新华路上段沿线品质提升多杆合一工程设计说明

第多杆合一工程设计说明1.工程概况本次设计为重庆市渝中区新华路上段沿线品质提升多杆合一工程，工程范围为渝中区解放碑新华路上段沿线，道路为城市主干道，共包括2段道路，含新华路上段（磁器街交叉路口-小什字路口），路段长约1100米、打铜街（小什字路口-中国邮政银行），路段总长约61米。2.设计依据1）《低压配电设计规范》GB50054-2011；2）《城市道路照明设计标准》CJJ45-2015；3）《照明设计手册》第三版；4）《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010；5）《电力工程电缆设计标准》GB50217-2018；6）《城市道路照明工程施工及验收规程》CJJ89-2012；7）《灯具第1部分：一般安全要求与试验》GB7000.1-2015；8）《灯具第2-3部分：特殊要求道路与街路照明灯具》GB7000.203-2013；9）《供配电系统设计规范》GB50052-2009；10）《道路与街路照明灯具性能要求》GB/T24827-2015；11）《道路照明用LED灯性能要求》GB/T24907-2010；12）《灯杆第1部分：一般要求》QB/T5093.1-2017；13）《灯杆第2部分：钢质灯杆》QB/T5093.2-201714）《道路照明灯杆技术条件》CJ/T527-2018；15）《城市照明设计与施工》16D702-616MR606；16）《城市夜景照明设计规范》JGJ/T163-2008；17）《道路交通标志和标线》GB5768-2009；17）《城市道路交通标志和标线设置规范》GB51038-2015；19）《道路交通信号灯》GB14887-2011；18）《道路交通信号灯设置与安装规范》GB14886-2006；19）《人行横道信号灯设置规范》GAT851-2009；20）《道路交通标志板及支撑件》GB/T23827-2009；21）《公路交通标志板反光膜》GB/T18833-2012；22）《建筑结构荷载规范》GB50009-2012；23）《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015年版）；24）《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011；25）《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016年版）。3.设计概要3.1.建设目标本项目为渝中区新华路上段沿线品质提升多杆合一工程，本项目依托市政设施中数量最多覆盖最广的路灯灯杆的特性，通过新建和改造城市现有的灯杆设施，将传统功能单一的路灯灯杆升级为集供电、网络和控制于一体的智慧灯杆。使路灯在完成基本照明功能的同时承担其他公共服务功能，为智慧城市建设提供必备的供电资源、发达的通信网络与无处不在的无线网络，也为智慧照明、绿色减排、新能源汽车与手机充电、无线城市、公共安全等诸多领域提供新型设施和便利条件。3.2.建设方案3.2.1.杆体介绍及功能应用1.总体设计1）系统功能架构图3.2.1-1 系统功能架构架构图智慧灯杆平台功能架构从上到下由终端层、应用服务层、运维管理层、感知层所组成。应用服务层包含智慧照明、智慧安监、智慧环保、智慧生活、智慧市政、无线覆盖六大应用服务。运维管理层提供设备监控、报警推送、服务监控等运维服务，关于设备的全部基础信息在资产管理子系统统一维护。感知层包含照明、视频监控、环境监测、无线WIFI、紧急求助、公共广播、信息发布、广告互动、井盖监控、RFID等设备。