隧道机电设计说明.docx

隧道机电设计说明.docx

《隧道机电设计说明.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《隧道机电设计说明.docx（63页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

隧道机电设计说明

一项目概况1

二设计标准及规范1

三初步设计意见执行情况1

四管理养护设施1

五隧道照明系统2

5.1洞口环境亮度及洞内装修2

5.2亮度布置2

5.3照明灯具选择2

5.4照明控制3

5.5应急照明3

5.6横洞照明3

5.7洞口引道照明3

5.8线缆的敷设3

5.9灯具技术要求4

5.10高压灯具技术要求5

六隧道通风系统7

6.1设计原则7

6.2通风卫生标准及设计参数7

6.3隧道通风方案8

6.4防灾救援设计10

七隧道消防系统10

7.1设备配置10

7.2洞内灭火设施10

7.3洞外供水设施11

7.4横通道防火门13

7.5火灾情况下的控制顺序13

7.6消防组织13

八隧道监控系统14

8.1设计原则14

8.2设计内容14

8.3系统目标14

8.4监控系统基本功能14

8.5隧道监控系统的构成15

8.6隧道监控等级分类15

8.7隧道监控系统的构成16

8.8隧道监控系统软件18

8.9监控设备供电19

8.10电缆敷设19

8.11对房建及接地设计的要求20

8.13设备技术指标21

九道路照明27

9.1设计范围27

9.2设计原则27

9.3照明设计标准27

9.4照明方式及设备选择27

9.5路灯节能28

9.6照明供电设施28

9.7配线选型及敷设28

9.8接地系统28

十隧道供配电系统28

10.1供电范围28

10.2外电情况及外供电方案28

10.3负荷等级28

10.4变电所设置29

10.5供电系统方案29

10.6隧道供电质量要求29

10.7电气设备29

10.8隧道配电系统30

10.9控制系统30

10.10应急电源30

10.11电力监控系统30

10.12防雷接地31

10.13电缆敷设31

设计说明

一项目概况

省道xx路xx县xx至xx段改造工程二期是xx经xx县通往xx县的主要通道，担负着xx东北地区繁重的交通运输任务。

该项目的建设对完善xx市高速公路网和区域公路网，加快长江南岸地区陆路快捷交通运输、开发三峡旅游资源、进一步扩大对外开放、发展生产、促进区域社会经济快速发展、满足沿线人民群众生产和生活需求等，均具有非常重要的政治经济意义。

