龍泉市隧道太陽光光纖照明施工技術(shù)

(重慶交通大學(xué)　重慶　400074)

一、引言

太陽光光纖照明是通過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，太陽光透過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，以實現(xiàn)其在光纖中傳輸，并通過與光輸出裝置(尾燈)組合，使輸出光達到所需的照明效果[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435m。電氣照明工程包括地埋式變壓器1臺，交流參數(shù)穩(wěn)壓器1臺，照明配電箱8個，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個區(qū)段，采用2× 55wLED燈，全隧道設(shè)有應(yīng)急照明，隧道進出口設(shè)有加強照明，每個照明區(qū)段設(shè)置有照明及維修配電箱，出入口加強照明也設(shè)置有專門的配電箱。

三、施工準(zhǔn)備

現(xiàn)場勘察，適合安放導(dǎo)光器的位置，對導(dǎo)光器會造成阻擋的一些因素。光纜進入隧道的方式，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。采光器用電來源。根據(jù)現(xiàn)場勘察設(shè)計施工圖紙，按照施工圖紙的要求，編制施工組織方案、著手施工隊伍布點、材料定購、設(shè)備機具調(diào)遣、崗前培訓(xùn)、設(shè)計文件會審和施工技術(shù)交底等工作，并按有關(guān)規(guī)定報批施工方案、報告。

四、施工工藝

(一)現(xiàn)場定位

為了保證隧道照明燈具安裝后線條流暢，采用了全新的測量儀器——全站儀、激光投影儀進行燈具定位。燈具定位時，按施工圖及技術(shù)交底確定燈具位置及標(biāo)高，并與其他專業(yè)施工圖紙核對是否矛盾。根據(jù)中心線和路面標(biāo)高進行整體測量，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，計算出燈具底座中心線(沿行車方向)距隧道中心線的水平距離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。根據(jù)投影點的位置，利用激光投影儀劃出燈具底座在隧道墻壁上的中心點和中心線(沿行車方向)。

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

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

(二)基底開挖

考慮到安裝地的特殊條件季節(jié)性凍土和山地風(fēng)荷載的作用，對該場地開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。基坑深度的確定可根據(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。在焊接角鋼鋼架時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如，用水泥混凝土加強。采光器在運行過程中，受風(fēng)面會增大導(dǎo)致風(fēng)力也會增加，設(shè)備產(chǎn)生搖晃對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)過程中必須按照原包裝彎曲方向慢慢展開。為充分保護光纜敷設(shè)過程中不被意外損壞，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預(yù)留的穿管路徑而改用繞過隧道拱頂?shù)穆窂健９饫|本身滿足防水防腐蝕性，為了防止室外被意外破壞，對與采光器相連以外的光纜采用套管保護，若直接對光纜穿管，會導(dǎo)致光纜保護層與內(nèi)部光纖發(fā)生相對移動。本次項目采用的套管是開口的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、實用性隧道內(nèi)的光纜沒有采用套管的方式保護，將150×100mm的線槽用6mm的膨脹螺栓定在隧道內(nèi)壁低于尾燈30cm的直線上。為充分保護光纜敷設(shè)過程中不被意外損壞，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。線槽內(nèi)的光纜采用線卡分段定在線槽內(nèi)壁，以減小線槽的受力。

(四)尾燈安裝

對增加了二次配光透鏡的光纖燈具來說，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大，大約在80°左右，而在垂直方向上，其光束角反而有一點的縮窄，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的排列方式；

(2)燈具之間的間距為1.6m；

(3)燈具每個一個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，高于固定光纜的線槽30cm，燈具傾斜度35゜，且燈具水平旋轉(zhuǎn)角度40゜。用2個6mm的膨脹螺栓打入隧道壁內(nèi)固定。

五、結(jié)束語

太陽光光纖照明在隧道中實施還屬國內(nèi)首例。該工程既可以解決隧道入口段的視覺適應(yīng)性問題，提高交通安全，又可以解決目前隧道尚無有效的入口段加強照明降低能耗的有效途徑問題，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。希望通過對該工程施工技術(shù)的總結(jié)，為今后類似工程提供經(jīng)驗。