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照明主流光源進行技術經(jīng)濟必選,為隧道配置合理的照明光源,并配置相應的節(jié)
能控制系統(tǒng)。
關鍵詞:公路隧道光源顯色性照明控制
中圖分類號:X734文獻標識碼:A
隧道作為公路運營的特殊路段,當車輛在駛入、通過和駛出的過程中,會出
現(xiàn)一系列的視覺問題,為適應視覺的變化,需設置電光照明設施,把必要的視覺
信息傳遞給司機,防止視覺信息不足而出現(xiàn)交通事故,從而保證行車的安全性和
提高舒適性。
一、光源選型
隨著我國公路建設特別是高速公路建設的發(fā)展,隧道照明設施的規(guī)模越來越
大,隧道運營電力費也越來越高,因而隧道照明設計在公路工程設計中占有重要
的地位,而光源的選型更是關系到運營節(jié)能和行車安全。
目前公路隧道內照明燈具選用的光源類型大致有以下三種:高壓鈉燈、LED
燈和無極熒光燈。
1、LED燈
LED是一種固態(tài)的半導體器件,它的基本結構是一塊電致發(fā)光的半導體材
料,置于一個有引線的架子上,然后四周用環(huán)氧樹脂密封,起到保護內部芯線的
作用,所以LED的抗震性能好,特別適用于建筑物外觀照明和景觀照明。
LED燈的壽命可達到5萬小時左右,光效可達90~110lm/W,大功率LED光
源技術水平也發(fā)展迅速。
LED可以直接把電轉化為光,對比傳統(tǒng)的道路隧道照明光源(鈉燈、金鹵
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燈等),LED光源具有如下優(yōu)勢:
(1)光衰小:如果在散熱條件良好的情況下,50000h基本為30%,遠遠低于
普通道路照明光源,發(fā)光更加穩(wěn)定。
(2)顯色性高:一般LED顯色性約為70~80,如果用三基色熒光粉的話
更高;一般高壓鈉燈為20~35,所以即便傳統(tǒng)光源亮度高于LED,但是視覺效
果差于LED,“不是最亮,但是看的最清楚”這應當是LED光源應用發(fā)展的一個方
向。
(3)壽命:LED的壽命高于一般道路隧道照明光源,現(xiàn)在普遍高于50000H。
除此之外,LED還具有維護系數(shù)高、安全性能好、無頻閃及節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢。
2、無極熒光燈
無極燈是PromiseLight高頻等離子體放電無極燈的簡稱,是綜合應用光學、
功率電子學、等離子體學、磁性材料學等領域最新科技成果研制開發(fā)出來的高新
技術產(chǎn)品,是一種代表照明技術高光效、長壽命、高顯色性未來發(fā)展方向的新型
光源
基于無極燈壽命長、節(jié)能效果顯著,安全性高,綠色環(huán)保等,因此其特別適
用于高危和換燈困難且維護費用昂貴的重要場所。
無極熒光燈具有高輝度、高效率、低耗電、無頻閃,體積小、壽命長的優(yōu)點。
電磁感應燈的壽命可達到6萬小時左右,光效可達75~90lm/W,反復可啟動性能
好,可在0.1s內瞬間啟動。三波長白色光色的色度可滿足不同需求。
3、高壓鈉燈
高壓鈉燈使用時發(fā)出金白色光,具有發(fā)光效率高、耗電少、壽命長、透霧能
力強和不誘蟲等優(yōu)點。廣泛應用于道路、公路、機場、碼頭、船塢、車站、廣場、
街道交匯處、工礦企業(yè)、公園、庭院照明及植物栽培。
高壓鈉燈光效高,桔黃色的光線透煙霧性強,使用壽命長,是實現(xiàn)隧道綠色照明的
首選產(chǎn)品。在公路隧道的發(fā)展進程中,高壓鈉燈發(fā)展空間廣闊,市場容量很大。
三類光源技術參數(shù)比選
光源名稱LED燈無極熒光燈高壓鈉燈
發(fā)光效率(lm/W)90~11075~90100~120
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平均壽命(h)
光通量維持率不低于
70%。
5000600020000~30000
顯色指數(shù)(Ra)>80>8030
色溫(k)3000~60003000~6500K2000
功率因數(shù)>0.95>0.95≥0.9
啟動時間≤0.01s≤0.1s4min~8min
再啟動時間≤0.01s≤0.1s10min~20min
發(fā)光特性固體發(fā)光弧光放電氣體放電
透霧性差差好
EMC電磁干擾小或無需重視小或無
頻閃效應不明顯無明顯
耐震性好好較好
價格
(以功率100W為例)
高
3500元
較高
2700
低
1100元
LED燈已經(jīng)被照明行業(yè)人士普遍認為是未來光源發(fā)展新方向,各大照明企業(yè)
投入巨大人力物力和財力進行LED產(chǎn)品研發(fā),市場上照明產(chǎn)品也比較豐富,政府
也大力扶持。
無極燈和LED燈其他條件相當,但是無極燈的光效率有待提高,單燈功率也
較小,與無極燈光源配套的燈具廠家也較少,因此無極燈被業(yè)界普遍認為是一種
過渡型光源。
無極燈和LED燈都作為新型光源,均具有高色溫、高顯色性的優(yōu)點,意味著
在相同傳統(tǒng)光通量的情況下,比高壓鈉燈具有較高的有效光通量,因此可以減少
