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1工程概述
高山隧道位于G5011蕪合高速蕪湖至林頭段,G5011蕪合高速是國家高速公路網的重要組成部分,是皖北、皖中與皖江、皖南地區聯系的重要干線公路,在路網中具有十分重要的地位。近年來G5011蕪合高速公路交通量發展迅猛,2014年路段日均交通量已達2.3萬輛/d(絕對數）。G5011蕪合高速的擴容改造已列入《安徽省交通運輸"十三五"發展規劃》中,其中林頭至隴西段的改擴建工程已先期啟動,G5011蕪合高速蕪湖至林頭段的改擴建已迫在眉睫,其中高山隧道將同期進行改擴建工程。
2隧道現狀
2.1隧道主體工程
既有高山隧道左右線分別為712m和677m,最大埋深130m,建成于1995年。隧道設計速度80km/h,建筑限界寬度10.5m,凈高5.0m。全隧道位于直線上,縱坡采用人字坡,左線為上坡1.934%,下坡1.641%;右線為上坡1.908%,下坡1.734%。隧道左、右線中心間距為50m,兩端均采用端墻式洞門。隧道內預留有部分洞室,根據現場調查,現有洞室存在數量不足、間距不一致等情況:同時現有部分系統的線纜采用明裝方式敷設,后期開槽敷設在隧道側壁內;現有隧道洞室不能滿足設置安裝需求,需要對現有隧道進行開挖,以滿足后期安裝需求。
2.2隧道機電
公路隧道機電工程是保證車輛安全通行的必要條件。現有隧道內設置有雙波長火焰探測系統,在隧道內每隔50m增設一套雙波長火災探測器、手動報警按鈕。隧道洞內每隔150m設置緊急電話分機,每隔50m設置隧道揚聲器。其中緊急電話分機采用明裝方式。在電纜溝上方全線設置光電誘導標,用于顯示隧道輪廓。全線設置有完善的車行、人行橫洞指示標志。隧道內設置有完善的照明系統,照明采用高壓鈉燈+LED燈相結合的方式布設。隧道內間隔50m設置干粉滅火器,滅火器放置在隧道電纜溝上方,現階段未設置水消防系統。采用房建式變電所供電,位于合肥端洞口附近,變壓器于2007年進行改造,容量為400kVA。
3設計方案
3.1主體工程
3.1.1起點至雍鎮主線收費站路段
設計速度100km/h;其中起點至商合杭大橋連接線與G5011蕪合高速分匯流鼻處,采用兩側分離增建方式與商合杭大橋連接線相連接,既有G5011蕪合高速不加寬:商合杭大橋連接線與G5011蕪合高速分匯流鼻處至雍鎮主線收費站段為雙向八車道,整體式路基寬41.0m。
3.1.2雍鎮主線收費站至終點路段
既有高山隧道部分速度維持原來的100km/h,其余設計速度為120km/h,雙向八車道,整體式路基寬42.0m,單向四車道分離式路基寬20.75m,單向兩車道分離式路基寬13.25m。
3.1.3高山隧道路段
采用"新建兩車道隧道+改造兩車道隧道+改造兩車道隧道＋新建兩車道隧道"分離增建方案。
3.2機電工程
3.2.1隧道等級劃分
根據預測交通量、《公路隧道設計規范第二冊交通工程與附屬設施》(JTGD70/2一2014)等級劃分及《高速公路監控技術要求》(交通運輸部2012年第3號公告)相關規定,隧道的監控等級劃分為B級。
3.2.2監控系統
(1)交通檢測與控制。控制方式可以分為自動控制與手動控制,正常情況下通過控制室的計算機對隧道交通信息進行數據采集、分析、信息發布及實時控制。隧道本地控制器向下以一對多的方式與外場設備相連,實時采集交通數據,并配備相應的各種接口模塊與設備通信。緊急情況下可實現現場人工控制。
(2)環境檢測與通風控制。主要由能見度/一氧化碳檢測器、風速風向檢測器及數據網絡通信設備等組成。控制方式可以分為自動控制與手動控制。正常情況下通過控制室的計算機對自動檢測的各環境參數進行分析,結合交通流量進行遠程控制。
(3)火災報警。在隧道全程設置雙波長火災探測系統,每50m設置一個火災報警按鈕,與隧道滅火器洞室同址設置,全程監控隧道路段內的火災信息。