该工程隧道为单向双车道，设计行车速度60km/h。

隧道建筑限界以外，隧道净空断面以内的空间，设置通风、照明、消防和供配电等各项附属设施。

隧道具体情况见下表：

序号

隧道名称

起讫桩号

布置形式

长度（m）

行人行车横洞

纵坡

1

xx

隧道

ZK4+663

分离式

1899

3处行人

2处行车

1850/-0.94%

420/-0.4%

ZK6+562

YK4+654

1910

430/4%，

1868.23/0.897%

YK6+564

二设计标准及规范

●《公路隧道通风照明设计规范》（JTJ026.1-1999）

●《供配电系统设计规范》（GB50052—2009）

●《低压配电设计规范》（GB50054—2011）

●《10KV及以下配电房设计规范》（GB50053—94）

●《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）

●《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）

●《10KV及以下变电所设计规范》（GB50053—94）

●《建筑物防雷设计规范》（GB50057—2010）

●《电气装置安装工程施工及验收规范》（GBJ50169—92）

●《高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范》（JTGD80-2006）

●《建筑灭火器配置设计规范》（GB50140-2005）

●《室外给水设计规范》（GB50013-2006）

●《室外排水设计规范》（GB50014-2006）

●《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）

●《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）

●《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-2008）

●《给排水工程结构设计规范》（GB50069-2002）

●《城市道路照明设计标准》（CJJ45-2006）

●《公路照明技术条件》（JT/T367-1997）

●《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T50052—2008）

三初步设计意见执行情况

1、优化隧道附属设施系统设计方案

回复：

按照主体情况优化设计方案。

四管理养护设施

依据我国公路法和公路管理条例，我国公路实行统一领导，分级管理的原则。

沿线设施管理坚持“集中、统一、高效”的原则。

高速公路业务管理按照：

精简统一、高效多能、权责一致、依法治路的原则进行设置。

本项目在xx隧道的小桩号端设置一座隧道管理所来对隧道的运营实施管理。

五隧道照明系统

5.1洞口环境亮度及洞内装修

本项目为一级公路，不同朝向的洞口环境亮度在不同的季节有一定的差别。

总体来说，由于隧道所在地区均为山区，且洞口区域自然植被较丰富。

洞口施工完成后配以合适的绿化措施，可以在一定程度上弥补洞口建筑对洞口环境亮度所造成的不利影响。

结合xx指导意见在本设计阶段按晴天白天隧道洞口处环境亮度为L20（S）=3000cd/m2考虑。

5.2亮度布置

路段交通量预测表（pcu／d）

特征年

项目

2014年

2020年

2025年

2033年

趋势交通量

8372

13282

18796

28204

诱增交通量

484

768

1080

1641

合计

8856

29845

隧道入口和出口段照明亮度均按不设遮光棚设计。

根据规范要求，各照明段长度应按隧道行车速度设计，均按照行车速度60km/h设计各照明段长度。

根据《xx市高速公路隧道运营通风、照明、供配电设计指导意见（暂行）》的规定，隧道洞口处环境亮度L20暂按3000cd/m2考虑，入口段亮度折减系数取值k=0.0165，即入口段亮度Lth=L20（S）×0.0165。

全隧道照明分为5段：

1、长度L＜2000m的隧道:

●入口段亮度折减系数取值k=0.0165，即Lth=L20（S）×0.0165=49.5cd/m2，左线长度56m，右线长度48m。

●过渡段1：

设计亮度14.85cd/m2，长度48m。

●过渡段2：

设计亮度4.95cd/m2，长度72m。

●基本段：

根据《指导意见（暂行）》的规定，对于长度L>2000m的隧道，基本照明亮度取值Lin=1.5cd/m2。

●出口段：

设计亮度7.5cd/m2，长度64m。

路面亮度的总均匀度不低于0.4，路面中线亮度的纵向均匀度不低于0.7.

