高速公路隧道机电设备安装工程施工技术研究

摘要：简述了某高速公路隧道机电设备安装工程概况，从PLC装置、车道指示器、风电设备、消防系统以及隧道监控设备等方面阐述了机电设备安装工程施工技术，通过在该隧道机电设备安装工程的实施，验证了本文所述高速公路隧道机电工程施工技术具有施工进度快、施工质量好和人力资源节约等特点，为高速公路隧道机电设备安装施工提供了借鉴。

关键词：接地保护；车道指示器；安装工程；风电设备

0 引言

在高速公路隧道工程施工中，隧道机电设备的安装是一项重要施工内容，其安装质量直接影响整个隧道的安全运营。高速公路隧道机电设备技术先进、结构复杂、涉及面广，需要安装大量设备、使用大量配件材料。高速公路隧道机电安装工程是一项复杂的综合性工程，而在高速公路特长隧道里进行机电设备安装施工，则具有施工难度大、施工项目多、质量要求高的特点，这就要求运用更好的隧道机电工程施工技术，通过施工现场施工组织，优质、高效、安全地完成机电设备安装施工任务。

1 工程概况

甘肃省新开发的某高速公路工程全长139km，该高速公路工程的三叉分路口含有一条长度为3192m的隧道，该隧道机电设备安装工程的施工工期为180d。该隧道机电设备安装工程的施工量较大，所用施工材料和设备需要长距离运送，对工程质量的要求很高。该高速公路隧道机电设备工程主要包括安装PLC装置（即可编程逻辑控制器）、车道指示器、风电设备、消防系统、隧道监控设备、接地保护装置等项施工项目。

2 机电设备安装工程施工技术

2.1 安装PLC装置

安装PLC装置的具体步骤如下：

一是安装PLC控制柜。PLC柜体安装在隧道洞室内，根据该隧道的实际情况，设定PLC柜体的左右空隙。如果一切正常，紧固螺丝以确保控制柜的稳定。

二是引入线缆。按照规定位置引入PLC柜体的电源线和控制电缆并完成接线，同时按照施工标准对预埋线的出线口进行保护，避免引入线缆时对预埋线造成损坏。

三是密封控制柜。当PLC控制柜底板安装到位后，为使控制柜的柜体处于密封状态，将尺寸合适的橡胶圈插入线孔中，并使用密封胶将其在线孔处粘贴牢固，使用防火泥堵住线孔，并使用发泡胶将PLC柜体与其相连的接线处密封。

四是检查接线。检查接线是机电设备安装工程最重要的工作之一。使用专业设备检查电源以及电源连接处，安排专业技术人员记录检查时获得的数据，评估该数据是否符合标准要求、是否达到安全性能。

五是加电调试PLC装置。若PLC控制柜接线经检查无误后，可以对PLC装置进行加电调试。eSZxoT2zgIupEzh30h76Q44+DyNfQ39H48Qo1CJLa/4=首先应按照顺序进行主开关和分开关的合闸操作。并在操作的同时观察各设备间的状态是否出现异常，若无异常则可对所有开关实施开闭操作。隧道内PLC装置与其他设备连接情况如图1所示。

2.2 安装车道指示器

车道指示器的安装步骤如下：

一是加电检查。在安装车道指示器之前，先将车道指示器运送到安装地点实施加电检查，验证其运行情况是否正常。

二是确定支架位置。在确定支架位置之前，需要确定隧道内车道中心线位置。车道指示器支架的安装位置与车道中心线在同一垂线上，即车道指示器支架安装在车道中心线上方的隧道顶部位置。通过吊锤以车道中心线为目标点，在垂线上方隧道顶部位置确定支架安装点。

三是钻出支架安装孔。在钻支架安装孔之前，需清理隧道顶部钻孔位置的覆盖物，清理后进行钻孔并清除孔内的粉末残渣，确保孔内无杂质。然后测量孔径与孔深等数据，若数据不符合要求则需要再次施钻直到符合标准后，使用膨胀螺栓安装支架法兰，确保连接稳固。

四是安装支架。使用螺栓和螺母将车道指示器支架安装在支架法兰上，在确保该支架具有极强稳定性的前提下，可适当松解螺母进行左右调节然后予以固定。

五是安装车道指示器。使用吊车将车道指示器吊至到支架处，调整其高度与角度，保持其屏体安装点与支架准确对应，在此基础上使其与支架连接，保证其连接稳定、牢固。

六是调整车道指示器位置。车道指示器安装后，记录其屏体与隧道内地面之间的距离，判断是否符合标准，若不符合则需要按照设计要求调整其位置与角度。

七是连接线缆。依据设计要求，由专业人员将信号电缆、PLC装置电缆与车道指示器上的屏幕控制器连接，避免上述电缆与附近的金属结构产生接触，以防止电缆磨损、电磁干扰或其他损坏，并将上述电缆实行加固操作。

八是加电调试。当按上述方法完成隧道内所有车道指示器安装后，需对整个车道指示器进行全面检查，若检查后一切正常则进行加电调试。在加电调试时，需PLC他的配合，以掌握车道指示器的具体情况。若经加电调试后一切正常，即完成车道指示器他的安装工作。隧道内车道指示器安装位置如图2所示。

2.3 安装风电设备

2.3.1 施工准备

由于风电设备的安装难度大、操作复杂，在安装之前需对施工人员讲解风电设备安装要点和操作方法。技术人员要熟悉安装图纸并对输送管现场进行实地检查，确保安装施工的质量和安全。

