山体亮化技术探索及应用——以大汗像及甘德尔山体照明工程亮化项目为例

发表时间:2020/7/7   来源:《建筑实践》2020年2月第5期   作者:李立军
[导读] 随着时代的发展与科技的进步,人们的生活水平不断提高,城市仅仅依靠基础照明已经不能满足人们日益提高的精神文化需求。
        摘要:随着时代的发展与科技的进步,人们的生活水平不断提高,城市仅仅依靠基础照明已经不能满足人们日益提高的精神文化需求。利用景观照明来提升城市夜间经济的增长,发展城市的旅游观光业、改善居民居住环境成为新时代城市转型发展的新需求。为响应国家号召发展绿色经济,乌海市国民经济和社会发展“十三五”规划制定“民生优先、绿色优先、旅游优先”的发展规划,提出“夜游引领实现城市梦想,配套支撑带动品质升级”发展目标。根据市发展目标乌海市政府配套建设城市灯光基础建设及灯光旅游PPP项目(I 期:大汗像及甘德尔山体照明工程亮化项目),本论文主要围绕该项目在施工建设过程中的深化设计和施工方案设计进行展开,以此探讨施工过程中难点的解决方案及创新,并经试验验证了解决方案的实际可行性。
        关键词:景观照明;方案设计;解决方案
前言
随着照明技术的不断进步,夜晚也无法再限制人们的活动;夜间照明在城市中发挥的作用越来越重要,城市的发展已经离不开夜间照明,而景观亮化更是为城市发展添砖加瓦,令都市的夜间生活越来越丰富多彩,让城市的夜间也越来越有魅力。乌海城市灯光基础建设及灯光旅游PPP项目(I 期:大汗像及甘德尔山体照明工程亮化)正是为加快乌海城市转型而生,促使乌海市由资源型城市向旅游城市转型升级,整个项目以乌海市重点打造的甘德尔山旅游风景区为载体,本项是国内第一个灯光PPP项目,在国家财政部PPP示范项目库第二批目录中;更是国内第一个大范围的山体景观亮化项目,山体主峰海拔高度1805千米,装灯数量24万个点光源,装灯范围约10平方公里,山体表面基本上无植被覆盖,山体岩层风化严重,山体多悬崖峭壁,施工难度巨大。本文主要站在深化设计和施工建设怎么安全顺利实施的角度,以此探讨重点难点的解决方案及实现过程。
1、深化设计中的问题与项目实施难点
甘德尔山位于乌海市海勃湾区,山体为石英砂岩,部分施工区域岩层风化严重,岩层内部存在暗纹,稍微承力就会裂开,同时部分施工区域地方岩层坚硬,使用冲击钻的钻孔深度不超过0.5m。施工难度大且没有国内没有类似经验可借鉴,尤其是以下几个问题:
1.1 防雷接地
该项目原设计方案为:采用TN-S供电方式,N线与平P线完全分开。配电箱与控制箱、开关电源箱、放大器箱处PE线做重复接地,电气装置外露可导电部分及金属管线均需可靠接地,所有配电箱就近做一组接地装置。接地极选用:50×5热镀锌角钢,长2.5m,间距5m,接地线为40×4热镀锌扁钢,地下0.8m暗敷设,如达不到要求,补打接地极,由于此山土壤电阻率高,施工时可做降阻处理,接地装置各连接点要求焊接,埋入土壤时做防腐处理。施工单位多次在43台配电箱附近施打接地极,由于岩层过于坚硬无法施打或者轻轻敲击下岩层粉碎的加上因乌海为沙漠型气候,常年低降雨量;无法有效建设防雷接地。
1.2 产品的设计实现及施工安装问题
产品设计灰度等级要求≥4096,发光面正面和侧面亮度均匀≥3000nt,表面出光均匀给出光面设计带来挑战;耐温差零上50°,零下30°,要预防昼夜温差过大形成的雾水进去到产品腔体内,导致积水致使产品早期失效;由于山体风化严重会有落石发生,要求灯具具备一定的抗冲击IK≥0.7Nm;24万个LED点光源全部是电子产品,设备数量众多及长距离连接会引起点与点之间的电磁干扰影响信号传输。山体多为风化岩层,产品的安装固定是难点;尤其点屏区域悬崖跨度大,平均跨度达到320米给设备安装、信号衰减及电压压降带来极大的挑战(见图1),怎么样既要保证施工安全又要做到安装可靠是本项目的施工关键。

2、解决方案及对策
经过多次现场调研与试验论证,针对上述深化设计中存在的问题与项目实施难点找出了正确的解决方案,通过实际验证,方案可行。
2.1 防雷接地解决方案
由于配电箱与控制箱、开关电源箱、放大器箱及电气装置外露可导电部分及金属管线全部是通过铝合金桥架相连,整个项目设备等同于桥结成了一个大的导电网;经不断研究与实践论证并征得监理单位与设计单位同意后,决定采取在山脚处建设六处防雷接地点。配电箱通过接地线BVR6mm2与接地极相连,形成接地网可靠接地,接地极选用:50×5热镀锌角钢,长2.5m,间距5m,接地线为40×4热镀锌扁钢,扁钢与扁钢搭接为扁钢宽度的2倍,三面施焊,地下0.8m暗敷设,接地极每处接入地面不少于三点。接地装置各连接点要求焊接,埋入土壤时做防腐处理。经过测试,六处防雷接地处的接地电阻分别为0.4Ω、1.6Ω、2.4Ω、1.3Ω、1.9Ω、2.8Ω,符合GB50303-2015规范接地电阻<4Ω的要求(见图2)。