無極燈和LED燈的功率,以達到與鈉燈相同的視覺效果。
綜上所述,考慮到高壓鈉燈是目前國際上穿透能力最強的光源,適用于風塵
和煙塵較多的地方,特別適用于公路隧道環(huán)境,從而確保駕駛員的分辨障礙物的
能見度,而LED燈又在隧道運營節(jié)能方面有著鈉燈無法超越的優(yōu)越性,因此建議
隧道主線照明光源采用高壓鈉燈和LED燈混合照明的方式,既節(jié)約了電能,又保
證了隧道特有的需要高透霧性的需求,提高了行車安全性。
二、照明燈具安裝
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燈具安裝應滿足以下要求:
1、安裝穩(wěn)固、位置正確,燈具輪廓線形與隧道協(xié)調、美觀。
2、左右線燈具應在一條水平線上,燈具安裝偏差符合:縱向≤30mm,橫向
≤20mm,高度≤10mm。安裝位置不得入侵隧道建筑界限。
3、發(fā)光均勻、無刺眼的眩光。
4、A、B、C、C、B、A相序循環(huán)接線,盡可能保證三相負荷平衡。
三、照明控制
隧道照明控制子系統(tǒng)根據(jù)檢測到的洞內外光亮數(shù)據(jù)、交通量變化以及白天、
黑夜等情況,控制隧道的照明系統(tǒng),調節(jié)出入口以及洞內的照明,保證行車的安
全,以及在滿足照明要求的情況下達到節(jié)能運行的目的,同時對洞內照明以及照
明控制設備的狀況進行監(jiān)視。
1、照明燈具控制分級
隧道照明控制至少應預置以下控制級別:
第一級(時段控制中的正午級,或手動控制晴天白天級)。
第二級(時段控制中的白天級(除正午),或手動控制云天白天級)。
第三級(時段控制中的早晨級,或手動控制陰天白天級)。
第四級(時段控制中的傍晚級,或手動控制重陰天白天級)。
第五級(時段控制中的夜晚級,或手動控制車流量較大的夜晚級)。
第六級(時段控制中的深夜級,或手動控制車流量較小的夜晚級)。
火災工況:系統(tǒng)自動開啟所有照明燈具,以利于救災。
2、照明控制方式
照明控制方式以自動控制為主,手動控制為輔。
手動控制通過手工操作變電所低壓屏上按鈕進行。
自動控制方式分亮度控制和時段控制兩種方式。
亮度控制方式:根據(jù)隧道設計行車速度和洞口視場亮度,分檔設定亮度閥
值,根據(jù)洞外亮度檢測器測得的洞口光強值,經(jīng)計算處理后,按預定方案開起或
關閉各照明回路。
時段控制方式:根據(jù)一年四季隧道區(qū)的外界亮度變化經(jīng)驗值,將照明控制
分為多個時段,控制系統(tǒng)通過讀取系統(tǒng)時間或定時的方式,自動控制隧道內各回
路照明燈具的開啟,各時段的起止時限由人工設定完成,控制系統(tǒng)僅根據(jù)時段和
設定的方案控制照明回路的開啟和關閉。
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參考文獻:
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作者簡介:作者簡介:作者簡介:作者簡介:
關鍵詞:綠色照明 路燈 節(jié)能
中圖分類號: TE08 文獻標識碼: A 文章編號:
淮安市路燈管理處作為淮安市城市照明的管理機構,以構建綠色生態(tài)與健康文明的城市照明光環(huán)境為目標,以保障和改善民生作為加快轉變城市照明發(fā)展方式的基本出發(fā)點,倡導綠色照明,在滿足城市照明基本功能的前提下降低照明的單位能耗,提高城市照明的質量和節(jié)能水平,不斷提升城市照明品質,實現(xiàn)城市照明發(fā)展方式的轉變。我市城市綠色照明主要從以下四個方面著手推動的。
一.在城市照明工程設計中嚴把節(jié)能關
1.新建的城市照明項目嚴格按照《城市道路照明設計標準》、《城市夜景照明設計規(guī)范》、《城市道路照明技術規(guī)范》、《江蘇省城市照明節(jié)能技術指南》等規(guī)范要求設計施工,嚴格執(zhí)行照明功率密度值標準、控制能耗,杜絕使用高亮度、高能耗燈具,功能性照明中除了少數(shù)點綴性燈具,其它都采用截光型或半截光型節(jié)能型燈具;景觀照明大力推行半導體發(fā)光二極管(LED)等節(jié)能產(chǎn)品等低耗產(chǎn)品,嚴禁使用大功率泛光燈。從源頭上防止高亮度浪費能源或低亮度節(jié)約能源,堅持經(jīng)濟實用、節(jié)約用電、保護環(huán)境的原則;堅持照明建設與當?shù)亟?jīng)濟水平相適應的原則;堅持科學設計、嚴格審查、重點工程設計論證的原則。
2. 在城市照明工程設計中認真落實《淮安市城市照明專項規(guī)劃》
在城市景觀亮化和城市路燈照明的設計中要體現(xiàn)集約的理念;在滿足城市照明合理需要、突出地域文化特色的同時,科學布局照明線路、設計合適的照度、設定合理的照明時間,滿足《淮安市城市照明專項規(guī)劃》的要求。在實踐中進一步對城市照明規(guī)劃進行修編和完善,提高城市照明規(guī)劃對于綠色照明工作的指導性。
二.大力推廣使用節(jié)能燈具
