隧道機(jī)電系統(tǒng)的施工界面整合措施

趙航

(中鐵十六局集團(tuán)電氣化工程有限公司 北京 100018)

隧道機(jī)電系統(tǒng)施工中，機(jī)電安裝的施工界面管理作為建設(shè)工程施工的重要一環(huán)，也是各專(zhuān)業(yè)接口處的管理核心。在整個(gè)高速公路交通工程建設(shè)中，基于隧道機(jī)電安裝施工的管理環(huán)節(jié)，受施工技術(shù)、施工治療、運(yùn)行環(huán)節(jié)相關(guān)因素影響，使整個(gè)施工面長(zhǎng)、施工工程量大、施工的系統(tǒng)性及其復(fù)雜性較高，也使工程建設(shè)后的設(shè)備更具安全性、運(yùn)營(yíng)效率更高。當(dāng)前在隧道機(jī)電系統(tǒng)施工中，對(duì)施工界面的管理大多控制度尚可，但受施工中各方因素影響，仍舊面臨著諸多問(wèn)題，基于問(wèn)題的施工界面整合措施，更能從工程建設(shè)實(shí)踐出發(fā)，以達(dá)到較佳的效果?，F(xiàn)就隧道機(jī)電系統(tǒng)的施工界面整合措施分析總結(jié)如下。

1 工程概況

某高速公路隧道群雙幅全長(zhǎng)1.4 萬(wàn)m，嚴(yán)格ISO 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和流程約束；合同質(zhì)量要求：合格。隧道內(nèi)配置設(shè)施齊全，給水系統(tǒng)：從電力隧道外面市政給水管引入水管供隧道內(nèi)用水，獨(dú)立設(shè)置水表，隧道內(nèi)每隔50 m設(shè)置一個(gè)水龍頭；均采用PP-R 給水管熱熔連接；排水系統(tǒng)：排水管道均采用內(nèi)涂塑鍍鋅鋼管，絲扣連接；電力管溝的平時(shí)排水采用設(shè)置排水溝和集水井，在管溝里每隔50 m設(shè)置一個(gè)1.5 m×1 m×1 m集水井，在集水井處設(shè)置一用一備自動(dòng)排污泵。

隧道工程為兩組電力電纜管溝，其中，金穗路110 kV 電纜溝長(zhǎng)度約為430 m，其最大截面尺寸為2.2 m×2.1 m；花城大道110 kV 電纜溝長(zhǎng)度約為550 m，最大截面尺寸為3.0 m×2.1 m；10 kV 電纜溝長(zhǎng)度約為550 m，最大截面尺寸為2.1 m×2.1 m。該工程電氣總安裝容量為116 kW，金穗路36 kW，花城大道80 kW，隧道內(nèi)低壓電源采用三相五線制380/220 V 電源，為確保隧道內(nèi)的照明采用二路電源交叉供電。電力隧道設(shè)置新風(fēng)亭和排風(fēng)亭，同時(shí)安裝4 臺(tái)風(fēng)量為6 500 m3/h，8 臺(tái)風(fēng)量為9 000 m3/h 低噪聲軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行機(jī)械排風(fēng)，并設(shè)有防火分區(qū)，在分區(qū)設(shè)置溫度過(guò)高和火情監(jiān)測(cè)器，當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生異常時(shí)，反饋信號(hào)給就近消防值班室，由監(jiān)測(cè)器發(fā)出的溫度過(guò)高信號(hào)自動(dòng)啟動(dòng)進(jìn)、排風(fēng)機(jī)，由火情監(jiān)測(cè)器發(fā)出的信號(hào)自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)、排風(fēng)機(jī)和進(jìn)、排風(fēng)孔。具體建設(shè)工程量具體見(jiàn)表1。

表1 某高速公路隧道機(jī)電系統(tǒng)建設(shè)工程量

2 施工界面的問(wèn)題及其成因

依托該工程建設(shè)項(xiàng)目，機(jī)電安裝的施工界面不是很理想，土建單位交接的工作面非常不理想。具體原因：首先表現(xiàn)為受土建單位沒(méi)有把這個(gè)當(dāng)成一個(gè)具體的施工內(nèi)容來(lái)做，跟土建單位自己的施工圖紙不符，導(dǎo)致后期機(jī)電施工設(shè)備尺寸、位置、高度都不能很好地銜接。其次是因?yàn)槭┕そ缑嬉平坏牟欢祭硐耄瑢?dǎo)致機(jī)電施工后期工期大大壓縮，有效的施工時(shí)間減少，嚴(yán)重影響施工質(zhì)量及通車(chē)時(shí)間。最后，這個(gè)移交的界面最好是從土建施工一進(jìn)場(chǎng)就開(kāi)始抓，從建設(shè)單位、總包單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、土建施工單位、機(jī)電施工單位多方面入手。

