龙泉市隧道太阳光光纤照明施工技术

　

(重庆交通大学　重庆　400074)

一、引言

太阳光光纤照明是通过光纤把自然光引至指定区域的一种照明方式。光纤照明的发展主要取决于光纤的发展，光纤照明系统是由聚光装置、传导装置(光纤)和光输出装置(尾灯)组成[1-2]。光纤照明的基本原理是光纤与光源耦合，太阳光透过聚光装置耦合到传导装置(光纤)中，并在光纤不同折射率的芯皮界面上发生全反射，以实现其在光纤中传输，并通过与光输出装置(尾灯)组合，使输出光达到所需的照明效果[3]。

二、工程概况

龙泉寺隧道为南北走向的高速公路隧道，位于贵州省正安至务川高速公路，隧道全长435m。电气照明工程包括地埋式变压器1台，交流参数稳压器1台，照明配电箱8个，电缆铺设12.2km各种电缆17.2km。可挠金属管400m，隧道灯503套，玻璃钢电缆桥架950m。隧道基本照明按照隧道里程分为6个区段，采用2× 55wLED灯，全隧道设有应急照明，隧道进出口设有加强照明，每个照明区段设置有照明及维修配电箱，出入口加强照明也设置有专门的配电箱。

三、施工准备

现场勘察，适合安放导光器的位置，对导光器会造成阻挡的一些因素。光缆进入隧道的方式，导光器到尾灯固定的距离。隧道的高度、宽度光缆的路径及在隧道内的固定方式。隧道内光纤照明灯的布设方式、距离等。采光器用电来源。根据现场勘察设计施工图纸，按照施工图纸的要求，编制施工组织方案、着手施工队伍布点、材料定购、设备机具调遣、岗前培训、设计文件会审和施工技术交底等工作，并按有关规定报批施工方案、报告。

四、施工工艺

(一)现场定位

为了保证隧道照明灯具安装后线条流畅，采用了全新的测量仪器——全站仪、激光投影仪进行灯具定位。灯具定位时，按施工图及技术交底确定灯具位置及标高，并与其他专业施工图纸核对是否矛盾。根据中心线和路面标高进行整体测量，隧道设施断面布置及安装图和隧道灯具安装高度的要求，计算出灯具底座中心线(沿行车方向)距隧道中心线的水平距离L。根据隧道灯具平面布置图和数值L，利用全站仪找出灯具底座中心位置在地面上的投影点。根据投影点的位置，利用激光投影仪划出灯具底座在隧道墙壁上的中心点和中心线(沿行车方向)。

本次工程共计6台采光器对应12个尾灯。采光器采用矩形排列，为了防止两台采光器相互遮挡影响，横向两个底座相隔2.4m，纵向间距为1.6m。采光器必须正面朝北安装。

光导纤维在穿管保护是非常困难的，承揽的光纤横截面积较大，穿管过程中光缆表面与被穿管内壁会产生较大摩擦力而导致光缆外表皮与光纤芯发生相对移动使得光缆在布设的过程中报废率大大提高。影响工程进度。本次工程舍弃了在隧道口预留的线管路径，道路另一侧的光缆通过从隧道拱顶通过而放弃了穿管。测量出每个尾灯对应到采光器的光缆长度。本次采用的是3根65m的光缆，和3根85米的光缆，共计光缆450m。

(二)基底开挖

考虑到安装地的特殊条件季节性冻土和山地风荷载的作用，对该场地开挖基坑固定基采光设备。坑深度确定为直径为0.9深度为1m的基坑，在基坑中预埋角钢回填混凝土。基坑深度的确定可根据1、作用在地基上的荷载大小和性质；2、工程地质条件；3、地基冻融条件。除了岩石基础外，基础埋深不宜小于0.5m。设备对基础的荷载为轴心荷载确定基础是否合理[4]。

保证基础在同一个平面里的整体性和抗风性能，焊入角钢钢架再用混凝土浇实。在焊接角钢钢架时利用激光水平仪保证水平。将组装好的采光器设备按照安装要求正面朝北放置在平台如，用水泥混凝土加强。采光器在运行过程中，受风面会增大导致风力也会增加，设备产生摇晃对光纤的寿命和尾灯的亮度产生巨大的影响[5]。

(三)光纤固定

本项目所用光纤为芯径为1mm的大口径石英光纤，直径大、硬度高，使得光缆的弯曲半径比较大，在敷设过程中必须按照原包装弯曲方向慢慢展开。为充分保护光缆敷设过程中不被意外损坏，采用多人合力抬着敷设的方式将光纤光缆由起始端延伸到安装位置的终端。

由于光纤的特殊性，本次光纤的路径舍去了原来预留的穿管路径而改用绕过隧道拱顶的路径。光缆本身满足防水防腐蚀性，为了防止室外被意外破坏，对与采光器相连以外的光缆采用套管保护，若直接对光缆穿管，会导致光缆保护层与内部光纤发生相对移动。本次项目采用的套管是开口的50mm黑色波纹管，将光缆放入管内埋于一定深度的土层中。

考虑的工程的美观性、实用性隧道内的光缆没有采用套管的方式保护，将150×100mm的线槽用6mm的膨胀螺栓定在隧道内壁低于尾灯30cm的直线上。为充分保护光缆敷设过程中不被意外损坏，采用多人合力抬着敷设的方式将光纤光缆由起始端延伸到安装位置的终端。线槽内的光缆采用线卡分段定在线槽内壁，以减小线槽的受力。

(四)尾灯安装

对增加了二次配光透镜的光纤灯具来说，其光束角发生了较大的变化，在水平方向上，其光束角得到了明显的扩大，大约在80°左右，而在垂直方向上，其光束角反而有一点的缩窄，大约在30°左右。为了提高驾驶员的舒适性和安全性，本工程采用顺光照明，灯具垂直布置，灯具配光曲线中的0°(水平)方向宽的两翼与隧道路面的纵向垂直。灯具在隧道中的排列如下：

(1)灯具排列的方式采用的是双排相对的排列方式；

(2)灯具之间的间距为1.6m；

(3)灯具每个一个间距其高度和倾斜角度有所相同，即单排数的灯具安装高度3.3m，高于固定光缆的线槽30cm，灯具倾斜度35゜，且灯具水平旋转角度40゜。用2个6mm的膨胀螺栓打入隧道壁内固定。

五、结束语

太阳光光纤照明在隧道中实施还属国内首例。该工程既可以解决隧道入口段的视觉适应性问题，提高交通安全，又可以解决目前隧道尚无有效的入口段加强照明降低能耗的有效途径问题，更可为偏远地区孤零短隧道的供电难、供电贵提供根本的解决方案。希望通过对该工程施工技术的总结，为今后类似工程提供经验。