在新改擴建的城市照明工程中,高效節(jié)能截光型或半截光型燈具燈具應用率達95%以上。如09年淮海南路照明改造工程中,通過合理設計,用11米高效率雙光源(400W+150W)單挑燈代替原10米5火低效率(2*400W+3*250W)燈。改造后,在平均照度及均勻度由原來的20Lux、0.41分別提高到23.1Lux、0.63的基礎上,節(jié)電率達44%以上。
高光效的鈉燈、LED、無級燈等新型光源,這類光源具有壽命長、高光效等特點,不但有效節(jié)能,還可降低維修成本。從2007年開始,我市城市景觀照明90%以上使用LED燈具光源。主要案例有:2009年的南北地理分界線和2010年的里運河等景觀照明工程。
三.路燈節(jié)電器和半夜燈的廣泛應用
1、路燈節(jié)電器的推廣和應用
我市從2005年開始路燈節(jié)電器的應用,目前路燈節(jié)電器安裝率達到95%以上,節(jié)電率達25%以上。
在道路照明系統(tǒng)中,照度受電網(wǎng)電壓影響,而電網(wǎng)電壓受負荷影響。負荷高峰時,電壓偏低;負荷低谷時,電壓偏高。通常情況下,傍晚時的道路交通和電網(wǎng)負荷均為高峰,此時電網(wǎng)電壓低,導致路燈光源光通量低,路面照度低;而接近午夜時,為道路交通和電網(wǎng)負荷又均處于低谷,此時電網(wǎng)電壓偏高,路燈電源發(fā)出的光通量高,路面照度高。這種不合理現(xiàn)象,既影響交通安全,又嚴重浪費能源和資金。按電工學原理,在負荷不變的情況下,電能的消耗與電壓的平方成正比,節(jié)電器就是將電壓調低,達到節(jié)能的目的。目前廣泛應用的是電磁調壓技術,其核心是一種特殊的變壓裝置?,F(xiàn)階段的節(jié)電器已成為集電磁技術、智能技術、數(shù)據(jù)控制技術于一體的高科技節(jié)電產(chǎn)品,具有完美的調節(jié)性和節(jié)電效果,其特點是:節(jié)電率可調,開啟、關閉路燈的時間可調,對電網(wǎng)電壓無污染、發(fā)生故障時有自動旁路功能,操作簡便、照度均勻。
2. 半夜燈的應用
半夜燈節(jié)能方式為最早也是最有效的節(jié)能方式。半夜燈是指照度較高和城鄉(xiāng)結合部的街道路燈,在后半夜人流量、車流量較少,亮度不需要太高的情況下,于22:00(根據(jù)季節(jié)變化情況運用路燈無線監(jiān)控系統(tǒng)可方便調整)以后關閉一部分燈,以節(jié)約電能。其特點是:投資小,方法簡單易行、著滅燈時間易于調整,維護方便,節(jié)電率達到20%以上。使用可克服此缺陷。
四.提高城市照明監(jiān)控系統(tǒng)的智能化水平
為了提高城市公共照明管理的效能與質量,淮安市路燈管理處于2005年開始籌建路燈監(jiān)控系統(tǒng),在使用過程中不斷的對硬件設備進行更新,對控制系統(tǒng)軟件進行優(yōu)化、完善、和升級,使照明監(jiān)控系統(tǒng)的智能化程度不斷提高,穩(wěn)定性不斷加強。目前已建成照明監(jiān)控中心一個,443個照明控制終端和17個視頻終端點。
照明監(jiān)控系統(tǒng)能夠根據(jù)季節(jié)和天氣情況變化合理控制開關燈時間,隨時了解運行參數(shù),及時發(fā)現(xiàn)故障,極大地提高了城市照明的管理效率。使城市照明實現(xiàn)集中管理、集中控制和分時、分級控制,配置不同的運行方式,功能照明:根據(jù)城市區(qū)域、行人、車輛流量等因素,在路燈運行到夜間某個時段,道路照明的平均照度和均勻度降低一個照明等級,有規(guī)律地關熄兩盞中的一盞或多盞中的部分,實現(xiàn)節(jié)能;景觀照明:除個別重要場所的景觀照明設施每天開啟,其它的只有在重大節(jié)日、活動時才能開啟。
通過城市綠色照明的推廣和使用,讓全社會廣泛了解綠色照明產(chǎn)品及綠色照明系統(tǒng)帶來的好處,提高全社會節(jié)約和環(huán)境保護意識,使全社會共同來推動節(jié)約型社會的建設,促進社會的可持續(xù)發(fā)展。
關鍵詞:建筑;施工; 設計
中圖分類號:TU2 文獻標識碼:A文章編號:
1、工程概況
本工程位于某城市某地區(qū)內,項目西側為華強路,側為東外環(huán)路,北側為北緯六路,南側為北緯四路。用地朝向為東西向。地勢平坦,建設條件良好。本建筑為五層,為多層建筑,住宅樓建筑長度為52.20m,寬度為14.4m,高度為16.05m,層高為3000mm,建筑面積3581.6平方米。主體建筑本工程耐火等級為二級。
2、設計目標
一是以人為本崇尚合理、節(jié)約、清晰的原則,采取人體尺度、心里感覺和行為規(guī)律為依據(jù),在追求全明設計、直接采光的同時,兼顧舒適性、功能性、便利性于一體。二是結合廣場與綠化景觀,建筑體量形成開敞空間,構成生態(tài)型園區(qū)標志區(qū)域。三是結合園區(qū)主路,作為園區(qū)區(qū)段性形象展示,建筑立面成豎向節(jié)奏,形成豐富的天際線。四是運用金屬、鋼、玻璃等材料,通過對建筑材料的運用體現(xiàn)對建筑工業(yè)的理解。
3、建筑平面設計
3.1平面布置設計
