隧道機(jī)電系統(tǒng)安裝方案優(yōu)化

曹少瑋

（石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司，石家莊 050600）

1 引言

因隧道半封閉環(huán)境的影響，導(dǎo)致隧道發(fā)生事故后常常難以開(kāi)展救援行動(dòng)，對(duì)交通通行造成較大影響，甚至使隧道某一路段出現(xiàn)癱瘓[1]。為降低事故率，避免因?yàn)榫仍患皶r(shí)或不恰當(dāng)?shù)瘸霈F(xiàn)二次事故，必須綜合各影響隧道機(jī)電項(xiàng)目的因素進(jìn)行考慮，深入研究隧道當(dāng)前機(jī)電系統(tǒng)存在的問(wèn)題并相應(yīng)給出解決方法，以進(jìn)一步完善隧道機(jī)電的設(shè)計(jì)方案，確保隧道有效運(yùn)營(yíng)。

2 設(shè)備安裝施工

2.1 光、電纜線路工程

一般情況下光、電纜線路包含較多內(nèi)容，如電力、信號(hào)等。

在光、電纜鋪設(shè)之前需做足各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，包括提前進(jìn)行管道的疏通工作以確保順利敷設(shè)等。具體如下[2]：

1）疏通管道。根據(jù)圖1所示備足清洗管道的各項(xiàng)工具。

圖1 疏通管道施工示意圖

為避免造成后續(xù)各項(xiàng)工作的困擾，在管道疏通之前應(yīng)固定各部位的物件，防止物件脫落。在管道清洗時(shí)需先將鐵線放好，為鋪設(shè)工作做足準(zhǔn)備。

2）光、電纜敷設(shè)。在敷設(shè)光、電纜之前需根據(jù)線纜端別，按照方案中的方向以及順序進(jìn)行敷設(shè)；需將牽引網(wǎng)固定好，避免施工時(shí)脫落以至于影響到后續(xù)工作，需引出光纜加強(qiáng)芯并連接鐵線，在敷設(shè)的一側(cè)放置光纜盤(pán)，根據(jù)要求需將井口滑輪安裝到光、電纜的入口處，并相應(yīng)在入管處設(shè)置鐵瓦以進(jìn)行保護(hù)。敷設(shè)管道時(shí)，需確保井內(nèi)全程都有施工人員進(jìn)行協(xié)調(diào)指揮，在電纜的入口處也需將鐵瓦設(shè)置到受力方以進(jìn)行保護(hù)，具體如圖2所示。各施工人員需聽(tīng)從指揮中心的調(diào)度，用力拉拽線纜，以分散其阻力。在鐵線出井或者管道時(shí)，也需要相應(yīng)添加鐵瓦以作為保護(hù)措施。在牽引電纜時(shí)，需配備施工人員數(shù)量應(yīng)≥6人，確保每人約有約300 N（30 kg）的拉力，以5~15 m/min的速度牽引前進(jìn)，牽引時(shí)需要?jiǎng)蛩龠M(jìn)行。在完成光、電纜的敷設(shè)之后，各盤(pán)線纜均需朝敷設(shè)方向預(yù)留一定的纜線，具體長(zhǎng)度根據(jù)圖紙要求而定。

圖2 光、電纜敷設(shè)保護(hù)示意圖

3）光、電纜固定。敷設(shè)完各線纜后，需要通過(guò)人工的方式在相應(yīng)的電纜支架上放置每個(gè)人孔中的余纜，對(duì)于側(cè)井架上的余纜，需要通過(guò)細(xì)鐵絲進(jìn)行綁扎并系牢。綁扎鐵線時(shí)不可用力過(guò)猛，以避免對(duì)線纜造成損傷。在未接續(xù)人孔中的光、電纜之前，應(yīng)采用防水膠帶將其包好，并放置到電纜支架中，需避免兩邊余留的線纜出現(xiàn)纏繞。電力電纜的接續(xù)如圖3所示，完成接續(xù)后，需要按順序?qū)蛇呌嗔舻木€纜放置到電纜支架上，并通過(guò)鐵線進(jìn)行綁扎，此外，各線纜的接頭也需要在支架上進(jìn)行固定，電力電纜終端的制作工藝如圖4所示。對(duì)于各井內(nèi)已經(jīng)完成敷設(shè)的線纜需掛牌標(biāo)識(shí)。

