高速公路隧道机电系统安装工程方案探究

王玉亮

（中交建筑集团有限公司，北京 100020）

隧道监控系统是整个隧道管理和其他各运行系统的运行核心，对行车安全、隧道环境监测等有重要作用。为保证高速公路隧道安全稳定运行，必须提高机电系统安装的整体质量，规范施工操作内容，避免施工阶段出现质量和安全问题，使工程质量和设备质量满足各项技术及指标要求。

1 高速公路隧道机电系统安装工程施工方案内容

1.1 电缆线路施工

高速公路隧道机电系统电缆种类多，包括照明电缆、通信电缆、消防电缆等，各类型电缆的引出地点、敷设方式存在明显差异，必须制定各类电缆的专项施工方案。以照明电缆为例，以变电所低压柜作为引出地点，使用绝缘电线对隧道内的照明灯具进行接线处理，配电箱内引出绝缘接线，将照明电缆穿入保护套管，沿途通过配套电缆桥架固定敷设，将照明电缆接入隧道内各台照明灯具。在电缆线路施工环节，要重点掌握以下操作要点：①电缆配盘：根据工程情况，综合考虑施工富裕度、接头缆线长度、施工预留要求等因素，准确计算照明电缆对应长度，把电缆规律缠绕在电缆盘上，必须保证电缆端头密封性。②电缆检查：核对检查电缆规格型号、外观质量与配盘长度，测量电缆绝缘电阻值，开展耐压试验与泄漏电流试验，及时处理或更换存在表面缺陷、性能质量不达标的劣质电缆。③电缆展放：采取人工展放方式，在放线架上固定放置电缆盘，缓慢将电缆盘升起，同步在盘内引出电缆，匀速转动电缆盘来拉出线缆，展放期间由人工负责拖放。此外，在电缆入口位置设置进口滑轮，入管位置增设铁瓦，将其作为保护措施分散电缆牵引、拉拽期间形成的阻力，避免电缆绝缘层过度磨损，保护方法如图1 所示。④电缆敷设：隧道内部预留电缆沟与安装支架，根据现场条件来确定终端接头位置，在电缆穿越特殊位置时预留适当长度，将电缆平稳摆放在支架表面，测量调整电缆轴线的位置，使用铁线把电缆与接头绑扎固定在支架上，使用防水胶带包好电缆头，要求两边余留光、禁止电缆相互缠绕。敷设完毕后，在电缆首端、尾端、转弯处、引出引入处，设置标志牌，详细标注电缆用途、回路编号等信息。⑤电缆接续，施工人员开剥电缆护套，把电缆套入电缆接头盒内部，继续切剥护套铠装，与接地线进行焊接连接，剥离剩余半导体层与绝缘层。完成前期处理工作后，对导线进行压接处理，检查压接质量是否达标，复原整理电缆芯线，灌注适量绝缘胶，彻底封闭接头盒，最终对电缆电气性能进行测试。

