专利名称：长距离顶管施工连续照明方法
技术领域：
本发明涉及长距离顶管施工照明方法。
背景技术：
工作环境照明对于提高 工人的工作效率，借以保证生产的安全和工人的健康都有 重要意义。而地下工程施工作业风险大、作业空间小、作业环境恶劣，其施工环境的特殊性 使得工作环境照明问题尤为重要。因此，创造安全、舒适的作业照明环境，是地下工程施工 技术要解决的基础课题之一。近几年，顶管技术向着大口径、大埋深、超长距离的方向发展，但长距离顶管由于 一次连续推进距离长，有着诸多制约顶管施工的因素。从目前长距离顶管施工照明现状分 析，其制约因素主要有以下三点。(1)长距离与电压降的矛盾突出，所谓“电压降”，是指电流流通时，在电阻两端形 成的电位差，当电路的电流一定时，电压与电阻成正比。隧道施工照明系统中采用的导线 长，电阻大，电压降明显。为解决电压降问题，在盾构施工中，都是采用高压输电解决降压问 题的。但是顶管施工有其特殊性，其管径小，若采用高压供电安全缺乏保障，因此必须采用 低压输电。考虑到安全因素，目前地下管道顶管施工通常采用的照明电源为普通白炽灯，地 下管道内一般采用的安全电压为36V。长距离顶管施工照明系统的导线很长，电压降较大， 直接影响管道内的照明质量。(2)照明设备关闭状态影响施工安全。顶管施工操作过程中，当管段顶到焊接位置 后，要将千斤顶缩回、下放管道、新下放的管道与前一节管道对焊，完成换顶铁和下管材这 一套施工工序约需6个小时。在这一过程中，必须断开线路各端断路器(开关)和隔离开 关(刀闸)，切断外来电源，造成顶管内照明设备关闭状态。漆黑狭小的工作空间，严重影响 到管道内施工人员的安全，也大大减缓了施工进度。(3)应急照明系统复杂。根据国标《建筑照明设计标准》GB50034-2004给予的应 急照明定义为因正常照明的电源失效而启用的照明称为应急照明；应急照明包括疏散照 明、安全照明及备用照明。施工过程中应急照明主要指备用照明，在长距离顶管施工中，备 用照明指用于确保正常作业正常进行的照明。目前，常用的白炽灯、日光灯等都由交流电网 供电，最佳设计的交流电网也不可避免出现停电事故。顶管施工过程中，应急照明直接关系 到顶管内的人身安全和重要设备的安全运行，为保证顶管内不间断照明，确保施工进度，通 常必须安装由整流器、蓄电池和逆变器等部分组成的应急照明电源。这种不间断照明系统 的成本很高，且因经过多次变换，功耗也较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种长距离顶管施工连续照明方法，增强施工的安全性， 以及解决长距离与电压降的矛盾突出的问题。本发明的长距离顶管施工连续照明方法，其特点是，包括顶管推进施工阶段，在此阶段施工照明采用普通照明系统照明方式，即管道内沿线照明系统与外接电源接通，与 此同时，由于事先已设计调节好蓄电装置与施工操作步骤的一致性，照明系统的蓄电装置 保持充电状态；换顶铁和下管材阶段，切断外来电源，此时，采用已处于满充电状态的蓄电 装置作为电源，采用LED照明系统进行照明。所述的长距离顶管施工连续照明方法，其进一步的特点是，LED灯在管道内的设置 高度为H+h，其中H为人眼高度，h > y sin^ = ysin20°，D为管道直径。所述的长距离顶管施工连续照明方法，其特点是，将作业空间分为三个照明段，即 入口段、过渡段和基本段，过渡段介于入口段和基本段，入口段由作业基坑照明提供，过渡 段为明暗过渡照明，其长度由暗视觉适应时间决定，基本段根据保证基本作业照度及照度 均勻度的原则设置。本发明的有益效果如下所述。