建筑平面圖中可以看到房間的設計分布,南北通透,有利于房間通風采光。這樣即能獲得較大的自然采光,也能與建筑場地前的道路平行,符合整體規(guī)劃,建筑總長度為52.2米,寬度為14.4米,設伸縮縫。 平面圖中門分為七種型號,門開洞口最小為800,衛(wèi)生間為最小800,符合規(guī)范要求。
3.2變形縫的設置
伸縮縫:伸縮縫也叫溫度縫,是考慮溫度變化時對建筑物的影響而設置的。氣候的冷熱變化會使建筑材料和構配件產(chǎn)生脹縮變形,太長和太寬的建筑物都會由于這種脹縮而出現(xiàn)墻體開裂甚至破壞。因此,把太長和太寬的建筑物設置伸縮縫分割成若干個區(qū)段,保證各段自由脹縮,從而避免墻體的開裂。伸縮縫縫寬mm30~20,內填彈性保溫材料。
防震縫:防震縫是考慮地震對建筑的破壞而設置的。對于地震設防地區(qū)的多層砌體房屋,當房屋的立面高差在6米以上時,或房屋有錯層,且樓板高差較大時,或房屋各部分結構剛度、質量截然不同時,地震中,房屋的相鄰部分有可能相互碰撞而造成破壞,所以,需要設計防震縫把建筑物分割成若干個形體簡單、結構剛度均勻的獨立單元,以避免震害。防震縫的寬度一般為mm100~50。
4、建筑立面設計
4.1立面設計應遵循下面幾點原則:整體均勻,比例適當;層次分明,交接明確;形體簡潔,環(huán)境協(xié)調.建筑總高度為16.05m,主體部分的女兒墻為1.05m.. 本方案正立面色彩布置根據(jù)城市和甲方要求統(tǒng)一規(guī)劃,粉刷涂料。各層窗采用鋁合金固定窗。
4.2正立面:本工程正立面為南立面,采光較好。建筑立面,南向立面(正立面)因有結構上陽臺和墻面使立面凹凸不平具有立體感。充分利用了外部環(huán)境提供的日照條件,可以節(jié)省很多能源
4.3背立面:樓梯間的窗臺高為休息平臺上,窗高1500,窗上設過梁為200*400,因窗上,樓板下均設有過梁,將其局部的兩個過梁合并為一個.設有雨水管,窗開洞具體見門窗表。
5、結構形式設計
框架結構因為是梁柱承重,墻體只起分隔作用,房間布置,門窗開口的大小,形狀都會比較靈活,可以滿足住宅樓的功能,故選用鋼筋混凝土框架結構.為達到合理利用現(xiàn)有環(huán)境的目的,并且考慮到總體規(guī)劃的要求,該工程應該根據(jù)住宅的要求來進行合理布局。 整體為現(xiàn)澆鋼筋混凝土多層框架結構,樓面屋蓋的豎向荷載依次傳給梁,柱,地基。同時柱能抵制水平荷載和地震作用。
6、樓梯設計
樓梯間寬為5400mm進深為6000mm踏步高為150,踏步寬為260,本建筑的樓梯間形式是根據(jù)建筑形式、建筑層數(shù),建筑面積以及套房戶門的耐火等級等因素確定。一層休息平臺為1200mm,二層以上休息平臺為1500mm,進口處設三臺階,防止雨水進入樓梯進廳。梯段寬260,梯段高為150。一層入戶門處高0.45m,一層樓梯為23跑,先11跑,再9跑樓梯,其他層為10跑+10跑。樓梯板厚為100mm。入戶過道凈寬為1300mm,其他通道凈寬不小于1000mm,扶手高度1100。底層入口處設有進廳,應有垃圾收集措施;樓梯欄桿垂直桿件間凈空100。滿足規(guī)范中防止兒童墜落的要求。
7、屋面工程設計
7.1本工程的屋面防水等級為II級,防水層合理使用年限為15年。屋面做法及屋面節(jié)點索引見”屋頂平面圖“ ,露臺、雨縫等見 ”各層平面圖“及有關詳圖。屋面排水組織見屋面平面圖,內排水雨水管見水施圖,外排雨水斗、雨水管采用UPVC管,除圖中另有注明者外,雨水管的公稱直徑均為DN100;雨水斗及出水口采用省標屋面平面圖集施工。
7.2屋面上的各設備基礎的防水溝構造采用省標屋面平面圖集。 屋面泛水、分隔縫等做法按省標屋面平面圖集施。 凡上人屋面和露臺的防護欄高度不小于1100,起算點為該部分屋面面層臨空部位的最高點。 剛性防水層與山墻、女兒墻以及突出屋面的建筑構件等交接處均應作柔性(聚氯乙烯膠泥)密封處理。 雨水管直接排至屋面面層時,其雨水管下設置40厚C20細石砼滴水板。
7.3屋面排水除注明外采用結構和建筑作出雨水溝的排水方式,雨水溝的排水縱坡為1%,屋面排水坡度為2%,施工中必須嚴格按照有關規(guī)定及時與設備安裝配合。
8、建筑給排水工程設計
8.1設計范圍
本設計承擔室內外給排水、消火栓系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)的施工圖設計。
8.2材料管材要求
8.2.1消防管采用內外熱鍍鋅鋼管,室外低壓消防給水管采用鍍鋅鋼管。
8.2.2室內給水管道采用PP-R管,室外給水管道采用HDPE管。
8.2.3室外排水管道采用PVC-U管,室外排水管道采用鋼筋混凝土管。
8.3給排水設計
8.3.1生活給水部分
(1)水量及計量
水源接自基地周圍市政供水管網(wǎng),每路主供水管直徑最小為DN200,并在基地內環(huán)通?;貎扔盟饕獮檐囬g公共廁所用水。用水標準為50L/人班,其最大日用水量約為900m3/日。
(2)系統(tǒng)
基地內均為多層建筑,基地內生活用水由市政管網(wǎng)直接供給。
8.3.2排水部分
(1)小區(qū)生活污水與雨水分流,生活污水經(jīng)化糞池處理,處理達標后排放至市政管網(wǎng)。
(2)雨水設計暴雨重現(xiàn)期P=1年。
8.3.3消防水部分
(1)消防水源