图1 电缆保护示意图

1.2 供配电系统施工

在供配电系统施工环节，以配电箱、低压配电柜、柴油发电机组作为主要硬件设备，施工方案内重点标注各类设备的正确安装方法。①配电箱安装：检查配电箱外观质量与箱内电器质量，确定无误后，在隧道内壁结构预留孔洞，要求孔洞尺寸略大于箱体尺寸，将配电箱平稳放置在预留孔洞内部，测量调整箱体安装位置、垂直度与顶面平整度。箱体安装就位后，打掉对应穿管敲落孔，穿入电气管线，把电缆接入配电箱，封堵管口部位，最终把电缆、导线进出配电箱位置进行密封处理，清理箱盒内残存异物。②低压配电柜安装：参照施工图纸在隧道现场标记配电柜安装位置，使用槽钢等材料搭设基础结构，量测检查基础结构的水平度、长宽度、相对位置和直线度偏差是否超标。清理基础表面残存灰砂，把低压配电柜搬运至安装区域，运输期间禁止出现柜体倾覆问题。准备工作完成后，低压配电柜平稳摆放在基础结构上部，对首块盘进行找平处理，将其作为基准，调整垫铁厚度和盘间螺丝松紧程度。然后重复上述操作，固定其他各盘。最后，按照分段图，在低压配电柜间安装联络母线，核对检查母线放置位置、方向、相序和编号，母线搭接面需保持紧密连接状态，在接触面均匀涂抹电力复合脂，安装断路器与隔离开关，安装前检查制造质量是否达标，如对隔离开关开展三相同期性检查、触头偏心检查、触头触指接触性检查。③柴油发电机组安装：利用平板车把柴油发电机组运输就位，在安装位置埋设预埋件，将机组平稳起吊至埋件上部安装位置，对机组位置加以找平找正处理，引出并连接接地线，采取焊接方式固定连接机组与埋件结构。随后，施工人员按照安装手册，按顺序在柴油发电机组上安装排气管、冷却水箱管路、油管路等附件。

1.3 通风系统施工

在通风系统施工环节，以风机设施作为主要设备，施工方案内重点补充风机设施在运卸拆装、预埋件安装、机组安装、完工检查四方面的安装要点。①运卸拆装：风机设备转运入场后，重点检查风机型号、规格尺寸和外观质量，确定无误后，再将风机运送到预定安装位置，细致检查风机绝缘性质，测试接线柱三相间绝缘电阻值，以及接线柱对风机壳体的绝缘电阻值。②预埋件安装：在施工现场标记预埋件埋设位置，核对检查预埋件数量与位置是否符合方案内容，预埋件的安装偏差不得超过风机安装允许偏差。预埋件埋设就位后，开展抗拉拔力试验，负载不小于15 倍风机和附件总重量，试验时间控制在10 min。确定试验期间预埋件位置、外观状态未发生改变后，即可进入风机安装步骤，预埋件上焊接连接风机支架。③机组安装：现场准备2 个手拉倒链，在吊钩与风机起吊钩上固定倒链两端，拉动倒链缓慢起吊上升风机，把风机起吊至安装面上方悬停，测量调整风机安装位置，再把风机平稳落放到安装面，在连接附件和风机上打入螺栓，各组联接螺栓设置平垫片、弹簧垫片与紧固螺母，螺栓丝扣外露要求为2～3 螺距。④完工检查：采取拉线检查、尺量检查方法，检查风机中心线平面后移距离是否超过1 mm、风机安装标高偏差是否超过±10 mm，测量转动件、轮毂、叶片安装间距，通电调试风机，观察风量、风速、反向启动等运行参数是否达标。

1.4 监控系统施工

在监控系统施工环节，以摄像机作为主要机电设备，隧道内部每隔150 m 左右安装一台摄像机，施工方案内补充立柱组立、摄像机安装两方面的安装要点。①立柱组立：立柱顶部1 m 处套牢尼龙绳，吊绳周边0.1 m 处对称绑扎晃绳，起吊期间人工拉紧晃绳，对准底板螺孔和预埋螺栓位置，立柱下落在基础法兰盘上部，拧紧各组螺母，测量调整立柱垂直度，固定立柱底部与法兰盘螺栓，在缝隙部位嵌填水泥砂浆。②摄像机安装：立柱组立完毕后，焊接连接立柱和接地扁钢，对焊缝部位进行防腐处理，在基础内部预埋管内将电源线穿入立柱接线盒，测试缆线绝缘电阻值与导通性能，把线缆和配电箱接线端子及防雷设备相互连接。随后，在立柱顶部安装摄像机，从配电箱内引出线缆，在顶部出线口到配电盒区域套设蛇皮管来保护线缆。一般情况下，在隧道地面把摄像机安装成型，立柱顶部安装机架，机架上固定安装摄像机，调节摄像机角度与连接线缆，以此来降低施工难度。

