昌九高速公路改扩建工程机电施工难点及解决方案探究

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作者：刘蕙婷，邵志超（江西交通咨询有限公司）

摘要：本文以南昌至九江高速公路改扩建项目机电工程为背景，重点阐述了该项目进行的单边拓宽和双边扩宽，由于既要保四通行，又要保证收费，还要考虑智慧高速用电需求，导致该项目在机电工程三大系统、供配电系统、管道工程五大方向上，重难点与传统项目的有所不同。本文根据现场实际情况，通过技术措施、管理措施、组织措施、经济措施来指导现场施工，为今后改扩建工程机电监理提供借鉴。

影响高速公路区域经济发展的因素，从初期的里程不足，向现在的车道数量少和车道宽度窄的方向发展，因此在新建高速公路的同时，需要加快高速公路改扩建工程的速度。高速公路改扩建方案主要有两种，一是在原有高速公路附近新建一条高速公路；二是由于征地限制，只能围绕原有高速公路进行单双边扩宽^[1]。第一类方案的机电工程与传统机电工程相似，但昌九改扩建属于第二类方案，为了保四通行、保收费，单双边拓宽易对通信保通造成影响。由于老中央分隔带是新泽西挡墙，沿线地质复杂，同时考虑后期智慧高速用电需求，因此在机电工程施工过程中，研究通信保通方案、智慧供电、管道迁移及敷设等方案具有重要意义。

一、昌九高速公路改扩建项目机电工程概况

（一）昌九机电设施现状

1、监控系统

昌九高速原有交通监控设施共设置了40套智能交通摄像机、4套车检器、11套F型和门架可变情报板、4套可变限速标志。

2、通信系统

昌九高速原有通信系统设置了1处通信分中心、13处无人通信站。干线传输系统的ADM为华为公司的OSN2500型号SDH设备，SDH设备提供STM-4接口，光接口按1+1方式进行配置，从而形成了链状保护。华为0SN1500作为13处无人通信站的基层用户接入设备，为视频会议、车检器、可变情报板、收费数据传输等业务提供保障。在沿线东侧用波纹管套纸管敷设了一条136千米的30芯单模光缆，光纤跳站接入相连，从而使光纤网络拓扑结构形成了两纤自愈环网。由于光纤使用时间过长、熔接点较多，致使光纤衰减较大，再加上设备老化严重，系统传输等级较低，已造成无法满足改扩建后的监控和收费系统业务传输需求。

3、收费系统

昌九高速原有三个主线收费站（泊水湖、昌北、机场）、十个匝道收费站（荷花垄、九江南、沙河、通远、星子、德安、共青城、艾城、永修、新祺周）。昌九高速收费系统由一个收费分中心、十三套收费站出入口收费车道计算机系统构成，包含入口43条、出口72条，其中动态称重车道49条、ETC入口车道6条、ETC出口车道12条、4套自动发卡机，总计115条收费车道。然而昌九高速于1989年兴建，匝道线形和收费广场相关技术指标均无法满足现行技术规范要求。

（二）昌九机电工程施工要求

1、监控系统

新增彩色大型门架可变信息标志、F型情报板、智能交通摄像机、微波车检器、全景摄像机、卡口摄像机、多要素一体式气象站等外场监控设备。根据主体单位施工改造方案，对原有外场监控设备进行部分拆除、部分利用、移位利用，可用作施工和运营期间外场临时的监控设备。

2、通信系统

保留原有的干线传输系统的SDH设备、通信电源等设备，根据主体单位提供的拓宽方案，保留部分原有通信光缆、新增部分临时光缆、光端接线盒，以此保障全线通信系统的畅通。后期使用“IPRAN双环+视频交换机双环”传输结构取代SDH，在两侧分别敷设96芯单模光缆形成真正意义上的物理环网，待正式机电工程实施完毕后，再将原有光缆、临时光缆、原有通信设备拆除。

3、收费系统

因收费系统设备具有特殊性，在正式机电工程实施完毕前原有收费系统不能中断^[2]，并在原有收费系统迁移和拆除过程中做好临时收费方案。为保证收费站过往车辆和乘客安全，收费站改扩建应分为新建收费站、易址重建收费站、原址重建搭建临时收费站三个类别并进行分析。