基地室外消防水源來自基地周邊的市政給水管網(wǎng),并引入兩路消防給水總管,在小區(qū)內形成環(huán)路?;厥覂认浪磥碜曰貎仍O置的消防水池和消防水泵供給。
(2)消防系統(tǒng)
一是室外消防水系統(tǒng),室外消防水系統(tǒng)為低壓給水系統(tǒng),室外消防水管呈環(huán)狀布置,并按照規(guī)范設置室外消防栓。二是室內消防水系統(tǒng),倉庫內設室內消火栓,室內消火栓系統(tǒng)采用常高壓給水系統(tǒng),加壓泵設置于小區(qū)泵房內。
9、建筑電氣工程設計
9.1防雷接地
本工程防雷等級為三類。建筑物的防雷設置應滿足防直擊雷、防雷電感應、側擊雷及雷電波的侵入,并設置總等電位聯(lián)結,以保證建筑內設備和人身安全。
9.2照明系統(tǒng)
辦公樓、庫房、道路照明、景觀照明執(zhí)行民用建筑照明設計標準及民用建筑電氣設計標準的設計要求,在保證所需照度的前提下,盡量采用合理的布燈方案保證照明的舒適性,以降低工作人員視覺疲勞性,提高工作效率。
9.3弱電系統(tǒng)
電話、網(wǎng)絡、安防等弱電系統(tǒng)依據(jù)國家現(xiàn)行規(guī)范規(guī)程的規(guī)定及專業(yè)營運商的要求,結合業(yè)主合理的需求進行設計。
10、結束語
本建筑方案設計基于協(xié)調統(tǒng)一、以人為本、與環(huán)境共生的原則,設計出自然、和諧、親切感。一切要以人的需求為根本出發(fā)點,應該在商業(yè)運作的科學性及合理性,整體自然環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的前提下,以人的尺度,人的活動為出發(fā)點,追求一種優(yōu)雅、放松、生態(tài)、安全并有強烈歸屬感的景觀風貌。
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[3] 《建筑防火設計規(guī)范》GBJ16-8/(2001年版)
[4] 《供電系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50052-95
近年來,國內大中型城市致力于城市道路交通功能的完善。城市道路的建設形成向空間發(fā)展、向地下發(fā)展的趨勢,其中,隧道工程以其獨特的優(yōu)勢得到迅速發(fā)展。我國已成為世界上隧道最多、發(fā)展最快的國家,許多特長、特密集隧道群也應運而生。深圳市東部過境高速公路,以蓮塘口岸和愛國立交為起點,終點與深汕、惠鹽高速公路相接。該高速公路采用雙向六車道設計,全長約31km,是一條以香港為起點、向粵東地區(qū)以及華南東部沿海地區(qū)發(fā)散的重要交通通道。本工程全線設置隧道4座,分別為蓮塘隧道、仙湖隧道、林果場隧道和北公坳隧道,設計車速60km/h,為目前國內跨境(即寬度)最大的地下互通隧道,也是目前國內第一座真正意義上的地下互通立交。隧道排水系統(tǒng)是隧道總體設計必不可少的組成部分,其設計是否合理,將對隧道安全及正常運營產(chǎn)生重大影響。筆者以蓮塘隧道為例,系統(tǒng)總結了排水設計的方法和特點,并對隧道排水工程設計中幾個關鍵問題進行了探討,提出相關建議供參考。
2排水系統(tǒng)的組成與特點
蓮塘隧道排水系統(tǒng)采用分流制,共分為三個組成部分:雨水系統(tǒng)和廢水、清水(即隧道內清污分流)系統(tǒng),分別通過潛水泵提升經(jīng)室外壓力窨井排出。本文僅對隧道內廢水、清水系統(tǒng)進行詳述。
2.1廢水系統(tǒng)
隧道內廢水流量包括:消防水量和沖洗水量。(1)消防水量。蓮塘隧道的消防系統(tǒng)包括消火栓系統(tǒng)、固定式水成膜泡沫消火栓系統(tǒng)和手提式滅火器相結合的設計方案,其用水量分別為:消火栓系統(tǒng)一次滅火用水量為20L/s,水成膜泡沫滅火系統(tǒng)為1L/s,一次火災的總用水量為21L/s。(2)沖洗水量。考慮隧道需要定期清洗,采用的沖洗用水量為2L/(m2•次)。廢水系統(tǒng)流量計算取兩者中的最大值進行設計,即按消防廢水量作為廢水系統(tǒng)的設計流量。其排水收集措施采用蓋板涵邊溝(即采用帶泄水孔的蓋板溝或縫隙式邊溝)和雨水口布置型式。蓋板涵排水溝自隧道進口至出口處,沿道路兩側布置,隨道路縱向坡度接入道路低點的排水泵站。為了迅速、及時地排除廢水,減少廢水的徑流長度,采取在道路低點增加雨水口數(shù)量的做法,設置多箅雨水口。雙側排水溝間的排水通過在道路低點設置的鋼筋混凝土管連通,將廢水接入排水泵站污水集水池,由泵提升后排入隧道外地面污水管道系統(tǒng)。
2.2清水系統(tǒng)
本工程采用隧道內清污分流制排放。隧道內結構滲漏水量即隧道圍巖裂隙水為較為清潔的水,通過沿道路路中下敷設的圓形中心排水溝單獨收集處理,在道路低點處引入排水泵房清水集水池,由泵提升后排入隧道外地面雨水管道系統(tǒng)。由于隧道結構滲漏水量與施工工法、地質條件、施工質量等因素息息相關,在具體的工程設計中,由隧道專業(yè)提供給給排水專業(yè),且提供的滲漏水量為最高日流量。蓮塘隧道結構滲漏水量由隧道專業(yè)依據(jù)地質詳勘提供,最大值為3022m3/d。