3 隧道機(jī)電系統(tǒng)的施工界面整合措施

3.1 施工前的整合措施

對(duì)各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員的土建結(jié)構(gòu)設(shè)予以精準(zhǔn)復(fù)核后再行施工前的設(shè)計(jì)，按要求施工，嚴(yán)格做好土建結(jié)構(gòu)施工圖中的具體子項(xiàng)目管理，包括預(yù)埋基礎(chǔ)型鋼、預(yù)埋穿墻穿梁套管、預(yù)埋設(shè)備和管線的固定件等內(nèi)容。

在土建施工前，安裝技術(shù)人員應(yīng)與土建技術(shù)人員溝通審核后確定施工，以此防范結(jié)構(gòu)留洞圖等與土建施工圖紙相違的錯(cuò)漏之處。在嚴(yán)格土建施工進(jìn)度計(jì)劃的基礎(chǔ)上，關(guān)于梁、柱、地面、屋面等的做法和相互間的聯(lián)系，采用施工方案與安裝施工準(zhǔn)備等予以仔細(xì)核對(duì)，施工前做好對(duì)預(yù)埋件、預(yù)埋管線、接線盒、套管等的準(zhǔn)備和加工制作工作。防雷接地安裝專(zhuān)項(xiàng)施工方案中，除了做好施工編制外，還需對(duì)預(yù)留施工等進(jìn)行仔細(xì)核對(duì)；做好對(duì)安裝人員的技術(shù)交底，具體體現(xiàn)在施工方案、施工圖紙審核及施工全過(guò)程控制上；做好相關(guān)記錄并組好對(duì)相關(guān)任務(wù)的簽發(fā)。

在基礎(chǔ)工程施工環(huán)節(jié)，洞口段及洞門(mén)施工中，清理現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行施工放樣。隧道開(kāi)挖掘進(jìn)施工及其隧道初期支護(hù)，乃至隧道防水層施工中，均需做好對(duì)機(jī)電施工的界面管理。

3.2 主體結(jié)構(gòu)施工階段

采用單層防火板密拼安裝，頂棚涂料選用天藍(lán)色水性涂料噴涂，天藍(lán)色水性涂料通過(guò)燈光的照射，讓人仿佛感覺(jué)在大海中遨游，而且藍(lán)色提神醒腦，便于緩解駕駛視覺(jué)疲勞。隧道側(cè)墻鋼鈣板安裝采用明框施工工藝，分上下三段式橫向排版，板材顏色劃分由上到下分別為鈦白色、橘色、鈦白色，側(cè)墻鋼鈣板總高3.05 m。電纜橋架處如有防火要求的場(chǎng)所，應(yīng)采取防火隔離措施。

3.3 施工中常見(jiàn)問(wèn)題的解決及其各參建單位的協(xié)同

3.3.1 協(xié)調(diào)管理問(wèn)題的解決

嚴(yán)格建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收中的《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50300—2001）和相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范配套使用?！督ㄖ姎夤こ淌┕べ|(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 503032002）具體整合措施上，嚴(yán)格按照規(guī)范加強(qiáng)施工管理。詳細(xì)勘測(cè)以度隧道及預(yù)留預(yù)埋的相關(guān)數(shù)據(jù)等進(jìn)行更加合理的安排?？睖y(cè)形成數(shù)據(jù)報(bào)告后進(jìn)行設(shè)計(jì)、土建修復(fù)，則按照流程調(diào)試、運(yùn)行、驗(yàn)收。為保證后續(xù)工作按期完成，做好科學(xué)的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)提出一套緊急預(yù)案。施工界面整合中，通過(guò)建立相關(guān)制度，使每一個(gè)系統(tǒng)責(zé)任到人。設(shè)計(jì)工作后，就相關(guān)勘測(cè)報(bào)告各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，重點(diǎn)對(duì)電線電纜進(jìn)行復(fù)核。在完成相關(guān)設(shè)計(jì)后，對(duì)設(shè)計(jì)院、監(jiān)理及業(yè)主進(jìn)行評(píng)審與核查，通過(guò)評(píng)審后的相關(guān)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行整合。