(1)在顶管操作换顶铁和下管材时，由于要切断外来电源，而会造成管内无照明设 备启用状态，减缓了施工进度，也影响到管道内施工人员的安全，采用LED发光两极管高效 能照明系统，可以安全地满足长距离顶管的照明需要，在切断外来电源的情况下，此照明系 统可以通过自身的蓄电设备继续使用达6个小时，避免了切断外来电源时所造成的管内无 照明设备启用状态，不间断的照明及充足的照明亮度可改善施工环境，提高了施工安全系 数，更好地保证施工人员的安全。(2) LED照明灯所采用的电路为本质安全型，使用电压低，安全可靠，同时由于LED 使用寿命长不 需要频繁地更换灯具，大大降低了顶管内工作人员照明维护引发安全事故的 问题，LED属于冷光源，其发光的温度只有60°C，尤其在灯罩玻璃破碎时，在特殊地段不会 引燃瓦斯发生爆炸。(3) LED照明灯降压恒流源的特性有效地解决了长距离顶管照明中的电压降问题， 保证了长距离顶管内施工作业照明质量，同时，也成为施工过程中紧急照明的关键措施。
图1是长距离顶管施工连续照明方法对工作环境的分段设置的原理图。图2是眩光区域划分示意图。图3是顶管横截面内灯具位置示意图。
具体实施例方式工作环境照明对于提高工人的工作效率，借以保证生产的安全和工人的健康都有 重要意义。而地下工程施工作业风险大、作业空间小、作业环境恶劣，其施工环境的特殊性 使得工作环境照明问题尤为重要。因此，创造安全、舒适的作业照明环境，是地下工程施工 技术要解决的基础课题之一。发明人在青草沙水源地原水工程严桥支线C9标工程长距离钢顶管项目，其施工 全过程均需24小时全天候照明。在解决长距离顶管照明技术难题以及确保施工环境的安 全舒适的基础上，此施工项目突破传统隧道施工照明模式，将绿色光源LED应用于隧道施 工照明，采用的照顶管内施工连续照明总体方案包括如下两部分(从下顶材至完成一小节管片顶进的全过程平均花费12个小时):(1)顶管推进施工阶段(约6 8小时)，此阶段顶管内施工照明采用普通照明 系统照明方式，即管道内沿线照明系统与外接电源接通，与此同时，照明系统的蓄电装置保 持充电状态，因为事先已设计调节好蓄电装置与施工操作步骤的一致性，蓄电装置在充电 6 8小时后刚好达到满充电状态。(2)换顶铁和下管材阶段(小于6小时)，由于工作井内要进行换顶铁和下管材操 作，从而不得不切断外来电源，此时，采用已处于满充电状态的蓄电装置作为电源，LED照明 系统可满足长达6个小时的照明。以上两种照明方式的结合，保证了管道内24小时照明不间断，并能达到十分理想 的照明效果，提高了顶管内施工安全性和整体工作效率。在此基础下，请求人还提出后述创 新内容。从LED的伏安曲线及数字模型看，LED在正向导通后其正向电压的细小变动将引 起LED电流的很大变化，并且，环境温度、LED老化时间等因素也将改变影响LED的电气性 能。而LED光输出直接与LED电流相关，所以LED驱动电路在输入电压和环境温度等因素 发生变动的情况下最好能控制LED电流的大小。否则，LED的光输出将随输入电压和温度等 因素变化而变化，并且，若LED电流失控，LED长期工作在大电流下将影响LED的可靠性和 寿命，并有可能失效。因此，发明人在LED驱动电路中加入电源隔离模块，用于控制LED电 流，以克服LED电流随输入电压和环境温度等因素而产生的变化。C9标钢顶管工程在进行顶管操作换顶铁和下管材需花费6小时，管内无照明状态 会严重影响施工人员的工作效率。LED照明系统最大的特征便是可连续工作于开关闪断状 态，发明人在顶管施工时在LED照明系统前端加装前置降压恒流源就可以达到十分理想的 照明效果。在施工需切断外来电源时，此照明系统可以通过自身蓄电设备继续使用达6个 小时，保持管道内照明不间断，从而保证了生产安全性。若视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，则可引起人眼不舒适或可见度降 低的现象，称为眩光。这是影响照明质量随要因素，不舒适眩光使人产生不舒适、不愉快的 感觉。人眼视网膜上的不同部位在接受相同光刺激财产生的感觉不同。