5.3照明灯具选择

隧道照明灯具除了最常用的高压钠灯外，近年来像LED灯、荧光灯等节能灯具也在隧道照明中逐渐采用。

本次设计根据xx近几年的项目建设情况，采用高压钠灯与LED相结合的照明方案，即隧道加强段照明采用高压钠灯，基本段照明采用LED灯。

高压钠灯灯具的优点是光效高，使用寿命长，照明效果较好。

高压钠灯初期投资省，非常适用于高速公路隧道。

灯具控制采用电源控制，根据洞外亮度的变化关闭部分灯具从而调整亮度，亦能有效达到节能效果。

LED灯具采用的是半导体发光材料。

与其他发光材料相比较，其绿色、高效、可靠、耐用的优势显着。

其主要特点是发光寿命长，光效好，固态封装，抗震性强，散热小。

但其光衰较大，价格贵，初期投资很高。

综合高压钠灯照明方案与LED灯照明方案的优点，因此，本项目设计采用高压钠灯与LED灯相结合的照明方案，即隧道加强段照明采用高压钠灯，基本段照明采用LED灯。

隧道横洞、紧急停车带采用密闭性好的荧光灯照明，以缩短启动时间。

入口段灯具为对向排列布置，过渡段灯具为交错排列布置，夜间入口段、过渡段和基本照明灯具为交错排列布置。

隧道照明灯具采用“拱顶侧偏单光带”布置，灯具直接吊挂在隧道拱顶。

基本照明灯具间距为8m。

5.4照明控制

照明控制按晴天、阴天、重阴天（及傍晚）、夜间和下半夜6进行：

●晴天照明（L20=3000cd/m2）：

基本照明灯具、加强照明灯具全开，洞外路灯关闭；

●云天照明：

基本照明灯具全开，加强照明灯具开启一部分，洞外路灯关闭；

●阴天照明：

基本照明灯具全开，加强照明灯具开启大部分，洞外路灯关闭；

●重阴天（及傍晚）照明：

基本照明灯具全开，加强照明灯具开启少部分，洞外路灯关闭；

●夜间照明：

基本照明灯具和洞外路灯全开，加强照明灯具全部关闭。

●下半夜：

基本照明灯具开启一半，洞外路灯全开，加强照明灯具全部关闭。

照明控制由隧道监控系统预先制定好的程序根据隧道洞外环境亮度的变化调整隧道内的亮度，即远程自动控制，控制方法有：

可根据光强检测数据自动控制，也可按控制等级设定时间进行控制。

5.5应急照明

隧道及横洞内设有停电应急照明。

即将基本照明中三分之一的基本照明定为应急照明，由变电所内的EPS在线供电，停电时，应急灯点亮时间不少于60分钟。

对于停电时间超过60分钟的电源性质的停电，则由管理部门利用60分钟的应急照明时间通过协调投入备用电源，保障隧道内的基本照明和应急照明用电，同时给UPS电源充电。

5.6横洞照明

行人横洞、行车横洞均采用100W防水荧光灯照明,行人横洞灯具间距为8m，行车横洞灯具间距为6m。

横洞照明灯具平时处于关闭状态，一旦横洞门打开，灯具与横洞门联锁，横洞的照明灯具自动点亮。

横洞灯具的电源从左洞较近应急回路接引。

紧急停车带处的照明适当加强，灯具采用100W防水荧光灯具，电源引自应急回路。

5.7洞口引道照明

夜晚当车辆进入隧道时，为确保车辆安全顺利地进入隧道，须进行必要的洞口照明。

车辆驶出隧道时，由于洞内亮度较高，此时如果没有路灯照明，则由于突然周围变得黑暗，对行车安全不利，因此隧道入口和出口设道路照明是必要的。

本项目各隧道的入口、出口洞外道路各设135m道路照明，便于驾驶员在夜间顺利进入或驶出隧道。

设计亮度≥1cd/m2。

路面亮度均匀度0.4，眩光控制指数G≥5。

道路照明采用道路照明专用高压钠灯灯具，配10m灯杆。

灯杆间距一般为30m。

由于本项目大桩号端设置道路照明，故大桩号端不考虑设置引道照明，只在小桩号端设置引道照明。

5.8线缆的敷设

照明灯具的电源从变电所接引通过穿管敷设至隧道洞口，沿洞口的金属线槽敷设至隧道拱顶的金属线槽，干线电缆沿金属线槽敷设，干线电缆在遇到分接箱的位置对线缆进行分支，分支线缆沿金属软管敷设至灯具位置处。