智慧灯杆整体架构图如上所示，其核心有两部分：一是智慧灯杆前端数据采集设备，主要实现对现场灯具的控制以及数据感知、监测等。二是智慧灯杆综合管理平台，包含网页平台与移动APP，通过对智慧灯杆内部的灯联网组件、视频监控组件、公共广播组件、充电桩组件等进行监管、数据提取和数据分析，实现上述组件的综合利用，授权用户通过网页即可使用，同时还将实现移动访问，用户通过智能设备即可使用。2）灯杆功能模块图3.2.1-2 智慧灯杆功能模块图（按需配置）本工程智慧灯杆包含以下几个功能模块：智慧照明、信息发布、求助报警、无线WIFI、手机充电等。3）网络总体架构图3.2.1-3 平台对接逻辑图单灯控制部分接入渝中区城市照明维护中心，结合原有平台，实现单灯的监测、调光等功能。智慧灯杆综合管理平台数据落地后无缝对接数字城管平台进行综合展示，实现渝中城管全景集中展示、仿真预测、指挥调度和决策优化。最终数据除推送至数字城管平台外同步推送至相关维护部门，维护部门采取分级分权进行权限配置。图3.2.1-4 现网数字城管平台总体网络示意图目前数字城管平台部署于党政外网，移动端采用VPN方式接入平台。党政外网与互联网之间采取逻辑隔离方式实现数据交互。图3.2.1-5 本期总体网络示意图本期采集的井盖、排水监测类数据汇聚至智慧灯杆综合管理平台，平台通过党政外网接入数字城管平台。公安、交警类视频数据按照现有接入方式，通过视频安全边界实现4000路城管相关视频数据的调取查看，最终在城管局4楼数字城管中心实现3×6拼接屏的可视化指挥。2.物联网网关介绍物联网网关可实现前端智慧杆路由汇聚功能，灯控、监控、广播、WiFi、信息发布、交互、应急求助、环境监测可通过网线接入智慧杆物联网网关，从而通过光纤接入管理平台。以下为场景应用拓扑图：图3.2.1-6 总体物理连接示意图3.2.2.建设方案1.本工程设计范围为：渝中区新华路上段沿线道路两侧范围内的多杆合一设计，包括道路照明、市政工程信息化，同时作为载体为通信、市政、交通、安防等多个行业或部门的设备和传感器提供安装空间。上述行业或部门的上行系统设计，应由各归口管理部门自行设计以及安装调试。2.本项目新布置综合智慧灯杆89根，按20-30m间距双边布置。灯杆底部设一体化底座式设备仓。设备仓主要放置供电设备智能电源、网络设备智能网关、单灯控制器、救助报警设备、手机充电设备等。3.设计荷载按《建筑结构荷载规范》GB50009-2012规定取值，结构设计使用年限为50年，结构安全等级一级。4.抗震设防烈度6度，设计基本地震加速度0.05g，设计地震分组第一组，场地类别Ⅱ类。3.3.杆体结构1.杆体结构由主杆体、横臂、设备仓(含扩展)、基础等模块组成。2.杆体采用分段设计，杆体及挑臂材料采用Q355B低合金高强度结构钢，其材质强度应符合现行国家标准《低合金高强度结构钢》GB/T1591的规定。挑臂通过法兰与主杆连接。3.挑臂上的信号灯采用法兰螺栓对接，大型标牌采用标牌自带卡槽和挑臂连接，其余设备应通过卡槽和连接件安装。4.杆体内采用分仓设计并预留足够的穿线空间，满足强、弱电线缆分离、固定和扩展要求。杆体内壁应光滑无尖刺，避免损伤线缆。5.杆体应为挂载设备预留穿线孔，预留穿线孔间距宜为0.5m，均匀布置，开孔向下。外接设备穿线时，穿线孔应做防水密封处理。6.杆体钢构件应采用热浸镀锌处理，镀锌后表面可根据需要进行喷漆或喷塑处理，杆体热浸锌防腐应符合GB/T13912的规定，喷漆应符合QB/T1551的规定，喷塑应符合JG/T495的规定。7.杆体设备仓按分仓设计，满足强、弱电线缆布设、分离、散热、维护要求。8.