2.3.2 安装方法

使用两条6t手动倒链，将倒链的一端与吊钩连接，另一端与风机连接，进行安装操作。安装时，需两名施工人员分别位于风机两侧的工作台上，进行倒链操作的同时拧紧连接螺栓。在拧紧螺栓时，确保每一条连接螺栓均套上弹簧垫圈，然后用螺母紧固。在安装完风机后，检查其安装是否符合标准要求。安装风机时，其中心线允许误差的计算公式如下：

（1）

式（1）中：s为风机中心线允许误差范围，x为风机中心线水平后移量，y为风机中心线奥都偏移量。按照该公式计算出的风机中心线允许误差范围，须再次检查和调整风机安装位置，确保安装位置准确无误。

在风机安装符合要求之后，检查风机连接处螺栓的松紧情况，其与安装底座是否接触紧密，是否可以正常运行。若有异常情况予以解决，使风机安装稳定与安全。在所有操作按要求完成后，对风机进行加电调试。

2.4 安装消防系统

隧道消防系统的消防器材、设备、配件、材料，均应根据符合《火灾自动报警系统施工及验收规范》（GB50166—2019）等有关规定和设计要求。经现场勘察该隧道内部的实际情况，绘制消防系统安装施工图并报监理单位批准。准备好安装消防系统所用的消防管道、消火栓、吊架、支架等供水设备，火灾监测、报警所需设备、配件，以及灭火器等应急设备。

消防管道采用一级硬度的材料，采取热熔方式处理消防管道接头。消防管道经过隧道伸缩缝等处应采取补偿措施。要按照消防管路布设要求装设接线盒并采取固定措施。消防管路保护层使用防火混凝土敷设，其厚度不应小于30mm。消防管道与消火栓要连接牢固，便于应急使用。烟感探测器、火灾报警器等控制与显示设备应安装牢固。要保证消防系统安装施工具有高质量，加强安装过程中突发情况的应对能力。

2.5 安装隧道监控设备

2.5.1 安装电缆

隧道监控范围包括出口、入口、内部道路和紧急出口等区域。根据监控设备安装位置配备视频传输和电力供应电缆，并详细记录其安装情况和检测结果，以满足监控电缆的安装需求。测试监控电缆信号传输性能、协调性能以及绝缘性能，确保其符合技术要求。

在配电电缆穿越构造物或护坡时，应穿入镀锌钢管以起到保护作用。埋设电力供应电缆时，其埋设深度应≥70cm的地下，并在埋设处设立防护措施。要对电缆终端加强防护，用绝缘胶带进行绝缘处理。

2.5.2 安装隧道摄像头

根据设定的监控范围，合理安装摄像头，并保持摄像头视野开阔、清晰。以在隧道口安装摄像头为例，在隧道口安装摄像头之前，先在地面施做摄像柱的底座和连接法兰，并将视频传输和电力供应电缆引到摄像柱的底座处。然后使用起重设备提升一根摄像柱，摄像柱底部法兰与底座法兰通过螺栓螺母紧固连接。将地面引过来的视频传输和电力供应电缆与摄像柱上的接线盒连接。在摄像柱顶部安装一根避雷针进行防雷电保护。

将摄像头与网络视频录像机、存储设备和服务器连接后进行测试，如果工作正常，插入摄像头护罩和云台。考虑到现场环境可能被破坏，摄像头和云台应放置在摄像杆的顶部，以确保每个设备在最大额定风速下都能正常使用。

2.5.3 安装光感检测器

按照图纸上规定的标准，首先将光感检测器及其支架安装在立柱顶端；然后调整外部光感检测器的检测角度，使该探测器与路径表面对齐；接着使用金属管保护和固定插入的电源和信号电缆的裸露部位；最后将光感检测器插入线路末端。

2.6 安装接地保护装置

需按照图纸要求，根据工程实际的情况，将接地保护装置进行分段安装。先检查整个隧道机电设备的接地线和接地体完好无损，然后安装接地保护装置。当接地线穿过构筑物的空间时，必须安装接地补偿装置。

在实际施工中，接地线可以弯曲成曲线。穿过构筑物和裸露部件的接地线必须用PVC管进行绝缘保护。若该操作是在室外进行，则需将隔热材料放置在PVC管内部，避免隔热材料接触到水分发生腐蚀，并在接线头上图层涂抹防锈材料，以延长其使用年限。

3 验证实施结果

3.1 施工工期

将本文所述高速公路隧道机电工程施工技术，应用于甘肃省新开发的某高速公路中的三叉分路口隧道机电工程的施工之中。根据施工计划，长度为3192m的隧道机电设备安装工程的施工工期为180d。该隧道机电工程每天需要完成大约18m的隧道长度。

根据上述工程进度安排，以及随时调整安装时间与安装工作量及安装速度之间的关系，运用本文所述高速公路隧道机电工程施工技术，在180d内完成了该隧道机电安装工程。而传统方法无法在180d内完成该项工程。

3.2 人力资源

采用本文所述高速公路隧道机电工程施工技术与传统施工方法，在人力资源利用方面进行实验。该实验通过将相同规模的隧道工程，采用不同的施工方法进行对比，记录关键数据并进行分析，来评估人力资源利用情况。

实验结果显示，本文所述施工技术在施工过程中使用的人力资源共计30人，所需的人力资源较少、施工效率较高；而传统施工方法在施工过程中使用的人力资源共计40人，所需的人力资源较多、施工效率不高。

4 结束语

常规的高速公路隧道机电工程施工方法操作复杂且施工效率低，鉴于此，本文介绍一种全新的高速公路隧道机电工程施工技术，并将其运用于甘肃省某高速公路中的三叉分路口隧道机电工程施工之中。

经过与传统施工方法对比可知，本文所述施工技术在施工进度、施工质量和人力资源节约等方面均取得了优异成绩，对提高高速公路隧道机电工程的质量和效益效果明显。

参考文献

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