基本照明及加强照明灯具的供电线缆采用阻燃的交联聚氯乙烯电缆，应急照明灯具的供电线缆采用耐火的交联聚氯乙烯电缆。

金属线槽采用200mmX100mmX2.5mm（宽X高X厚）规格，金属线槽及其附件：

应采用经过热浸镀锌处理的合格定型产品。

线槽内外应光滑平整，无棱刺，不应有扭曲，翘边等变形现象。

5.9灯具技术要求

5.9.1灯具的一般要求

1、灯具含转接挂件、灯具外壳、LED发光模块、电源（含灯具至接线盒电缆）。

2、灯具结构：

平面型设计、铝合金一次拉伸成型、坚固耐用，并能承受一定的机械应力、电动应力和热应力的材料制成，电器元件应采用防潮、无自爆、耐火及阻燃产品。

3、接地连续性：

灯具的非带电金属应形成整体，通过外壳上的接地螺栓与接地干线相连。

4、照明灯具主要结构件、电源等应能互换。

5、灯具的启动时间不超过1秒钟，灯具的功率因数大于0.95。

6、灯具防护等级：

灯具外壳的防尘防水等级为不小于IP65，若灯具前端设有亚克力面板，其面板不能采用胶密封，拆装面板不降低其防护等级。

5.9.2灯具使用环境条件

1、环境温度：

-25℃～50℃

2、24小时最高平均温度：

35℃

3、最热月平均相对湿度：

不大于90%

5.9.3交流电源基本参数

1、交流输入电压为：

176V～264V

2、频率：

49.75Hz～50.25Hz

5.9.4灯具电气性能

1、额定值：

1）额定工作电压：

AC220V

2）额定绝缘电压：

AC500V

3）额定频率：

50HZ

4）额定功率：

产品包装予以显示

5）湿态绝缘电阻：

用500V摇表测量湿态绝缘电阻不小于2MΩ

6）湿态介电强度：

能承受交流50HZ，1500V（有效值）试验电压历时一分钟无击穿或闪络现象。

7）防触电保护类型：

I类

8）接线方式：

单相三线制

9）电气性能：

I级

10）抗振动性能：

灯具按其预定使用位置安装后应能承受频率10Hz～55Hz～10Hz、振幅0.35mm的振动。

5.9.5灯具性能

1、光源寿命≥50,000小时（光通维持率≥70％），且3000小时光通维持率≥96%；6000小时≥92%；10000小时≥86%

2、灯具效率：

≥80%

3、整灯光效：

≥70（lm/W；总有效光通/输入电功率）

4、显色指数：

≥65

5、相关色温：

≤5700K

6、色温漂移：

+500K/年

7、灯具温升：

≤30K

8、光色一致性应符合表中的规定

光色一致性

色空间均匀度

不同方向上的色度变化在CIE1976u’v’图中0.006之内

色保持

在全寿命期内色度变化在CIE1976u’v’图中0.007以内

9、额定光通量：

60W灯具≥4800lm

10、提供LED灯具的出光角度和配光曲线，据此设计的照明方案满足前述有关标准的亮度要求。

5.9.6灯具外壳性能

1、灯具材质和外形：

灯具外壳采用优质防腐铝合金制成,通体发黑处理，铝合金主体厚度至少为6mm，所有金工成品表面应能承受机械压力和盐雾、汽车废气及清洗剂的腐蚀，灯具的外壳后部应能结合支撑架。