3排水系統(tǒng)設計常見問題
3.1橫截溝的設置
橫截溝作為一種收水設施,可以有效地攔截隧道引路段地表徑流的雨水及隧道內道路低點的廢水。但目前國內使用的橫截溝都有一個通病,即其整體的穩(wěn)定性不夠,路面平整性超標,車輛行駛至橫截溝后帶來的問題是噪聲大、有跳車現(xiàn)象發(fā)生,并易造成橫截溝邊緣的結構層發(fā)生裂縫,局部結構破碎,以致影響路面的行車安全。雖然可以在橫截溝產(chǎn)品選擇、施工工藝等方面改進,但由于車速快、車輛行駛頻繁,噪聲污染和跳車難以根除,且橫截溝一般為通長布置,受橫截溝寬度限制,有時需設置多條,在養(yǎng)護檢修時影響道路通行范圍較廣?;谝陨蠁栴},并考慮到本項目為高速公路工程,車速快、車流量大、超重貨車多以及夜間行車安全等因素,本工程沒有采用橫截溝形式的收水設施,在設計過程中,與本工程道路及隧道設計團隊多次配合,采取了如下技術措施。(1)加大排水邊溝斷面:隧道洞口外采用矩形排水邊溝,其斷面為W×H=60cm×120cm;隧道內采用雙側排水邊溝,其斷面為W×H=40cm×50cm。(2)道路低點設置多箅雨水口:其雨水口排水能力按1.5~3.0系數(shù)計算。(3)洞口外道路路緣石采用平緣石,以加速道路低點的雨水排放。
3.2排水泵房的位置及數(shù)量
隧道排水泵房的設計主要體現(xiàn)在“集”與“排”,就是將無法重力流排出的雨(廢)水集中到集水池,通過水泵抽排到隧道外的排水系統(tǒng),其位置的選擇及數(shù)量的確定直接關系到排水工程的投資大小和運行成本高低,是排水方案的關鍵。排水泵房位置與隧道的平、縱斷面有關,一般雨水泵房設在隧道的進口及出口處,但也可能僅在隧道的進口或出口設置,具體根據(jù)工程的實際情況確定;廢水泵站的位置應盡量靠近隧道內道路路面高程的最低點,以減少最低點至泵房集水池管道的水頭損失??紤]到泵房設備檢修、隧道內照明情況及避免發(fā)生車輛追尾的多種因素,建議泵房設置在行車方向的右側,即慢車道方向,并在泵房門口設置緊急停車帶。在隧道排水系統(tǒng)設計中,充分考慮了隧道內道路系統(tǒng)的分布,根據(jù)道路設計盡量減少排水泵站的個數(shù),進行合理分區(qū)排放。本工程僅考慮在隧道的道路縱坡最低點設置排水泵房,全線共設置4座。每座排水泵房用于排除隧道內兩個相鄰道路縱坡高點間的消防廢水、沖洗廢水和結構滲漏水,經(jīng)泵提升后排入地面市政排水系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況,設計的抽升排放系統(tǒng)由設備間、配電間、污水集水池、清水集水池、出水管廊組成。泵房具體型式見圖1、圖2。
3.3水泵選型
水泵選型,考慮節(jié)能、維護方便及造價合理等因素,設計采用潛水泵,潛水泵具有設備結構簡單、技術成熟、運行可靠、維護方便,使用成本較低等優(yōu)點。根據(jù)前述的廢水和清水系統(tǒng)的流量計算,污水集水池和清水集水池中分別安裝了2臺水泵(1用1備)即可滿足排水需求。水泵采用就地自動及手動控制、控制中心遠程控制方式??紤]到消防時水量大而平時排水量較小,以及結構滲漏水量不確定因素的特點,為滿足不同流量的抽升要求,本工程分別采用1臺變頻泵,此外也保留極端情況下2臺水泵同時啟動的條件。水泵揚程根據(jù)集水池最低水位與隧道外壓力窨井處的地面高程之差值,加上管道沿程損失和局部損失之和計算得到。
3.4集水池的容積
本工程隧道內采用清污分流制,故排水泵房集水池共分為兩格,分別為污水集水池和清水集水池。由于目前尚無專門的條款指導隧道排水設計,本工程參照現(xiàn)行的《室外排水設計規(guī)范》(GB50014-2006,2014年版)5.3.1條規(guī)定:“集水池的容積,應根據(jù)設計流量、水泵能力和水泵工作情況等因素確定,污水泵站集水池的容積,不應小于最大一臺水泵5min的出水量,如水泵機組為自動控制時,每小時開動水泵不得超過6次”和《上海市工程建設規(guī)范道路隧道設計規(guī)范》(DG/TJ08-2033-2008)11.3.3條規(guī)定:“隧道最低點廢水泵房集水池應滿足水泵的安裝、檢修、運行要求,其有效容積不應小于設計選用最大1臺泵5min的出水量,水泵揚程宜按直接接入市政管網(wǎng)的壓力計,確有困難時,可采用逐級提升,接力排出的方式,納入市政排水管網(wǎng)”,故蓮塘隧道最低點排水泵房集水池的有效容積按照不小于最大1臺水泵5min的出水量進行設計。由于本工程排水泵房的位置距離地面市政排水系統(tǒng)較遠,污水泵和清水泵的壓力出水管長度均超過1km,因此需考慮兩條壓力出水管檢修時管內水量的排放問題,兩格集水池的總容積均需適當加大,以滿足檢修時兩條出水管內水量的排放容積。目前進行地鐵項目設計時,參照《地鐵設計規(guī)范》(GB50157-2013)14.3.6條規(guī)定:其他各類排水泵站(房)的集水池有效容積,不應小于最大1臺排水泵15~20min的出水量。綜上相關規(guī)范和標準,從水泵工作安全性和壓力出水管檢修因素的考慮,筆者認為集水池的有效容積建議取最大1臺水泵15~20min的出水量計算。集水池有效容積可參照式(1)計算。集水池設計見圖3.
