隧道機電系統安裝方案優化

曹少瑋

（石家莊市公路橋梁建設集團有限公司，石家莊 050600）

1 引言

因隧道半封閉環境的影響，導致隧道發生事故后常常難以開展救援行動，對交通通行造成較大影響，甚至使隧道某一路段出現癱瘓[1]。為降低事故率，避免因為救援不及時或不恰當等出現二次事故，必須綜合各影響隧道機電項目的因素進行考慮，深入研究隧道當前機電系統存在的問題并相應給出解決方法，以進一步完善隧道機電的設計方案，確保隧道有效運營。

2 設備安裝施工

2.1 光、電纜線路工程

一般情況下光、電纜線路包含較多內容，如電力、信號等。

在光、電纜鋪設之前需做足各項準備工作，包括提前進行管道的疏通工作以確保順利敷設等。具體如下[2]：

1）疏通管道。根據圖1所示備足清洗管道的各項工具。

圖1 疏通管道施工示意圖

為避免造成后續各項工作的困擾，在管道疏通之前應固定各部位的物件，防止物件脫落。在管道清洗時需先將鐵線放好，為鋪設工作做足準備。

2）光、電纜敷設。在敷設光、電纜之前需根據線纜端別，按照方案中的方向以及順序進行敷設；需將牽引網固定好，避免施工時脫落以至于影響到后續工作，需引出光纜加強芯并連接鐵線，在敷設的一側放置光纜盤，根據要求需將井口滑輪安裝到光、電纜的入口處，并相應在入管處設置鐵瓦以進行保護。敷設管道時，需確保井內全程都有施工人員進行協調指揮，在電纜的入口處也需將鐵瓦設置到受力方以進行保護，具體如圖2所示。各施工人員需聽從指揮中心的調度，用力拉拽線纜，以分散其阻力。在鐵線出井或者管道時，也需要相應添加鐵瓦以作為保護措施。在牽引電纜時，需配備施工人員數量應≥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，牽引時需要勻速進行。在完成光、電纜的敷設之后，各盤線纜均需朝敷設方向預留一定的纜線，具體長度根據圖紙要求而定。

圖2 光、電纜敷設保護示意圖

3）光、電纜固定。敷設完各線纜后，需要通過人工的方式在相應的電纜支架上放置每個人孔中的余纜，對于側井架上的余纜，需要通過細鐵絲進行綁扎并系牢。綁扎鐵線時不可用力過猛，以避免對線纜造成損傷。在未接續人孔中的光、電纜之前，應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纏繞。電力電纜的接續如圖3所示，完成接續后，需要按順序將兩邊余留的線纜放置到電纜支架上，并通過鐵線進行綁扎，此外，各線纜的接頭也需要在支架上進行固定，電力電纜終端的制作工藝如圖4所示。對于各井內已經完成敷設的線纜需掛牌標識。

圖3 電力電纜接續施工流程示意圖

圖4 電力電纜終端施工流程圖

2.2 風機設施

2.2.1 施工準備

施工前，需對各施工人員的相關知識進行培訓，并對各施工機具進行檢查，確保狀態良好且各材料均準備就緒。在風機到達施工現場后，需檢查器型號和規格，確保合格后才可開展下一步工作。明確需要安裝風機的位置，確保風機在指定位置進行安裝。拆裝風機，測定其絕緣性能，確保滿足要求[3]。

2.2.2 預埋件的焊接和靜載試驗

檢查預埋件是否符合設計要求，包括數量和位置等。從現有研究可知，機電施工時預埋件對其有較大影響[4]。具體施工時，應確保風機預埋件的安裝偏差符合要求。在風機支架焊接過程中，應對焊縫高度進行控制以確保其符合要求，且應保持焊縫的平滑。而在開展靜載試驗時，因為其破壞性較強，一般情況下需設置10 min的試驗時間，試驗時需通過目測的方法檢查預埋件等是否出現變形，若運作正常，即表示順利完成了靜載實驗。