2 高速公路隧道机电系统安装工程施工方案的优化措施

2.1 调试检查

高速公路隧道机电系统结构复杂、机电设备多，机电系统安装完毕后，组织调试检查作业，需覆盖全部机电设备，否则将无法真实掌握机电系统安装质量和运行情况。对此，必须加大调试检查力度，应采取以下技术措施。①本地控制连接：检查各类电缆线路的外观质量，核对线路编号、路径、联结部位、同心度偏差是否符合设计要求，测试各回路绝缘电阻，检查电气设备接线情况。同时，收集整理自检报告、监理验收报告、变更技术文件、产品说明书等工程资料，完成多项准备工作后，具备机电设备调试检查条件。②单系统调试：照明、通风、监控等机电系统安装完毕后，立即组织开展单机调试作业，以检测设备本身质量与安装质量是否合格为目的，重点检查设备安装方式、接线方式，通电期间观察机电设备使用功能是否得到正常发挥。③多系统联合调试：全部子系统调试完毕后，对高速公路隧道机电系统进行联合调试，以检查机电设备运行稳定性、测量地间绝缘电阻值、测量电源插座电压值作为硬件调试内容，以按照控制方案输入信号、检测设备输出状态、观察机电系统使用功能发挥情况作为软件调试内容。

2.2 配备新型摄像机

在早期的高速公路隧道工程项目中，普遍选择在隧道内部每隔一段距离安装固定摄像机，通过多台摄像机覆盖隧道内部空间，做到监控画面无缝衔接。根据监控系统实际使用情况来看，固定摄像机无法远程转动摄像头方位与变换焦距，很难实时采集紧急停车带、车行横洞等特殊区域的现场监控画面，最终因突发交通事故发现、处理不及时而引发二次事故。对此，在制定隧道监控系统施工方案时，需要酌情增加摄像头数量与调整种类，隧道内部等距安装多台固定摄像机的基础上，额外在紧急停车带正对车行横洞等特殊位置，加装云台摄像机，提前设定摄像机焦距。监控系统投运使用期间，云台摄像机负责监控进入紧急停车带的车辆，确定出现车辆爆胎、无法继续行驶等情况后，监控中心立即通知路政部门组织救援。同时，对云台摄像机和卷帘门进行联动控制，如果高速公路隧道车行横洞启闭卷帘门，把云台摄像机切换到另一处值守位置，实时监控车行横洞使用状况。

2.3 配备简易工具车

在高速公路隧道工程，所安装机电设备与管线种类繁多，如在隧道综合管线断面内侧上安装多层电缆支架、照明灯具、配电箱，外侧安装排水管、消防管、信号与多层电缆支架。在传统人工安装模式下，施工人员需要反复移动位置与上下爬梯来满足安装需求，施工效率低下，容易出现错误操作行为。对此，需要在工程现场配备简易工具车，解决安装效率低下、劳动强度大的施工难题，简易工具车结构如图2 所示，由安装平台、支撑结构、工具车、安装槽、紧固件等部分组成，施工人员推动工具车抵达各处安装点，一体化开展机电设备搬运、安装作业。以照明灯具安装为例，在人工安装方式下，需要配备多名施工人员负责放线与安装灯具，每组施工队伍平均安装速度为25～30 台/d。通过配备简易工具车，可以节省灯具起吊安装时间与运输时间，每组施工队伍平均安装速度提升到60～80 台/d。

图2 简易工具车立体结构示意图

3 结语

综上所述，为保证高速公路隧道安全运营，营造稳定的交通行车环境。施工单位必须提高对机电系统安装工程的重视程度，贴近工程实际情况，科学制定机电安装施工方案，施工方案内重点补充电缆线路、供配电系统、通风系统与监控系统的内容，落实调试检查、配备新型摄像机、配备简易工具车三项优化措施，改善机电系统安装施工条件。