2、外壳防护等级：

不小于IP65

3、灯具外壳耐腐蚀性能：

II类

5.9.7LED驱动电源特性

1、驱动电源的性能应符合GB/T24825的规定。

2、额定电压220V，额定频率50Hz；适用范围：

单相交流176V～264V，49.75Hz～50.25Hz。

3、总输入功率小于等于150W的驱动电源效率要求不应低于85%。

4、驱动电源应具有过温保护功能。

5、驱动电源应具有过载保护功能。

6、驱动电源应具有抗LED异常工作能力,具有输出开路和短路保护功能。

7、驱动电源应具有抗瞬间浪涌电压和电流的冲击能力。

8、驱动电源在输入端为高电压或低电压工作状态下，以及在输出端负载切换情况下，噪声计探头与电源完全接触测得的噪声功率应不大于45dB。

9、驱动电源的寿命不小于50000小时。

5.9.8LED灯具的其他技术要求

隧道照明设备所用的相同类型的灯具应能互换，灯具的使用寿命应达50000小时以上。

灯具配件安装应易操作，并能调整灯具安装角度，调整范围不小于：

俯角45°，仰角45°。

应能满足本隧道安装限界的要求。

灯具设备底盘应衔接在外壳上，配有安全接地线，并具有抗震功能。

电源（驱动器）与灯具的连接电缆以及电源（驱动器）与线路的连接电缆应设有航空插头，以便取下电源或灯具时，无须拆卸电缆。

灯具进线孔应与设计采用的电缆及不锈钢软管接头相配，并应设有导线出（入）口密封装置，密封等级IP65。

灯具自带引出线，引出线长度不小于5m，采用耐火电缆。

5.10高压灯具技术要求

5.10.1技术要求

1、环境温度：

-25℃～50℃；

2、24小时最高平均温度：

+30℃；

3、最热月平均相对湿度不大于95％。

5.10.2电气性能

1、额定值：

1）额定工作电压：

220V；

2）额定绝缘电压：

500V；

3）额定频率：

50HZ；

4）额定功率：

见施工图

5）噪声＜55db（A）（离灯具前、后、左、右1米处）；

6）光源寿命：

20000小时内不低于70%初始光通。

2、湿态绝缘电阻：

用500V摇表测量湿态绝缘电阻不小于24MΩ。

3、湿态介电强度：

能承受交流50HZ，1500V（有效值）试验电压历时1min无击穿或闪烁现象。

4、防触电保护类别：

I类。

5、接线方式：

单相三线制（含专用接地线）。

6、电源电流中的各次谐波和总谐波含量不大于8％。

5.10.3隧道高压钠灯灯具性能基本要求

1、隧道照明灯具及其所有附件均为公路隧道特殊设计的专用产品，满足隧道内所需的布置方式，附件包括灯具安装支架、膨胀螺栓以及满足现场施工要求的阻燃连接电线。

2、灯具结构件能坚固耐用、并能承受一定的机械应力、电动应力及热应力；电器元件应采用防潮、无自爆、耐火或阻燃产品。

4、灯具外壳的防尘防水等级：

IP65。

5.10.4高压钠灯灯具的结构

1、灯具为前开门型式，不使用工具即可打开灯具。

2、照明灯具应采用全密封设计，为前翻盖方式，外壳主体采用高强铝合金经氧化处理，厚度不小于2.5mm，前窗采用不小于5mm厚度的不散光耐高温抗冲击增强钢化玻璃，外壳所有结合部位应采用氯丁橡胶或硅胶密封。