3.3.2 經(jīng)驗(yàn)中的借鑒

實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)了上位機(jī)界面，可實(shí)現(xiàn)沉管浮運(yùn)沉放全過(guò)程的實(shí)時(shí)可視化監(jiān)控，以實(shí)現(xiàn)沉管隧道碎石基礎(chǔ)鋪設(shè)高精度、高效率的技術(shù)要求；采用可編程邏輯控制器（PLC）與數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了沉管隧道碎石基礎(chǔ)鋪設(shè)施工過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。PLC 控制采用“比例—積分—微分”（PID，調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制）算法，實(shí)現(xiàn)沉管浮運(yùn)沉放過(guò)程的閉環(huán)控制[1]。為進(jìn)一步開(kāi)展隧道機(jī)電建設(shè)，基于隧道通風(fēng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)階段計(jì)算參數(shù)、施工階段設(shè)備參數(shù)等參數(shù)進(jìn)行關(guān)鍵點(diǎn)核算[2]。將BIM技術(shù)在大型隧道工程設(shè)計(jì)、施工管理中應(yīng)用隧道地質(zhì)、土建結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備全專(zhuān)業(yè)BIM模型設(shè)計(jì)，并對(duì)模型構(gòu)件進(jìn)行輕量化處理，基于B/S架構(gòu)，開(kāi)發(fā)出隧道工程信息管理系統(tǒng)，為隧道工程提供了一種直觀、便捷的管理方式。系統(tǒng)主要包含構(gòu)件管理、不良地質(zhì)管理（崩塌、滑坡、泥石流、巖溶、土洞）、工程資料管理等功能模塊。通過(guò)系統(tǒng)的部署應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了隧道地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)預(yù)警、設(shè)計(jì)方案優(yōu)化校核、工程資料高效管理等目的，有效提升了公路隧道的信息化管理水平[3]?；趯?zhuān)用固定件+外置槽道系統(tǒng)和預(yù)埋套筒+外置槽道系統(tǒng)兩種設(shè)置方案，也是對(duì)盾構(gòu)隧道槽道技術(shù)的進(jìn)一步探索和延伸。通過(guò)選型、計(jì)算模擬分析，對(duì)專(zhuān)用固定件+外置槽道系統(tǒng)和預(yù)埋套筒+外置槽道系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行研究，認(rèn)為兩種設(shè)置方案都是可行的和安全的，可根據(jù)線路實(shí)際情況選擇采用，以達(dá)到方便施工、易于更換的目的[4]?；赥CP/IP 進(jìn)行工業(yè)組網(wǎng)通信與遠(yuǎn)程控制；利用數(shù)字圖像處理技術(shù)OpenCV 的視覺(jué)庫(kù)實(shí)現(xiàn)盾尾間隙的自動(dòng)測(cè)量；將Lon-Works現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用于綜合自動(dòng)化系統(tǒng)作為微處理器間隔層設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)總線控制，其性能、容量、速度、通信系統(tǒng)信息吞吐、數(shù)據(jù)處理等，重點(diǎn)解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)管理環(huán)節(jié)，基于現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和高級(jí)控制系統(tǒng)間的信息交互式傳遞問(wèn)題，并在智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的數(shù)字通信及現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備、高級(jí)控制系統(tǒng)等中，以公開(kāi)化、標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，整合低速串口通信采樣數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)以降低可能出現(xiàn)的問(wèn)題。以直徑為8 m 的盾構(gòu)機(jī)為原型進(jìn)行實(shí)地測(cè)試，開(kāi)發(fā)基于Qt的PC客戶(hù)端軟件；該測(cè)量方法能夠滿(mǎn)足工地實(shí)際測(cè)量要求[5]。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘探資料，用馬爾可夫過(guò)程的隧道圍巖分類(lèi)方法預(yù)測(cè)隧道沿線的圍巖分布概率；將該圍巖分布概率作為先驗(yàn)圍巖信息，結(jié)合TBM掘進(jìn)參數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入，真實(shí)圍巖類(lèi)別作為輸出，訓(xùn)練深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)對(duì)TBM 前方圍巖的實(shí)時(shí)識(shí)別。所設(shè)計(jì)的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的圍巖總體識(shí)別率高于96%；相比于僅將掘進(jìn)參數(shù)作為輸入，當(dāng)結(jié)合先驗(yàn)圍巖信息和掘進(jìn)參數(shù)作為輸入時(shí)，模型圍巖識(shí)別率提高＞6%[6]。在整合措施上，系統(tǒng)及服務(wù)模式對(duì)隧道機(jī)電設(shè)備的高效可靠運(yùn)行及智能監(jiān)控提供了新思路[7]。規(guī)劃好安裝程序，將隧道機(jī)電安裝是重點(diǎn)和難點(diǎn)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性較高。

4 結(jié)語(yǔ)

隧道機(jī)電系統(tǒng)施工管理作為工程項(xiàng)目管理的重要一環(huán)，也是一種涉及多項(xiàng)技術(shù)工種結(jié)合且相對(duì)復(fù)雜的工程，涉及機(jī)電、通風(fēng)、機(jī)械等各領(lǐng)域。然而施工線路擁擠，工程量大影響，對(duì)工程的質(zhì)量和安全性都提出了更高的要求。該文概述了隧道機(jī)電系統(tǒng)施工現(xiàn)狀，分析了存在界面管理問(wèn)題的成因，結(jié)合某工程建設(shè)實(shí)踐，綜合分析了基于問(wèn)題的施工界面整合措施，以為隧道機(jī)電系統(tǒng)施工提供可行性借鑒。