3.5排放出路
隧道消防廢水屬于低概率緊急事故排水,僅在火災發(fā)生時由水消防系統(tǒng)作用匯集在隧道內,持續(xù)時間不長,考慮隧道的經(jīng)濟性,故不單獨建設消防廢水泵房。因此消防廢水和隧道沖洗廢水均排入地面污水管道系統(tǒng)。隧道結構滲漏水一直存在且水質較好,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)表明,隧道的滲水與天氣因素有關,滲漏水量與降雨量呈正比,在降雨量大的時候其滲漏水量也增大。蓮塘隧道位于廣東深圳,考慮到南方雨季時間長、雨量大的特點,本工程可將清水池收集的水量進行回用,如:補給洞口外的消防水池、綠化、灌溉等,而后溢流至地面雨水管道系統(tǒng)。但結構滲漏水量亦存在許多不確定性因素,可根據(jù)工程的實際情況具體確定。
3.6客水的防護
為防止地面雨水流入隧道,蓮塘隧道進出洞口內的路面均設置有明顯的道路變坡點,即道路“駝峰”設計,并且變坡點的高程高于隧道洞口外道路低點0.6m左右,有效防止了地面雨水流入隧道。
4總結
關鍵詞 市政;低電阻接地;接地故障;電氣設計
中圖分類號 TM 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)021-0119-01
以國際電工委員會為標準,低壓配電系統(tǒng)接地法主要包括:①TN方式(即,TN―C、TN-S:TN_C_S);②TT方式;③IT方式。
其中建造物里面的低壓配電系統(tǒng).以往通常較多的采用TN―C方式,最近幾年在社會經(jīng)濟不斷提高的前提下現(xiàn)代化、信息化也在不斷更新,人們對低壓配電系統(tǒng)的安全要求也越來越高,人們發(fā)現(xiàn)TN―C方式蘊含著諸多不足,取而代之人們更多的選擇TN―S、TN―C―S以及111等方式,其主要原因是這些方式運作的時候安全性較高,當然偶爾也會采用IT方式。綜上所述,我們可以對接地系統(tǒng)進行如下分析及探究。
1 TN系統(tǒng)出線保護靈敏度及最大配電距離的校驗問題
通常人們在使用低壓配電系統(tǒng)時發(fā)現(xiàn)接地故障的發(fā)生要比帶電導體問的短路幾率高。通常我們所了解的電擊事故就是因為接地故障導致間接接觸所造成的。另外,電火花等現(xiàn)象也是由于接地故障而造成的,嚴重的時候會引發(fā)電氣火災等。然而,接地故障引起的間接接觸電擊的防御與直接接觸電擊相比要麻煩很多??傊?,種類不同的接地系統(tǒng)需要的接地故障保護方法也是不一樣的。以工程設計為例:我們所了解的TN系統(tǒng),當采用過電流保護兼做接地故障保護時,通常忘記對低壓配電線路維護其敏捷度和相應的最大配電距離的檢測??梢哉f目前市政電氣設計中最普遍可見的問題應當是我們以上所提及到的。
以上問題市政電氣設計中通常出現(xiàn)的場地可以分為兩種:①用電負荷以帶狀形式分布,通??梢姷挠械缆?、高架橋的路燈線路、隧道電氣使用的照明主線路以及檢修電源干線回路;②用電負荷以分散、點狀的形式分布,我們所了解的有垃圾處理廠的地下水或滲透液、提升泵站里面所使用的鏈接式配電干線等。以上所提及的場地低壓配電的相同點可以總結為供電R值偏大,另外,從經(jīng)濟方面來考慮也要求配電距離能夠大力擴展,可是這也就隱藏著一個問題,即,配電距離的長短需要以以下兩個條件為前提,也就是達到電壓損失標準及過電流保護敏捷度標準。以上兩個方面分別對應了一個最大的配電距離。如果實際線路長度與他們之間的最大配電距離相比較小即符合標準。從分析與計算中得知在單級配電的形式下,配電線路如果可以符合接地故障保護敏捷度標準證明百分百可以符合電壓損失標準。
對單方向短路電流的導體電阻溫度進行計算并求出結果,當前可以總結出兩種方法:①符合絕緣材料熱穩(wěn)定的標準,也就是和絕緣導體在短路時允許最高溫度類似(PVC電纜值為160℃,XLPE電纜其值為25℃,以此來對短路時電阻的溫度進行計算;②低壓配電采用 (MCCB)。其中,短與長延時分斷采用熱脫扣器,而瞬時分斷多采用電磁脫扣器。它的過載值為l.051。長時間不運作,如果1.3In時在1h內運作(In小于63A),在2h內運作(In63A)其短路值應該是101。在瞬時運作時.如CM1TM30和HSM1等系列配電型為MCCB。但其中部分產(chǎn)品計算的誤差大小為5410倍1,其安全考慮還是需要取值為10In。(制造廠通常標準也是101n)。TN系統(tǒng)接地故障過電流保護電器由低壓斷路器和熔斷器組成,從防電擊角度考慮。它的切斷電源時間標準應該保持在t=5s和t=-0.4s時。