灯具的防护等级应不低于IP65，抗腐蚀，防触电类别为

类，功率因素≥0.9。

3、灯具反射器应采用高纯铝板制成，并经阳极氧化处理，鱼鳞状表面，反光率大于85％，厚度不小于0.4mm，灯具的配光曲线应满足隧道单侧布灯配光的要求。

4、灯具零部件应具有良好的防腐性能及耐热性能，电器室与发光室用耐高温、绝缘的隔热板隔开，内部连接线应采用耐热导线。

灯具引出线采用阻燃电缆，长度大于5米，并备有连接终端，以便于衔接2.5mm2以上的导线。

5、灯具结构应便于更换灯泡和配件，灯具内应配有单灯保护熔断器和单灯补偿电容器；灯座及灯泡应具有防震装置，灯泡功率≥150W时，灯座应采用E40型。

所有电器均内置于灯体电器室的电器板上，能方便拆装；电器板上配有保险插头和插座（接插件应可靠）等固定断电装置，以便取下电器板时，无须拆卸电缆。

6、灯具光源室应设置由活性碳烧结的空气净化器或呼吸器，以便灯具工作时保持内外压力基本平衡，冷热空气交换时进行过滤、吸湿、防尘。

7、灯具暴露在外的紧固件均为不锈钢材质。

所有的插销、铰链、暗栓等均采用不锈钢制成。

密封垫为合成橡胶或是硅胶，它是耐高温，不老化，并能抗御隧道内腐蚀性气体的材料。

8、所有灯具能在额定电压220V波动范围的-10％～+10％内启动并运行。

7、灯具包含配套供应的配件，所有配件由工厂事先制成，并附有接地螺栓，以便接引安全地线。

灯具包含配套供应的灯具安装支架、胀锚螺栓；灯具可根据需要进行俯、仰角的调整，调整范围不得小于：

俯角45°（水平向下），仰角45°（水平向上）。

8、所有隧道灯具能在-10℃～+50℃环境温度下正常使用。

9、接地连续性：

灯具的非带电金属形成整体，通过外壳上的接地螺栓与接地线连接。

10、镇流器能在-10℃～＋50℃环境中正常工作，在额定电压下3s内能启动；自启动时间不超过1min；灯具电器可以在停电后60秒内恢复启动。

11、高压钠灯光源应选用国际知名品牌，镇流器应为节能型，电容应为防爆型。

5.10.5高压钠灯灯具技术指标

1、灯具效率：

不小于60％。

2、高效高压钠灯输出光通量：

灯泡功率输出流明

100W》10500Lm

150W》17500Lm

250W》33000Lm

400W》56500Lm

六隧道通风系统

6.1设计原则

●正常行车和发生交通阻塞时，隧道通风系统应提供足够的新风量，稀释隧道内车辆行驶时排出的废气，使洞内CO浓度、烟雾浓度满足行车安全要求和人员卫生要求；

●火灾事故情况下，通风系统应具有排烟功能，并能控制烟雾和热量的扩散，而且为逗留在隧道内的乘用人员、消防人员提供一定的新风量，为司乘人员安全疏散及消防人员救援创造条件。

●在确保通风设备可靠性及节能运行、节约工程投资的条件下优选适当的通风方式。

●积极慎重的采用新理论、新技术、新材料、新设备、新工艺，使所选隧道通风系统达到安全实用、质量可靠、经济合理、技术先进的要求；

●控制工程对于环境质量的影响，能满足环保及节能方面的要求。

6.2通风卫生标准及设计参数

●通风卫生标准

1）正常运营时，隧道洞内CO的设计浓度δ≤225ppm；

2）隧道配备有完善的监控系统，计算时不考虑发生全程怠速行驶（20km/h）的情况。

3）交通阻滞（平均车速为10km／h），CO的设计浓度300ppm，阻滞时间不超过20min，阻滞段长度不大于1000m，阻滞段以外计算行车速度为40km／h。

4）隧道烟尘允许浓度K见下表：

隧道烟尘允许浓度K

运营状况

运营

交通管制

养护维修

计算车速（km/h）

30～40

50～60

70～80

90～100

隧道烟尘允许浓度K（m-1）

0.009

0.0075

0.007

0.0065

0.012

0.0035

5）稀释空气中异味：

根据本工程交通量和隧道规模的特点，近期隧道空间不间断换气频率按每小时3次取值，远期的隧道空间不间断换气频率按每小时4次取值，同时保证隧道内换气风速vr≥2.5m／s。

～3m/s，是按一般隧道火灾产生20MW的热量控制的排烟风速取值。

本设计火灾时排烟风速按vr=3.0m／s取值。

●隧道设计参数

车道数：

双向四车道；

隧道有效过风面积：

63.96m2（扣除隧道内各种设备风阻物后的面积）；

当量直径：

8.1

隧道风阻物

隧道设备

面积m2

车道照明灯

0.09

监控摄像机

0.04

扬声器

0.023

CO—VI分析仪

0.014

车道信号灯

0.48

射流风机（φ1120型）

0.98

●通风计算参数

通风计算参数表

项目

单位

计算与控制参数

备注

设计控制风速

正常交通设计控制风速

m/s

≤10

火灾工况设计控制风速

m/s

3

换气设计控制风速

m/s

≥2.5

环境

参数

洞内外自然风压在洞内产生的自然风速Vn

m/s

2.5

计算空气密度ρ

kg/m3

1.2

正常行车车速

km/h

30-60

交通阻滞车速

km/h

10

汽车尾气基准排放量

qco（以1995年为起点）

m3/辆·km

0.01

qVI（以1995年为起点）

m2/辆·km

2.5

折减系数（以1995年为起点）

2.0%

●交通量组成与分析

根据工程可行性报告提供的相关资料，本项目预测交通量及车型组成如下：

路段交通量预测表（pcu／d）

年限

预测交通量

2014年

2020年

2025年

2033年

xx隧道

8856

29845

各车型交通组成（折算百分比）

车型

2014年

2020年

2025年

2033年

小客

53.45%

53.90%

54.29%

54.63%

大客

7.73%

8.07%

8.33%

8.56%

小货

17.99%

18.13%

18.28%

18.55%

中货

13.65%

12.78%

12.12%

11.39%

大货

7.18%

7.13%

6.98%

6.87%

合计

100%