圖3 電力電纜接續(xù)施工流程示意圖

圖4 電力電纜終端施工流程圖

2.2 風(fēng)機(jī)設(shè)施

2.2.1 施工準(zhǔn)備

施工前，需對(duì)各施工人員的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行培訓(xùn)，并對(duì)各施工機(jī)具進(jìn)行檢查，確保狀態(tài)良好且各材料均準(zhǔn)備就緒。在風(fēng)機(jī)到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)后，需檢查器型號(hào)和規(guī)格，確保合格后才可開(kāi)展下一步工作。明確需要安裝風(fēng)機(jī)的位置，確保風(fēng)機(jī)在指定位置進(jìn)行安裝。拆裝風(fēng)機(jī)，測(cè)定其絕緣性能，確保滿足要求[3]。

2.2.2 預(yù)埋件的焊接和靜載試驗(yàn)

檢查預(yù)埋件是否符合設(shè)計(jì)要求，包括數(shù)量和位置等。從現(xiàn)有研究可知，機(jī)電施工時(shí)預(yù)埋件對(duì)其有較大影響[4]。具體施工時(shí)，應(yīng)確保風(fēng)機(jī)預(yù)埋件的安裝偏差符合要求。在風(fēng)機(jī)支架焊接過(guò)程中，應(yīng)對(duì)焊縫高度進(jìn)行控制以確保其符合要求，且應(yīng)保持焊縫的平滑。而在開(kāi)展靜載試驗(yàn)時(shí)，因?yàn)槠淦茐男暂^強(qiáng)，一般情況下需設(shè)置10 min的試驗(yàn)時(shí)間，試驗(yàn)時(shí)需通過(guò)目測(cè)的方法檢查預(yù)埋件等是否出現(xiàn)變形，若運(yùn)作正常，即表示順利完成了靜載實(shí)驗(yàn)。

2.2.3 風(fēng)機(jī)安裝就位

風(fēng)機(jī)安裝前，需對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行檢查，確保其滿足要求。需通過(guò)兩個(gè)5 t的手拉倒鏈安裝風(fēng)機(jī)，在吊鉤中掛上各倒鏈的一端，在射流風(fēng)機(jī)起吊鉤上掛倒鏈的另一端。在具體安裝時(shí)，將兩臺(tái)作業(yè)車(chē)安排到風(fēng)機(jī)兩側(cè)，并安排兩人跟車(chē)?yán)У规?，以確保風(fēng)機(jī)起吊到指定位置，并在地面上安排3名施工人員，其中的兩名負(fù)責(zé)移動(dòng)和固定架子車(chē)，一名負(fù)責(zé)指揮協(xié)調(diào)，以便起吊時(shí)風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定性[5]。通風(fēng)設(shè)施施工流程圖如圖5所示。

圖5 通風(fēng)設(shè)施施工流程圖

3 優(yōu)化分析

以某高速公路為研究背景。在該高速公路中，主要的通行車(chē)輛為重型貨車(chē)，且有較大的車(chē)流量。對(duì)該高速公路全線機(jī)電設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，使其安全性和舒適性更高。

3.1 隧道內(nèi)行車(chē)橫洞監(jiān)控圖像優(yōu)化

基于相關(guān)要求，一般情況下隧道內(nèi)固定攝像機(jī)應(yīng)按照150 m的間隔進(jìn)行設(shè)置，以確保隧道內(nèi)有監(jiān)控全覆蓋。但固定攝像機(jī)缺乏遠(yuǎn)程控制等功能，并且無(wú)法采集緊急停車(chē)帶和車(chē)行橫洞的圖像。若隧道內(nèi)部有交通事故發(fā)生，在車(chē)型橫洞啟用之前，必須實(shí)時(shí)監(jiān)控其內(nèi)部和周邊的交通情況，以避免二次事故的出現(xiàn)。在背景隧道的優(yōu)化中，將1臺(tái)云臺(tái)攝像機(jī)安裝到緊急停車(chē)帶面向車(chē)行橫洞處，并聯(lián)動(dòng)控制車(chē)行橫洞的卷簾門(mén)。在云臺(tái)攝像機(jī)中設(shè)置兩個(gè)值守位置，并提前進(jìn)行焦距的設(shè)置。其中，值守位置1設(shè)在緊急停車(chē)帶，值守位置2設(shè)在車(chē)行橫洞卷簾門(mén)。