2.2.3 風機安裝就位

風機安裝前，需對各項參數進行檢查，確保其滿足要求。需通過兩個5 t的手拉倒鏈安裝風機，在吊鉤中掛上各倒鏈的一端，在射流風機起吊鉤上掛倒鏈的另一端。在具體安裝時，將兩臺作業車安排到風機兩側，并安排兩人跟車拉拽倒鏈，以確保風機起吊到指定位置，并在地面上安排3名施工人員，其中的兩名負責移動和固定架子車，一名負責指揮協調，以便起吊時風機的穩定性[5]。通風設施施工流程圖如圖5所示。

圖5 通風設施施工流程圖

3 優化分析

以某高速公路為研究背景。在該高速公路中，主要的通行車輛為重型貨車，且有較大的車流量。對該高速公路全線機電設備進行優化，使其安全性和舒適性更高。

3.1 隧道內行車橫洞監控圖像優化

基于相關要求，一般情況下隧道內固定攝像機應按照150 m的間隔進行設置，以確保隧道內有監控全覆蓋。但固定攝像機缺乏遠程控制等功能，并且無法采集緊急停車帶和車行橫洞的圖像。若隧道內部有交通事故發生，在車型橫洞啟用之前，必須實時監控其內部和周邊的交通情況，以避免二次事故的出現。在背景隧道的優化中，將1臺云臺攝像機安裝到緊急停車帶面向車行橫洞處，并聯動控制車行橫洞的卷簾門。在云臺攝像機中設置兩個值守位置，并提前進行焦距的設置。其中，值守位置1設在緊急停車帶，值守位置2設在車行橫洞卷簾門。

云臺攝像機一般保持在值守位置1，主要監控緊急停車帶的車輛，若隧道內的行駛車輛出現爆胎等情況，則監控處可以及時得到現場情況并通知救援。為確保及時有效地獲取異常情況，還在隧道中設置了視頻事件檢測分析，只要緊急停車帶監控位置有車輛或者人員進入，視頻事件檢測分析軟件就會進行監控圖像的錄制并發出警報。若遇到特殊狀況，在操作車行橫洞卷簾門時，云臺攝像機會自動切換到值守位置2，以對車行橫洞的具體情況進行監控。若有重大事故出現，需使用車行橫洞疏散車輛或人員時，監控中心可基于現場情況進行協調指揮，因此，實時監控車行橫洞的行為非常有必要。若未使用車行橫洞，則云臺攝像機會自動轉回值守位置1。

3.2 通信光纜優化

背景隧道采用的是雙光纜，包括監控系統通信光纜以及主干通信光纜。該方案可減少熔接點數量，降低衰減率，通信質量更高。從文獻[6]可知，隧道監控的通信系統有一定的重要性，但原方案里設置了1根36芯的外場通信光纜，以用于傳輸包含該隧道在內6座隧道的有關監控業務。但從現場的勘察結果可以看出，36芯的通信光纜無法滿足相關監控需要。經現場調研，決定增設一根相同的光纜，將其中的兩座隧道單獨分開，以確保各隧道的監控圖像可以有效進行傳輸，且預留一定的備用通信通道，以滿足后續升級的需要。

3.3 隧道監控圖像傳輸方案優化

在該隧道的原有設計方案里，共設置了監控中心A和管理站B，分別對10座隧道的監控內容進行管理。監控中心A主要對6座隧道進行日常監管，管理站B主要管理4座隧道的監控。但在具體操作時，出現分段管理的方法導致信息溝通不暢，在執行監控指令時有所延遲等情況。

綜合各因素進行考慮，決定將管理站B的任務交付到監控中心A中進行統一的管理，并優化圖像的傳輸方案。原有的STM-4接入網寬帶參數為622M，其中的隧道監控數據僅有200M，如圖6所示。但將管理站B的圖像傳輸至監控中心A時需要約400M的寬帶，原有方案難以符合要求。因此，決定增設一條STM-4光線路板，如圖7所示，一方面用于圖像傳輸的監控，另一方面用于保護原接入網的環網。

圖6 原設計方案

圖7 優化方案

4 結語

不斷更新的隧道機電設備和技術發展必然會改變原有的設計方案，同時也表明機電項目施工時具有一定的多樣化和擴容性。在信息技術高速發展的時代，在高速公路項目總體資金中，機電工程占有越來越高的比例，本文以實際案例為背景，介紹了隧道機電各設備的施工和應用，可為后續類似項目提供了一定的參考價值。