杆体设备仓内设置设备安装支架和接地端子，设备安装支架和接地端子上方设置防护罩。9.杆体设备仓的检修门底部宜高于地面30cm，并高于浸水范围。10.杆体分层挂载示意图11.本工程基础采用柱下独立基础，基础设计等级为丙级。12.基础材料选用及要求：1）混凝土:基础C30；垫层C15(地基土有弱腐蚀性时C20）;其它未注明之构件均为C25。2）钢材:A表示HPB300钢筋(fy=270N/mm2）;C表示HRB400钢筋(fy=360N/mm2）。3）焊条：HPB300级钢之间连接及HPB300与HRB400连接采用E43；HRB400级钢之间连接采用E50。13.每处智慧灯杆旁均设置一个接线手井，应根据灯杆上设备搭载的情况，综合配置手井，为公安、交警、通信共用。采用M10水泥砂浆砌MU10页岩砖；井盖采用钢筋混凝土井圈井盖。14.混凝土基础强度达到设计强度的100%后方可进行灯杆的安装。15.灯杆安装校准完毕,验收合格后,底盘与基础顶面间的空隙用C35细石微膨胀混凝土填充，底法兰及地脚螺栓应用C15素砼包封（保护层厚度不应小于50mm）。包裹的混凝土高出地面小于150mm。16.混凝土试块留置：每一批同配合比的混凝土，其取样不少于一次；同一单位工程每一验收项目中同配合比的混凝土，其取样不得少于一次。每次取样至少留置一组标准试块。同条件养护试块留置组数根据用途确定，每种功能的试块不少于1组用于检测等效混凝土强度。3.4.管线敷设1、照明管道在人行道下采用PVC110硬塑管埋地暗敷，沿人行道敷设，在车行道下采用DN100镀锌钢管管埋地暗敷。每回路各穿一根管，照明管道中应预留8#铁丝，便于穿线。2、管道在人行道下埋深不应小于0.5米，车行道下埋深不小于0.7米。3.4．缆线配置及控制系统3.4.1配电系统1.本工程道路照明负荷等级为三级负荷。综合考虑低压供电半径的影响及供配电系统的经济性，本次从附近已经新设1台路灯专用箱式变压器引来，箱变电源从市政道路10kV管网引来，经箱变转换为380V低压后，再引出至末端的照明用电负荷。2.无功补偿：在箱变内设集中补偿，补偿后的功率因数达到0.92。3.路灯控制：采用光控和时控相结合的控制方式，前期采用SJD-LD智能照明控制装置控制和手动控制相结合的方式，并预留远程控制端口，以备后期统一接入路灯管理处的三遥控制系统。4.照明标准和节能措施：a.按照《城市道路照明设计标准》设计，照明设计次干路满足：平均亮度维持值Lav≥1.5cd/㎡；平均照度维持值Eav≥20Lx；平均亮度均匀度Lmin/Lav≥0.4；平均照度均匀度Emin/Eav≥0.4；功率密度值LPD≤0.8W/㎡。眩光限制阈值增量最大初始值≤10%；b.照明控制：本工程前期照明控制方式采用时钟控制和手动相结合，并预留接口；后期接入城市路灯管理处的三遥控制，设计考虑半夜灯、全夜灯控制方式。在半夜时由时间控制器控制关闭近半数灯具，以节约能源。5.本工程采用低压计量方式，根据不同用电性质（照明、景观等）分别计量。3.4.2配电系统的分接线1.供电干线采用YJV-0.6/1KV的单芯全塑铜芯交联电缆，采用~380/220V三相五线制低压供电,电源由箱式变电站供给。由供电回路线引上至顶部照明端口与非照明端口的分支线均采用BVV-0.5KV-3*10的绝缘护套线，为平衡三相负荷，灯具的接线顺序为：L1，L2，L3，L1，L2，L3的三相跳接顺序。2.管道在每处灯杆（含新建及保留部分）附近均设置一个分线检查井，在电缆保护管过街处，其两端均设置检查井，其平面位置以大样图为准，"灯杆平面图"中不再标注。灯具的分支线与照明干线的接线方式采用电缆绝缘穿刺线夹的分线方式。