二、改扩建项目机电工程重难点分析

（一）监控系统

在改扩建施工、交通导改过程中，由于原有移位和部分利用的外场监控设备光电缆被频繁破坏及改迁，导致外场视频图像业务无法上传。

本项目约一公里增设一套智能交通摄像机、十套全彩高分辨率情报板，并为后续智慧高速预留用电需求，导致外场设备用电需求大大提高。从成本、维护、技术指标、环境等要素考虑，太阳能板无法满足本项目需求，需要采取3.3kV全程中压供电方式进行智慧供电。

然而存在安全隐患，必须对电缆进行保护敷设，但本项目采用边通车边施工方式，交通转换频繁，界面提交时间晚，施工周期却很短，同时昌九改扩建沿线边坡复杂、多单位交叉施工，因此提高了开挖电缆沟深度和宽度、敷设保护管和穿电缆的施工难度和强度。

（二）通信系统

为保证施工期业务传输，传输链路需保持畅通，但由于昌九改扩建项目需要两侧加宽及东侧加宽路段，导致原有光缆无法利用，施工前需将该段光缆更换为临时光缆并迁移至新泽西挡墙内或架空至路基线外。

因此，为满足后续通车业务的传输，需要重新敷设光缆。以往新建高速项目光缆敷设在中央分隔带处，而本项目中央分隔带是新泽西挡墙，新泽西挡墙需要翻新、更换、新增，同时又存在路基单边拓宽和双边拓宽的问题，导致两根96芯光缆只能分别敷设在沿线两侧形成环网。然而，在前期拆除老桥、新泽西挡墙施工、绿化施工、养护、交安施工的过程中频繁破坏光缆，给通信业务保障带来了很大压力。

由于前期IPRAN系统稳定性不可靠，需要对SDH系统进行搬迁从而保证业务传输，但SDH系统经过多年使用，搬迁以后难于再次启动使用。

（三）收费系统

为了配合交通转换，每个收费站施工时间只有20~30天，施工期紧张^[3]，导致出入口发放PSAM卡放行车辆、一个收费站分两次通车，然而边通车边施工的安全性得不到保障。

另外，部分原址重建的收费站因场地局限，在保证施工与通行安全的前提下，需要搭建临时收费站，并在新老业务切换时保证数据完整性，在新收费广场通车时做好新老设备的对接以及业务的容错。

三、解决措施

（一）技术措施

1、监控系统

移位的监控摄像机可采用太阳能供电，并通过临时改迁的通信链路或4G网络将视频图像上传至监控分中心；拆除的监控摄像机可安装至养护车上，通过4G传输作为机动车载式监控，与移位和保留的智能监控摄像机共同对施工现场和危险路段进行监控。

由于路基存在单边和双边拓宽，需要对原有的大型门架情报板进行拆除处理，可与车载式监控摄像机共车使用可移动式可变信息标志发布信息。

位于老互通氛围内的多要素一体式气象站，可改迁至不影响老互通的施工区域外，通过临时改迁的通信链路将数据上传至就近收费站。

从就近所站和枢纽箱变取电，利用上下位机升降压为外场设备供电，避免阴雨天气无供电、蓄电池防盗、供电容量等诸多问题，提高了外场监控设备的供电的安全和稳定性。由于从上位机至下位机全程使用3.3kV电压，存在安全隐患，为了避免问题发生，全程使用104公里套钢管保护电缆方式施工，同时上下位机安装漏电保护装置防止漏电伤人。根据交通转换的空档期，采用人工和机械相结合的流水作业方式，对电缆沟进行开挖、钢管敷设焊接、穿缆。

2、通信系统

为保障顺利施工和安全通行服务，前期应确保各收费站收费广场路肩入口至办公大楼通信机房的光缆完好并上架；匝道和主线的通信链路利用德安分离段老路幅、左侧加宽路段的原有光纤、光端接线盒和临时通信链路相结合，将通信系统割接至架空光缆中。

3、收费系统

易址重建和原址重建的收费站，在现有收费站新增车道号。前期组织施工单位梳理老站还未使用的IP，将其用于新增车道，并顺延原有车道IP，老IP省联网中心不回收。

新站IP与原收费站IP属于同一网段，保证新增车道网络与原收费站网络畅通，同时配置好收费软件参数，确保收费数据能正常下发及上传。参照收费站更换服务器方案，进行新老服务器切换，切换前后皆可更换服务器。通车前后收费站名称需一致，切换前后不影响报表数据、流水查看，两个站数据合并，中心不需要新增收费站机构，不需要重新制作费率。