2 10千伏變電所電氣接地設計應注意的問題
目前在我國,10千伏配電網(wǎng)運用的是中性點不接地系統(tǒng),其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在在單相接地后不會馬上斷電,在有問題的同時可持續(xù)運轉40多個小時,這樣便加強了供電可靠性。在我國大多數(shù)城市中,10千伏網(wǎng)絡電纜相比以前有了進一步的增加,對地電容電流遠遠地大于20A的極限數(shù)值。由于電弧能量的加強而導致其自熄的概率極低,出現(xiàn)單相接地問題時轉變?yōu)橄鄦柖搪?,這樣往往就會加大了事故,導致原來的優(yōu)勢無法體現(xiàn)。所以,目前許多城市電網(wǎng)在根據(jù)電網(wǎng)電纜持續(xù)增加的同時開始轉變10千伏不接地系統(tǒng),進而采用經(jīng)低電阻接地的系統(tǒng),這種情形的出現(xiàn),有力的解決了系統(tǒng)單相接地時降低異常過電壓,從而改良了電氣設備運行,但問題在于此系統(tǒng)接地故障時的接地電流太過于高,直接影響到了10/0.4千伏配變電所的設計問題。因為沒有引起足夠的重視對于10千伏系統(tǒng)經(jīng)低電阻接地后發(fā)生那種現(xiàn)象,在工程設計中,根本注意不到供電電源的10千伏系統(tǒng)是運用的哪種接地方式。
10千伏配電系統(tǒng)的電氣設計,在中性點經(jīng)低電阻接地后,往往出現(xiàn)的接地故障信號不僅作用于信號還作用于跳閘;采用零序電流來保護接地故障,而且,因為接地故障電流關聯(lián)不到故障點的位置,只是關系到接地點的過渡電阻、線路的分布電容和中性點接地電阻等,所以,僅僅可采取帶階梯時限的零序電流保護來保證上、下級保護動作的選擇性;電壓互感器的接線改為V―V接線,原因在于不用去檢測零序電壓作用于信號;經(jīng)低電阻接地后,10千伏系統(tǒng)可以減小諧振過電壓的幅值并可阻止r弧光接地過電壓。繼而,可迅速切斷電源,從而有效地降低了系統(tǒng)元件的絕緣水平,例如,電力電纜的電壓等級U可由選擇6/10千伏替代8.7/10千伏等,因此,一、二次線的設計都需要有變動。對于低壓系統(tǒng)的防范主要是體現(xiàn)在10千伏側接地故障過電壓對人身和設備的損害。在變電所高壓側出現(xiàn)接地問題的時候,接地故障電流Id在變電所接地電阻R上產(chǎn)生的故障電壓,隨著Id的加強而變大,在TN系統(tǒng)中,因為高壓保護接地與低壓系統(tǒng)中性點接地同時使用同一R接地極.高達上千伏的故障電壓U,直接沿著PE(PEN)線傳送到低壓系統(tǒng),從而促使過電壓導致人身觸電的發(fā)生。
3 道路照明配電接地系統(tǒng)的存在的問題
目前,在一般建筑物中較多的采用TN―S及TN―C―S方式。但引發(fā)的現(xiàn)實問題是很多道路照明路燈都會發(fā)生經(jīng)常性斷電現(xiàn)象,也就是跳閘問題。事實是,在室外照明中,環(huán)境和條件有很大的區(qū)別,采取TN―S有何大的不穩(wěn)定性。主要原因就是預防電擊室內環(huán)境需要作電位聯(lián)結;然而,在室外環(huán)境的道路照明無法實現(xiàn)這一點。所以TN―S不適合用于室外而較多用于室內。但是,隨著科技的發(fā)展,現(xiàn)在已經(jīng)具備了較完善的剩余電流動作保護器,我們已經(jīng)具備采用TT方式的條件,對于道路照明來說已經(jīng)達到了相關的安全要求。
在低壓配電系統(tǒng)中,接地故障與帶電導體間的短路相比,是比較容易發(fā)生的故障。最為常見的就是因為接地故障引起的間接接觸電擊事故,此外,生活中發(fā)生的電氣引發(fā)的火源也是接地故障引起的電弧、電火花所導致。然而對接地故障引起的間接接觸電擊的防護有相當高的難度,原因就在于接地系統(tǒng)要求和接地故障防范措施不盡相同。涉及要求遵從《低壓配電設計規(guī)范》(GB50054―1995)要求。
參考文獻
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