检查井用UPVC塑料管接入附近的雨水系统，亦可采用自然渗漏的方式。3.采用钢筋混凝土井圈井盖。4.电缆芯线的连接采用压接，所有的连接接头必须在检查井内，保护管内不得有电缆接头。5.在每一个接线井内的电缆应留有0.5米长的余量。6.机械敷设电缆时，铜芯电缆最大允许牵引强度不宜大于70N/mm2。3.4.3光缆传输光缆芯数的配置考虑传输系统的数量、未来传输系统制式、新业务发展、网络安全、网络冗余要求、业务流量的负荷分担等因素，本工程采用光缆芯数为24芯G.652D型光纤，穿PVC110管与电缆套管同沟敷设。依据设立的光交分纤点至各路灯灯箱操作台进行成端，为多杆合一监控以及5G信号提供传输资源。光缆占用管孔位置应按靠近管孔群两侧并由上至下进行选用。同一条光缆在各相邻管道段所占用的位置不宜改变，当其中某个管道段空闲管孔不具备上述要求时，应占用管孔群中同一侧的管孔，尽量使占用管孔的相互位置靠近。每条光缆应单独占用一个子管管孔。本次工程不用的管孔应堵塞。1.光缆线路敷设安装要求:(1) 施工方式：人工布放。(2) 曲率半径：光缆弯曲半径在敷设过程中应不小于光缆外径的20倍，安装固定后应不小于光缆外径的20倍。(3) 张力：光缆在布放中，速度要均匀且不宜过快，勿使光缆张力超过允许值。(4) 布放光缆的牵引力应不超过光缆允许张力的80%，瞬间最大牵引力不得超过光缆允许张力的100%，主要牵引力应加在光缆的加强件（芯）上。牵引头与牵引索之间应加入转环，以防牵引过程中扭伤光缆。(5) 光缆布放时，光缆必须由缆盘上方放出并保持松驰弧形。光缆布放过程中应无扭转，严禁打小圈、浪涌等现象发生。(6) 施工过程中必须对光缆严加保护，布放时不得在地面上拖拉光缆。严禁车轧、人踩、重物冲砸，严防铲伤、划伤、扭折、背扣等人为损伤。2.光缆的接续:(1) 光纤的接续衰减应符合下表规定。接续后的余纤盘留在盒内，供日后维护中使用。(2) 每根光纤在割接工序后，应测量接头损耗和强度合格后，再进行热缩管保护。(3) 光缆加强芯在接头盒内应有强度上的可靠连接，电气绝缘良好。3.光缆防强电:(1) 本工程采用无铜线光缆，当其与高压电力线路平行、与发电厂或变电站的地线网、高压电力线路杆塔的接地装置设施接近时，主要是考虑强电设施在故障状态时由电磁感应、地电位升高等因素在光缆金属护层上产生的短期危险影响不会导致光缆的塑料外护层被击穿。(2) 光缆金属护套上长期容许感应的纵电动势，按ITU-T《关于电力线路对电信线路危害影响保护手册》的规定，应小于60V。(3) 本工程拟采用以下保护措施：a.将各单盘光缆的金属护层等金属构件在接头处电气断开，将强电影响的积累限制在单盘光缆制造长度内。b.在与高压电力线路平行地段，当进行光缆施工或检修时，应将光缆临时接地，以保证人身安全3.5.接地系统1.为保证道路照明系统安全、可靠运行和人身安全，采用TN-S的接地系统。N线与相线截面相同，PE接地线为五芯电缆YJV-0.6/1kV-4×50+1×25中的一芯（截面积为25mm²）或三芯电缆YJV-0.6/1kV-5×16中的一芯，PE线应符合国标标准。PE接地线与配电箱及每根灯杆的连接均在配电箱或灯杆的接地螺栓处进行，配电箱金属外壳、灯杆金属外壳、灯具金属外壳及其它金属件也都应和接地螺栓作可靠连接。在配电箱处PE线作重复接地；每根镀锌钢管均作接地保护；电缆金属外皮作接地保护。PE线与灯杆、配电箱等金属设备连接成网，在任一地点的接地电阻不大于4Ω。在每条线路的首、末端、分支处及每根灯杆处做重复接地并形成联网，重复接地装置接地电阻：R≤10Ω，接地系统接地电阻：R≤4Ω。灯杆重复接地做法：从灯杆接地螺栓处采用BYJ-50专用接地线与接地极可靠连接，接地极用热镀锌角钢L50×5mm×2500mm。