原址重建收费站先在附件修建临时收费站，机电设备采用利旧方式安装^[4]；临时路由采取架空或者利用老路由下穿，不影响拆除和重建收费站；从收费广场至收费站厂区的临时光电缆，由该收费岛引出，顺天棚立柱上架空线缆通过作业区域，在下至场区地面沿电缆沟至办公大楼。充分利用自动发卡机和ETC车道，避免使用人工发放PSAM卡放行车辆。

（二）管理措施

为了解决新旧机电传输系统的并存切换兼容、外场机电设备遍布全路段、传输通道恢复等问题，监理单位应要求施工单位在对光缆、外场监控设备改迁前进行工期倒排、制定临时搬迁路段割接保畅方案、成立光缆抢修小组，同时方案制定之前，应明确需求条件、具体内容，并由监理工程师会同业主、设计、施工单位共同进行项目四方会审。

设置备选方案，搭建出临时的外场设备传输通道，确保在临时搬迁路段割接失败、路段半幅封闭停止施工时，其它路段可继续通过使用原分中心通信机房，设备保障改扩建期间不影响其它车辆的通行和信息传输的连续性。

对进场的工程材料、设备进行合同、厂商、外型、装箱单、规格型号、数量等核验，确保符合工程合同要求；对于光、电缆和其他材料，进行长度、参数、衰减值、电阻等系统检查，确保满足工程使用要求；对于一些关键专用设备，除了常规检查，监理人应当与业主共同进行出厂公检，获取精准设备资料，保证系统满足施工和安全运行要求。

全程中压供电的钢管过桥固定焊接、钢管过转弯处、钢管埋深等重点部位、隐蔽工程的施工质量，在很大程度上影响着项目竣工验收后的运行使用，监理应重点把关重点部位、隐蔽工程；对单体设备、系统功能测试应增加过程检测和系统功能抽查次数，严格把关产品的安装工艺、单体、系统功能等关键性督管，确保试运行和运营的正常进行，减少后期维护成本。

（三）组织措施

机电监理单位联合业主单位、主体监理单位，组织路基、路面、房建、绿化、交安、养护等多个施工单位，对各单位的交叉作业区域界面进行划分，同时根据施工单位的具体施工进度和工程安排关键施工线路、明确施工顺序，避免施工过程中出现安全问题和不同施工单位间互相破坏劳动成果的问题。

（四）经济措施

根据本项目特点，对机电工程施工进度划分阶段，并根据完成情况、施工工艺、系统的稳定性、创新情况，进行奖惩，提高施工单位积极性和施工质量。协助项目业主合理选择机电承包商，检查其机电设备的主要性能指标、选型和机电系统的功能指标是否完全符合机电工程招标技术规范的相关要求。同时配合项目业主在不需要增加项目成本的情况下，优化原机电系统软件配置，获得更高性价比。另外需要确保在施工过程中，各工序、环节均满足专业标准，在加快工程进度的同时，尽量减少工程变更^[5]，为下一阶段工程施工质量提供保障。

四、结束语

本文基于昌九改扩建机电项目，探究单双边拓宽、通行保畅、智慧高速等多要素对机电三大系统和供配电的影响^[6]。施工过程仍存在许多问题，例如，光电缆敷设在道路两侧，由于界面狭小，经常被主体、交安、绿化、声屏障等施工单位破坏，导致光缆接续点不断增多，因此可将光电缆敷设至新泽西挡墙内；中压供电中的钢管焊接接续，需要寻找适合的电缆敷设方法，保证不破坏电缆绝缘层、快速穿缆等。

本文根据昌九改扩建项目机电工程的实施情况，探讨了施工技术重难点，希望为今后技术创新、探索机电工程新途径和新方法、完善机电工程监理标准化的推广、进一步强化提升机电工程施工水平等提供参考帮助。

参考文献

[1] 中华人民共和国交通部.JTG F80/2-2004公路工程质量检验评定标准：第二册（机电工程)[S].北京：人民交通出版社.2004.

[2] 中华人民共和国交通部.JTG F80/2-2016公路工程施工监理规范[S].北京：人民交通出版社.2016.

[3] 李湘知.佛开高速公路改扩建机电工程施工管理分析[J].公路，2012,135(28):150-152.

[4] 张忠.公路机电工程监理措施分析[J].居舍，2018,24(08):196.

[5] 杨成林，范晶荣.高速公路机电工程监理重点难点解析[J].智能城市，2018,4(03)：67-68.

[6] 唐渝.高速公路机电工程监理要点探究[J].江西建材,2017(03)：150.

（原文刊载于2020年第9期《中国交通信息化》）

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