云臺(tái)攝像機(jī)一般保持在值守位置1，主要監(jiān)控緊急停車(chē)帶的車(chē)輛，若隧道內(nèi)的行駛車(chē)輛出現(xiàn)爆胎等情況，則監(jiān)控處可以及時(shí)得到現(xiàn)場(chǎng)情況并通知救援。為確保及時(shí)有效地獲取異常情況，還在隧道中設(shè)置了視頻事件檢測(cè)分析，只要緊急停車(chē)帶監(jiān)控位置有車(chē)輛或者人員進(jìn)入，視頻事件檢測(cè)分析軟件就會(huì)進(jìn)行監(jiān)控圖像的錄制并發(fā)出警報(bào)。若遇到特殊狀況，在操作車(chē)行橫洞卷簾門(mén)時(shí)，云臺(tái)攝像機(jī)會(huì)自動(dòng)切換到值守位置2，以對(duì)車(chē)行橫洞的具體情況進(jìn)行監(jiān)控。若有重大事故出現(xiàn)，需使用車(chē)行橫洞疏散車(chē)輛或人員時(shí)，監(jiān)控中心可基于現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行協(xié)調(diào)指揮，因此，實(shí)時(shí)監(jiān)控車(chē)行橫洞的行為非常有必要。若未使用車(chē)行橫洞，則云臺(tái)攝像機(jī)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)回值守位置1。

3.2 通信光纜優(yōu)化

背景隧道采用的是雙光纜，包括監(jiān)控系統(tǒng)通信光纜以及主干通信光纜。該方案可減少熔接點(diǎn)數(shù)量，降低衰減率，通信質(zhì)量更高。從文獻(xiàn)[6]可知，隧道監(jiān)控的通信系統(tǒng)有一定的重要性，但原方案里設(shè)置了1根36芯的外場(chǎng)通信光纜，以用于傳輸包含該隧道在內(nèi)6座隧道的有關(guān)監(jiān)控業(yè)務(wù)。但從現(xiàn)場(chǎng)的勘察結(jié)果可以看出，36芯的通信光纜無(wú)法滿足相關(guān)監(jiān)控需要。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，決定增設(shè)一根相同的光纜，將其中的兩座隧道單獨(dú)分開(kāi)，以確保各隧道的監(jiān)控圖像可以有效進(jìn)行傳輸，且預(yù)留一定的備用通信通道，以滿足后續(xù)升級(jí)的需要。

3.3 隧道監(jiān)控圖像傳輸方案優(yōu)化

在該隧道的原有設(shè)計(jì)方案里，共設(shè)置了監(jiān)控中心A和管理站B，分別對(duì)10座隧道的監(jiān)控內(nèi)容進(jìn)行管理。監(jiān)控中心A主要對(duì)6座隧道進(jìn)行日常監(jiān)管，管理站B主要管理4座隧道的監(jiān)控。但在具體操作時(shí)，出現(xiàn)分段管理的方法導(dǎo)致信息溝通不暢，在執(zhí)行監(jiān)控指令時(shí)有所延遲等情況。

綜合各因素進(jìn)行考慮，決定將管理站B的任務(wù)交付到監(jiān)控中心A中進(jìn)行統(tǒng)一的管理，并優(yōu)化圖像的傳輸方案。原有的STM-4接入網(wǎng)寬帶參數(shù)為622M，其中的隧道監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)僅有200M，如圖6所示。但將管理站B的圖像傳輸至監(jiān)控中心A時(shí)需要約400M的寬帶，原有方案難以符合要求。因此，決定增設(shè)一條STM-4光線路板，如圖7所示，一方面用于圖像傳輸?shù)谋O(jiān)控，另一方面用于保護(hù)原接入網(wǎng)的環(huán)網(wǎng)。

圖6 原設(shè)計(jì)方案

圖7 優(yōu)化方案

4 結(jié)語(yǔ)

不斷更新的隧道機(jī)電設(shè)備和技術(shù)發(fā)展必然會(huì)改變?cè)械脑O(shè)計(jì)方案，同時(shí)也表明機(jī)電項(xiàng)目施工時(shí)具有一定的多樣化和擴(kuò)容性。在信息技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，在高速公路項(xiàng)目總體資金中，機(jī)電工程占有越來(lái)越高的比例，本文以實(shí)際案例為背景，介紹了隧道機(jī)電各設(shè)備的施工和應(yīng)用，可為后續(xù)類(lèi)似項(xiàng)目提供了一定的參考價(jià)值。