采用单根接地极不能达到接地电阻要求时设置人工接地网做法：接地网由-40×4热镀锌扁钢作接地母线，埋深-1.1m；接地极用热镀锌角钢L50×5mm×2500mm；接地极间距5m，直至满足接地电阻要求）。2．城市道路照明电气设备的下列金属部分均应接地保护：①箱式变压器、路灯控制柜等的金属底座、外壳和金属门；②箱式变压器、路灯控制柜的金属构架、金属围网及靠近带电部位的金属遮拦、金属围网；③电力电缆的金属铠装接线盒和保护管；④钢灯杆、金属灯座、Ⅰ类照明灯具的金属外壳；⑤其他因绝缘破坏可能带电的导体。3、电气装置的下列金属部分，均应与接地装置可靠连接。a、变压器、配电柜等的金属底座和外壳。b、配电装置的金属构架及靠近带电部位的金属遮拦等。c、电力电缆的金属接线盒和保护管。d、路灯的金属灯杆和金属外壳。e、其他因绝缘破坏可能使其带电的外露导体。4.专业设计4.1.照明设计调一致。本工程道路为渝中区次干道道路，人流量大，照度设计标准按次干路的照度标准进行设计，本次机动车道设计照度≥20lx、人行道设计照度≥10lx，采用LED灯照明光源，LPD值≤0.80W/m2。用电负荷等级为三级。机动车道照明标准值级别道路类型路面亮度路面照度眩光限制TI（%）环境比SR最小值平均亮度Lav（cd/m2）维持值总均匀度Uo最小值纵向均匀度UL最小值平均照度Eav（lx）维持值均匀度UE最小值Ⅱ次干路1.0/1.50.40.515/200.4100.5交会区照明标准值交会区类型路面平均照度Eav(lx),维持值照度均匀度UE眩光限制主干路与主干路交会30/500.4在驾驶员观看灯具90°高度角方向上的光强分别不得超过30cd/1000lm和10cd/1000lm人行道照明标准值级别道路类型路面平均照度Eh，av(lx)维持值路面最小照度Eh，min(lx)维持值最小垂直照度Ev，min（lx）维持值最小半柱面照度Esc,min（lx）维持值1住区出入道路153532流量较高的道路102323流量中等的道路7.51.52.51.54流量较低的道路511.51机动车道的照明功率密度限值道路级别车道数（条）照明功率密度（LPD）限值(W/m2)对应的照度值（lx）次干路≥40.8020＜40.90≥40.6015＜40.70根据道路的标准横断布置特点，具体路灯布置如下：道路采用双侧布置的照明方式，路灯设置在道路路肩人行道内，灯杆中心距路缘石1.0米。选用路灯高度9米，光点高度7.2米，杆距为30米；选用半截光型路灯灯具。机动车道光源选用120WLED灯（光源光效≥120lm/W），平均照度为32lx，平均亮度Lav=2.00cd/m2，亮度总均匀度Uo=0.63，眩光限制阈值增量T1=8%，照明功率密度值（LPD）计算结果为0.571W/m2。人行道道光源选用60WLED灯（光源光效≥120lm/W），平均照度为30lx。道路交叉口处适当提高照度标准，以便提高通行能力。根据道路渠化情况，采用适当缩小杆距加强照明。灯杆基础和灯具接线盒应采取防盗措施。灯杆内外应热镀锌防腐处理。机动车道平均照度（Eav）计算公式：E其中：N为与排列方式有关的数值，路灯单侧或双侧交错布置时，N=1；路灯双侧对称布置时，N=2（有中分带时，按单侧布置计算，N=1）；Φ为灯具光通量，lm；K为维护系数；U为利用系数；S为杆距，m；W为机动车道宽度，m。机动车道的照明功率密度值（LPD）的计算公式：LPD=其中：Pjs为光源计算功率（含附件损耗功率），W；S为杆距，m；B为车行道宽度。4.2.道路照明灯具1.道路照明灯具应符合下列规定：1）灯具配件应齐全，无机械损伤、变形、油漆剥落、灯罩破裂等现象。