隧道內(nèi)的固定方式。隧道內(nèi)光纖照明燈的布設(shè)方式、距離等。采光器用電來(lái)源。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察設(shè)計(jì)施工圖紙，按照施工圖紙的要求，編制施工組織方案、著手施工隊(duì)伍布點(diǎn)、材料定購(gòu)、設(shè)備機(jī)具調(diào)遣、崗前培訓(xùn)、設(shè)計(jì)文件會(huì)審和施工技術(shù)交底等工作，并按有關(guān)規(guī)定報(bào)批施工方案、報(bào)告。

四、施工工藝

(一)現(xiàn)場(chǎng)定位

為了保證隧道照明燈具安裝后線(xiàn)條流暢，采用了全新的測(cè)量?jī)x器——全站儀、激光投影儀進(jìn)行燈具定位。燈具定位時(shí)，按施工圖及技術(shù)交底確定燈具位置及標(biāo)高，并與其他專(zhuān)業(yè)施工圖紙核對(duì)是否矛盾。根據(jù)中心線(xiàn)和路面標(biāo)高進(jìn)行整體測(cè)量，隧道設(shè)施斷面布置及安裝圖和隧道燈具安裝高度的要求，計(jì)算出燈具底座中心線(xiàn)(沿行車(chē)方向)距隧道中心線(xiàn)的水平距離L。根據(jù)隧道燈具平面布置圖和數(shù)值L，利用全站儀找出燈具底座中心位置在地面上的投影點(diǎn)。根據(jù)投影點(diǎn)的位置，利用激光投影儀劃出燈具底座在隧道墻壁上的中心點(diǎn)和中心線(xiàn)(沿行車(chē)方向)。

本次工程共計(jì)6臺(tái)采光器對(duì)應(yīng)12個(gè)尾燈。采光器采用矩形排列，為了防止兩臺(tái)采光器相互遮擋影響，橫向兩個(gè)底座相隔2.4m，縱向間距為1.6m。采光器必須正面朝北安裝。

光導(dǎo)纖維在穿管保護(hù)是非常困難的，承攬的光纖橫截面積較大，穿管過(guò)程中光纜表面與被穿管內(nèi)壁會(huì)產(chǎn)生較大摩擦力而導(dǎo)致光纜外表皮與光纖芯發(fā)生相對(duì)移動(dòng)使得光纜在布設(shè)的過(guò)程中報(bào)廢率大大提高。影響工程進(jìn)度。本次工程舍棄了在隧道口預(yù)留的線(xiàn)管路徑，道路另一側(cè)的光纜通過(guò)從隧道拱頂通過(guò)而放棄了穿管。測(cè)量出每個(gè)尾燈對(duì)應(yīng)到采光器的光纜長(zhǎng)度。本次采用的是3根65m的光纜，和3根85米的光纜，共計(jì)光纜450m。

(二)基底開(kāi)挖

考慮到安裝地的特殊條件季節(jié)性?xún)鐾梁蜕降仫L(fēng)荷載的作用，對(duì)該場(chǎng)地開(kāi)挖基坑固定基采光設(shè)備。坑深度確定為直徑為0.9深度為1m的基坑，在基坑中預(yù)埋角鋼回填混凝土?；由疃鹊拇_定可根據(jù)1、作用在地基上的荷載大小和性質(zhì)；2、工程地質(zhì)條件；3、地基凍融條件。除了巖石基礎(chǔ)外，基礎(chǔ)埋深不宜小于0.5m。設(shè)備對(duì)基礎(chǔ)的荷載為軸心荷載確定基礎(chǔ)是否合理[4]。