眩光源越接近视 线，进入视力的中心，产生的刺激就越大，眩光越严重。人们在进入室内或视线不在工作面 上时，眼睛经常处于平视状态。假设以铅垂线为0°，则眼睛最容易接受来自灯具上90°方 向发出的光线，所以一般将眩光区域作如图2所示的划分，严重眩光区此方向上的灯具或 光源的亮度必须严格控制。 青草沙水源地原水工程严桥支线C9标工程顶管直径为3. 6m，根据《隧道施工技术 规范》照明要求11. 2，隧道横断面方向，灯具与动力线路安装在同一侧。如图3所示，假设 人眼高度< 1.8m，则当θ <20°时，人眼接收光线位于严重眩光区。因此，当h满足以下 条件时，顶管内工作人员接受光线不在严重眩光区内
h>—sin (9 = —sin 20° = 2.4m 2 2在变化的各种亮度、光谱分布、视觉的刺激下，视觉系统会相应地作出调整以适应 这种变化过程，这种调整称为视觉适应。人眼对环境明暗的适应分为明适应和暗适应两种。明适应是指人从黑暗环境到明亮环境时眼睛的视觉适应；暗适应是指人从明亮环境到黑暗 环境时眼睛的视觉适应。明适应的时间较短，暗适应的时间较长，具体视明暗环境的亮度差 异而定。在照明设计时，必须要考虑人限的适应问题。如果视场内明暗急剧变化，眼睛不能很快适应，就会造成视力下降。为满足眼睛的 适应性要求，有时需作一般明暗过按照明，以保证一定的视力要求。因此，为保证施工环境 照明系统采光效果，并综合考虑照明系统经济性原则，顶管内光源的排列间距的优化设计 十分必要。如图1所示，隧道纵断面方向照明方案设计参照《公路隧道通风照明设计规范》照 明一般规定，作业空间分3个照明段入口段、过渡段和基本段(如图5-14)，具体优化方案 如下(1)入口段参照隧道运营照明设施入口段计算公式
权利要求
1.长距离顶管施工连续照明方法，其特征在于，包括顶管推进施工阶段，在此阶段施工照明采用普通照明系统照明方式，即管道内沿线照 明系统与外接电源接通，与此同时，由于事先已设计调节好蓄电装置与施工操作步骤的一 致性，照明系统的蓄电装置保持充电状态；换顶铁和下管材阶段，切断外来电源，此时，采用已处于满充电状态的蓄电装置作为电 源，采用LED照明系统进行照明。
2.如权利要求1所述的长距离顶管施工连续照明方法，其特征在于，在LED照明系统前 端加装前置降压恒流源。
3.如权利要求1所述的长距离顶管施工连续照明方法，其特征在于，LED照明系统包括 源隔离模块，用于控制LED电流，以克服LED电流随输入电压和环境温度等因素而产生的变 化。
4.如权利要求1所述的长距离顶管施工连续照明方法，其特征在于，LED灯在管道内的 设置高度为H+h，其中H为人眼高度，h 2 ~ ηθ = ysin20°, D为管道直径。
5.如权利要求1所述的长距离顶管施工连续照明方法，其特征在于，将作业空间分为 三个照明段，即入口段、过渡段和基本段，过渡段介于入口段和基本段，入口段由作业基坑 照明提供，过渡段为明暗过渡照明，其长度由暗视觉适应时间决定，基本段根据保证基本作 业照度及照度均勻度的原则设置。
全文摘要
本发明涉及长距离顶管施工连续照明方法，其特征在于，包括顶管推进施工阶段，在此阶段施工照明采用普通照明系统照明方式，即管道内沿线照明系统与外接电源接通，与此同时，由于事先已设计调节好蓄电装置与施工操作步骤的一致性，照明系统的蓄电装置保持充电状态；换顶铁和下管材阶段，切断外来电源，此时，采用已处于满充电状态的蓄电装置作为电源，采用LED照明系统进行照明。
文档编号F21V23/00GK102072450SQ20101052637
公开日2011年5月25日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者张建国, 李政侃, 李都, 蒋隽睿, 蔡燕飞 申请人:上海水务建设工程有限公司