2.2 产品设计实现及施工安装解决方案
2.2.1 产品设计及实现
针对产品灰度等级、亮度、发光均匀度、耐温差、防落石及灯与灯之间电磁干扰等问题,因项目对产品防落石、耐温差、亮度及发光均匀度要求较高最终壳体采用压铸铝,出光面采用压铸高硼硅玻璃并内部喷砂,高硼硅玻璃耐急冷急热性能好,高硼硅玻璃具有硬度高,强度高,耐高热,透光率高等优点,顺利解决了耐温差、亮度、防落石及发光均匀度问题(见图3);产品引出线采用定制6芯橡胶线,两根正负1.5 mm2电源线和4根0.75mm2信号线,两根正负信号线,PIN地址码信号线,GND接地线;其中两两相绞带屏蔽,有效防止了多灯连接的电磁干扰与长距离连接时的电压压降问题,灯具最长连接数可达到160米,压降控制在3v以内(表1)不影响灯具的正常亮度与启动;灯珠芯片选用高灰度等级的16bit芯片,完全达到4096级灰度等级要求;点屏区因悬崖跨度大,灯具平均连接长度达到300米,为有效防止电压压降与信号衰减带来影响灯具亮度与不受控,采取开关电源从中间供电向两端辐射;灯具采用结构防水并在引出线处使用IP68的防水接头,完全解决了因昼夜温差过大引起的灯具进水。此类技术的应用获得了两个国家专利,实用新型专利和产品外观设计专利。




2.2.2 产品的施工安装
1)山体植筋及拉钢丝的技术
山脊因岩层风化采用双排植筋,间距2米,φ25螺纹钢筋长度为1米,植筋植入岩层0.5米并在植入部位用混凝土灌浇,确保植入牢固。中间支撑采取φ25镀锌螺纹钢,间距10米/根,如遇特殊情况根据山体走势,进行现场调整,中间支撑螺纹钢应与收尾成一条直线,山脊双排植筋应该排列整齐,横平竖直。拉伸钢索如山脊平缓采取一次性拉伸到位,如山脊陡峭为提高施工效率,采取绳索灯具一同安装方案,钢索用先扣锁紧,钢索拉直绷紧,禁止钢丝松弹掉地,灯线应保持足够松弛 ;预防热胀冷缩灯具引出线从灯具中被拉出,导致进水引起产品早期失效。
2)点屏区域植筋及拉钢丝的技术
点屏区域安装因悬崖跨度较大,采取在点屏顶部和底下打桩架主副双钢丝,模拟观光缆车的安装模式,产品安装间距2米一只,灯与灯之间连接线保持足够松弛,预防热胀冷缩灯具引出线从灯具中被拉出,导致进水引起产品早期失效;灯具全部在平地安装区域将120个灯全部安装致副钢丝,副钢丝用卷扬机通过主钢丝从崖底拉致崖顶并固定牢靠。
3)点光源安装
为更好的保证市区观众观看灯光整体效果,安装时,灯体发光面朝向山脚,灯体位于钢丝下部;在灯体固定板有凹槽的一侧,将压板螺丝扣住钢索,穿过灯体安装孔及挂钩,用M4自锁螺丝紧固,防止山上风大灯体随着风的来回摇摆会自动松脱。灯具与灯具之间连接用IP68的防水接头互锁紧固,保证信号传输稳定和避免温差水从线内倒吸进入灯体。灯安装过程中,灯具与线应架空地面,严禁磕碰地面,损坏灯线。首灯距离上端螺纹钢距离0.5米。尾灯引出线处加接一个尾端电阻,以降低整个线路电阻值,有效降低线路长距离传输的电压压降和信号干扰。每0.7米加装一个护线限位挂线钩,护线限位挂钩线应在灯具安装完毕后再加装,避免护线圈在运输过程中脱落(见图4)。


3、总结
近几年随着国家经济发展,居民生活质量提高的同时精神文化需求也随之提升,城市夜游和景观亮化工程呈井喷式发展,深化设计和施工方案设计是项目的最终效果实现关键。本文通过理论与实际相结合,对本项目的难点给出了正确的解决方案,顺利实现了项目的设计创意;并得到了省市领导和居民的一致好评;更是《乌海》电影重点拍摄选景点,本项目的成功被国家财政部纳入PPP示范库,同时还得到了国家财政部300万元的专项奖励资金。
参考文献:
[1] 《施工组织设计规范》(GB50502-2015)
[2] 《城市道路照明设计标准》(CJJ45-2006)
[3] 《城市夜景照明设计规范》(JGJ-T163-2008)
[4] 《投光灯照明灯具广度测试》(GB/T7002-2008)
[5] 《室外照明》(IESNA RP-33-99)
[6] 《灯具一般安全要求与试验》(GB7000.1-2015)
[7] 《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值》(GB17625.1-2012)
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