2）反光器应干净整洁，表面应无明显划痕。3）透明罩外观应无气泡、明显的裂痕和裂纹。4）封闭灯具的灯头引线应采用耐热绝缘导线，灯具外壳与尾座连接紧密。5）灯具的温升和光学性能应符合现行国家标准《灯具第1部分：一般要求与试验》GB7000.1的规定，并应具备省级及以上灯具检测资质的机构出具的合格报告。6）灯具的效率不低于80%。2.LED道路照明灯具性能还应符合下列规定：1）灯具的温升和光学性能应符合现行国家标准《灯具第1部分：一般要求与试验》GB7000.1的规定，并应具备省级及以上灯具检测资质的机构出具的合格报告。2）灯的额定功率分类应符合现行国家标准《道路照明用LED灯性能要求》GB/T24907的规定。3）灯在额定电压和额定功率下工作时，其实际消耗的功率与额定功率之差不应大于10%，功率因数实测值不应低于制造商标准值的0.05。4）灯的安全性能应符合现行国家标准《普通照明用LED模块安全要求》GB24819的要求，防护等级应达到IP65。5）灯的无线电骚扰特性、输入电流谐波和电磁兼容要求属国家强制标准，应符合现行国家标准《电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法》GB17743、《电磁兼容限值谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16A）》GB17625.1、《一般照明用设备电磁兼容抗扰度要求》GB/T18595的规定。6）光通维持率在燃点3000h时不应低于96%，在燃点6000h时不应低于92%，同一批次的光源色温应一致。7）灯的光度分布应符合现行行业标准《城市道路照明设计标准》CJJ45规定的道路照明标准值的要求，供应商应完整提供灯的光学数据等计算资料。宜采用分体式道路照明用LED灯具，对于分体式LED灯中可替换的LED部件或模块光源，应符合现行国家标准《普通照明用LED模块性能要求》GB/T24823和《普通照明用LED模块安全要求》GB24819的规定。4.3.节能措施本工程路灯均为全夜灯每日的午夜12点之后，ED灯光源功率降至所使用功率的70。ED灯具内所使用的调光控制除具有夜晚降功率功能外还应具有每年升功率功能ED灯具的初始功率为全功率的路灯控制分手动和自动两种模式手动控制模式在路灯检修和安装调试时采用自动控制制箱位置，微机控制器由路灯管理部门配置。5.施工注意事项5.1.土石方开挖注意事项1.基坑和管沟开挖时，应先进行测量定位，抄平放线，定出开挖宽度，按放线分段挖土。根据土质情况，采取四侧或两侧直立开挖或放坡，以保证施工操作安全。2.在工程施工区域设置测量控制网包括控制基线、轴线和水平基准点；做好轴线控制测量的校核。控制网应该避开建筑物、构筑物、土方机械操作及运输线路，并有保护标志，并测出各标桩处的自然地形、标高，基坑和电缆沟开挖，上部应有排水设施，防止地面水流入坑内冲刷边坡，造成塌方和破坏基土。3.开挖基坑或管沟时，应合理确定开挖顺序、路线及开挖深度。然后分段分层均匀开挖。4.在挖方边坡上如发现有软弱土、流砂土层时，或地表面出现裂缝时，应停止开挖，并及时采取相应补救措施，以防止土体崩塌与下滑。5.开挖基坑和管沟，应采取措施防止基底超挖，一般可在设计标高以上暂留300mm一层土不挖，以便经抄平后由人工清低挖出。6.开挖基坑的土方，在场地有条件堆放时，应留回填的好土；多余土方一次运走，避免二次搬运。7.土方一般不宜在雨期进行，如必须在雨期开挖时，开挖时可适当放缓边坡坡度或设置支撑并对坡面进行保护，同时应在坑外侧围设土堤或开挖水沟，防止地面水流入，经常对边