(4)照明控制。照明控制根據洞內外光強數據和交通量,結合時段等因素對照明系統控制,調節照明亮度,保證行車安全。控制方式可以分為自動控制與手動控制。正常情況下通過在隧道入洞口成對設置光亮度檢測器,實時檢測洞內外的亮度值,并把檢測值傳至控制室處理后形成控制方案,對現場控制終端下達控制命令,實現對照明的控制。
(5)視頻監控。通過設置在隧道洞內的監控攝像機或洞外洞口附近的監控攝像機直觀地、及時地觀測隧道內外交通運行狀況和事故現場,對特殊事故進行確認,為救災排險提供第一手信息。視頻監控主要由隧道外監控攝像機、隧道內監控攝像機、控制室監視器及網絡通信設備等組成。在隧道的洞口處設置遙控攝像機,以便觀察隧道口附近的車流。由監控室集中監控并發出指令遙控攝像機云臺上、下、左、右轉動,調節光圈、焦距等:同時在隧道內部每150m設置一臺監控攝像機,對隧道內部的交通情況進行全程無盲點監控。
(6)設備數據的傳輸、控制模式。隧道監控設備的種類多而復雜,為了保證各監控設備數據傳輸的可靠性和實時性,本次設計隧道的控制網絡結構方案采用環形結構。環形冗余結構帶有線路冗余,當線路上有一個斷點時,整個網絡仍可正常通信,常見于工業網絡。隧道內各監控設備的監控數據首先由布置在隧道內和隧道變電所的本地控制器(PLC)進行實時采集和控制,同時經設置在隧道變電所內的工業以太網交換機組成環形自愈環網將數據傳送到控制室進行管理。
3.3緊急電話及廣播系統
根據交公路發[2005]495號文及隧道監控等級要求設置緊急電話與有線廣播系統。當隧道出現緊急情況時,巢湖隧道管理站可利用緊急電話和隧道廣播系統呼叫,及時疏導交通。
緊急電話及廣播系統采用二合一的控制方式。每隔200m布設一臺緊急電話分機,隧道內每50m設置一個揚聲器,每200m為一個音區,揚聲器面向行車方向安裝。
3.4隧道照明
隧道照明燈具采用LED燈。隧道照明燈具在兩側布置,隧道的加強照明、基本及應急照明燈具安裝在隧道的兩側,基本及應急照明采用交錯方式布置。
3.5隧道供配電
隧道現階段10kV外電取自陶廠鎮1#變,自陶廠鎮供電至高山隧道的巢湖方向端變電所需跨越整個隧道,維護檢修困難且易發生故障,因此本次改造在隧道的蕪湖端設置變電所,10kV線路不再跨越隧道。選用低損耗,低噪聲,接線組別為D,yn11的環保節能型變壓器。隧道配電采用放射式與樹干式相結合的配電方式,原則上配電級數不得超過三級,供電電壓均為380/220V。
3.6隧道消防
隧道消防采用水成膜+滅火器的方式,消防供水方式設計采用增壓穩壓供水方式。
4隧道保通方案
高山隧道路段采用"兩新+兩原+兩原+兩新"的兩側分離增建方案,采用先新建兩側新的隧道,新建隧道局部通車后再改造原有隧道的保通方案,隧道機電工程施工保通亦保持一致。
在本工程施工期間,光纜會斷開。高山隧道繼續通車使用,隧道的數據需確保能傳至巢湖隧道管理站,以便在隧道出現緊急狀況時能及時作出回應。光纜斷開期間,租用公網進行傳輸。考慮到隧道報警信號的重要性,需同時租用兩家電信運營商的線路作為一主一備。與兩家電信運營商的端口通過路由器連接。當主要電信運營商的鏈路出現故障時,路由器可以跳轉至備用電信運營商的鏈路,以保證隧道管理站與隧道保持暢通。
高山隧道的數據和圖像在附近的隧道配電房匯聚。施工期間,隧道與管理站之間的光纜會斷開。隧道配電房位置偏僻,電信運營商無法將網線拉至隧道配電房,因此隧道配電房與公網的連接需要通過無線傳輸,該無線設備需由電信運營商提供。
5結語
本文根據高山隧道主體擴建方案,結合隧道內現有設備設置情況,對高山隧道的機電工程改擴建方案進行了研究,從各系統的設置以及改擴建期間的隧道保通方面指導后期的隧道改擴建工作。
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