保證基礎(chǔ)在同一個(gè)平面里的整體性和抗風(fēng)性能，焊入角鋼鋼架再用混凝土澆實(shí)。在焊接角鋼鋼架時(shí)利用激光水平儀保證水平。將組裝好的采光器設(shè)備按照安裝要求正面朝北放置在平臺(tái)如，用水泥混凝土加強(qiáng)。采光器在運(yùn)行過(guò)程中，受風(fēng)面會(huì)增大導(dǎo)致風(fēng)力也會(huì)增加，設(shè)備產(chǎn)生搖晃對(duì)光纖的壽命和尾燈的亮度產(chǎn)生巨大的影響[5]。

(三)光纖固定

本項(xiàng)目所用光纖為芯徑為1mm的大口徑石英光纖，直徑大、硬度高，使得光纜的彎曲半徑比較大，在敷設(shè)過(guò)程中必須按照原包裝彎曲方向慢慢展開(kāi)。為充分保護(hù)光纜敷設(shè)過(guò)程中不被意外損壞，采用多人合力抬著敷設(shè)的方式將光纖光纜由起始端延伸到安裝位置的終端。

由于光纖的特殊性，本次光纖的路徑舍去了原來(lái)預(yù)留的穿管路徑而改用繞過(guò)隧道拱頂?shù)穆窂健９饫|本身滿(mǎn)足防水防腐蝕性，為了防止室外被意外破壞，對(duì)與采光器相連以外的光纜采用套管保護(hù)，若直接對(duì)光纜穿管，會(huì)導(dǎo)致光纜保護(hù)層與內(nèi)部光纖發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。本次項(xiàng)目采用的套管是開(kāi)口的50mm黑色波紋管，將光纜放入管內(nèi)埋于一定深度的土層中。

考慮的工程的美觀性、實(shí)用性隧道內(nèi)的光纜沒(méi)有采用套管的方式保護(hù)，將150×100mm的線(xiàn)槽用6mm的膨脹螺栓定在隧道內(nèi)壁低于尾燈30cm的直線(xiàn)上。為充分保護(hù)光纜敷設(shè)過(guò)程中不被意外損壞，采用多人合力抬著敷設(shè)的方式將光纖光纜由起始端延伸到安裝位置的終端。線(xiàn)槽內(nèi)的光纜采用線(xiàn)卡分段定在線(xiàn)槽內(nèi)壁，以減小線(xiàn)槽的受力。

(四)尾燈安裝

對(duì)增加了二次配光透鏡的光纖燈具來(lái)說(shuō)，其光束角發(fā)生了較大的變化，在水平方向上，其光束角得到了明顯的擴(kuò)大，大約在80°左右，而在垂直方向上，其光束角反而有一點(diǎn)的縮窄，大約在30°左右。為了提高駕駛員的舒適性和安全性，本工程采用順光照明，燈具垂直布置，燈具配光曲線(xiàn)中的0°(水平)方向?qū)挼膬梢砼c隧道路面的縱向垂直。燈具在隧道中的排列如下：

(1)燈具排列的方式采用的是雙排相對(duì)的排列方式；

(2)燈具之間的間距為1.6m；

(3)燈具每個(gè)一個(gè)間距其高度和傾斜角度有所相同，即單排數(shù)的燈具安裝高度3.3m，高于固定光纜的線(xiàn)槽30cm，燈具傾斜度35゜，且燈具水平旋轉(zhuǎn)角度40゜。用2個(gè)6mm的膨脹螺栓打入隧道壁內(nèi)固定。

五、結(jié)束語(yǔ)

太陽(yáng)光光纖照明在隧道中實(shí)施還屬?lài)?guó)內(nèi)首例。該工程既可以解決隧道入口段的視覺(jué)適應(yīng)性問(wèn)題，提高交通安全，又可以解決目前隧道尚無(wú)有效的入口段加強(qiáng)照明降低能耗的有效途徑問(wèn)題，更可為偏遠(yuǎn)地區(qū)孤零短隧道的供電難、供電貴提供根本的解決方案。希望通過(guò)對(duì)該工程施工技術(shù)的總結(jié)，為今后類(lèi)似工程提供經(jīng)驗(yàn)。