高速公路機(jī)電工程安裝施工技術(shù)措施探討

蔡奇

廣東飛達(dá)交通工程有限公司 廣東 廣州 510663

高速公路機(jī)電系統(tǒng)主要由多部分組成，包括通風(fēng)系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等。在高速公路的安全、管理和監(jiān)督方面發(fā)揮著重要的作用。目前，隨著我國高速公路的快速發(fā)展，以及機(jī)電工程新技術(shù)、新設(shè)備的不斷創(chuàng)新與完善，在我國高速公路機(jī)電工程建設(shè)工作當(dāng)中取得了一些成效，但相對于發(fā)達(dá)國家來說，在高速公路機(jī)電工程安裝過程中，仍存在著一些問題和不足，需要不斷地改進(jìn)和完善[1]。本文結(jié)合工程實(shí)例，重點(diǎn)探討了高速公路機(jī)電工程施工技術(shù)措施。

1 項(xiàng)目概述

河源惠州東莞高速公路紫金至惠州惠陽段起點(diǎn)位于河源市紫金縣南部，與在建的汕湛高速公路相接，路線呈東北～西南走向，連接河源、惠州兩市，沿線城鎮(zhèn)主要有紫金縣瓦溪、藍(lán)塘、鳳安、好義鎮(zhèn)、惠州市橫瀝、平潭，終點(diǎn)位于惠州市平潭鎮(zhèn)，與河惠莞高速公路惠州平潭至潼湖段相接。

本項(xiàng)目與汕湛高速、興華高速、番莞高速一起組成連接梅州、河源與惠州、東莞、深圳、番禺等珠三角核心地區(qū)的便捷的高速通道。本標(biāo)段JD1合同段，K0+400～K77+976.273，全長77.409km，里程范圍內(nèi)全線通信管道、通信設(shè)施、監(jiān)控（含隧道）、收費(fèi)，本工程包括設(shè)備、材料、安裝、調(diào)測和場地清理等工作內(nèi)容。

2 工程的重點(diǎn)及難點(diǎn)

(1) 本工程工期較緊，且項(xiàng)目實(shí)施的范圍多為山區(qū)。

(2) 本工程項(xiàng)目施工內(nèi)容包含從監(jiān)控、通信、收費(fèi)設(shè)施安裝調(diào)試等，在實(shí)施中各專業(yè)界面交集較多。在施工協(xié)調(diào)及工序安排上的合理性、及時(shí)性是順利完成本工程的關(guān)鍵。

(3) 綜合考慮本工程項(xiàng)目的環(huán)境、工期等因素，作為工期控制的重點(diǎn)環(huán)節(jié)設(shè)備供貨是我司重點(diǎn)考慮的環(huán)節(jié)。

(4) 作為系統(tǒng)功能最終實(shí)現(xiàn)的重要環(huán)節(jié)，系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試從來都是需重點(diǎn)策劃的環(huán)節(jié)。

(5) 雨棚燈及外場攝像機(jī)安裝為本工程項(xiàng)目主要高處作業(yè)工序，為了防止高處作業(yè)的人員墜落受到傷害，規(guī)范高處作業(yè)安全管理，根據(jù)本項(xiàng)目的具體情況，制定相關(guān)安全管理制度。

3 施工技術(shù)措施

3.1 監(jiān)控設(shè)施安裝

本項(xiàng)目監(jiān)控系統(tǒng)分為監(jiān)控中心、外場設(shè)備兩個(gè)部分。監(jiān)控中心由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、閉路電視子系統(tǒng)和綜合控制臺(tái)等組成。外場設(shè)備由一體化彩色帶云臺(tái)攝像機(jī)、門架式可變情報(bào)板、懸臂式可變情報(bào)板、能見度檢測器、LED顯示屏、車道控制標(biāo)志等組成。外場數(shù)據(jù)信號(hào)先通過數(shù)據(jù)光端機(jī)或以太網(wǎng)數(shù)據(jù)光端機(jī)傳至就近通信站，再通過通信系統(tǒng)傳至監(jiān)控中心；隧道數(shù)據(jù)通過光纖環(huán)網(wǎng)傳至監(jiān)控中心。

外場設(shè)備主要包括：道路沿線設(shè)置的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、可變情報(bào)板、隧道監(jiān)控等監(jiān)控設(shè)備的安裝和配電。

3.1.1 外場基礎(chǔ)施工

圖1 外場基礎(chǔ)施工

3.1.2 外場電力電纜施工

1)在電力電纜施工時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行電纜絕緣測試；2)在外場設(shè)備電纜敷設(shè)時(shí)，應(yīng)采用直埋敷設(shè)方式，加強(qiáng)過橋保護(hù)；在電纜敷設(shè)前，確保電纜溝內(nèi)未存有石頭、松土等雜物；對于兩根以上的電纜，在埋設(shè)電纜溝時(shí)，要根據(jù)電流額進(jìn)行定值，并按照相應(yīng)的間距進(jìn)行劃分，并遵守電流規(guī)則中的最小間距；在電纜敷設(shè)過程中，應(yīng)保證敷設(shè)環(huán)境控制在0℃以上。對于鎧裝電纜，其埋設(shè)深度應(yīng)大于700mm，并將100mm的細(xì)土鋪在溝底，電纜鋪設(shè)完畢后，應(yīng)再鋪蓋細(xì)土，并確保顆粒中不存在卵石；另外，應(yīng)及時(shí)調(diào)整電纜溝深度，以滿足電纜管進(jìn)出平緩要求，坡度應(yīng)小于1:5。

3.1.3 外場攝像機(jī)安裝

1) 立柱安裝。在立柱安裝時(shí)，先將地腳螺栓清潔干凈，并將施工標(biāo)志設(shè)置好。在線纜安裝時(shí)，確保電纜松弛，將攝像機(jī)防護(hù)罩移動(dòng)時(shí)，防止電纜受到拉張影響。對于外露線纜，應(yīng)加穿保護(hù)套管，并采用密封型的進(jìn)出線端子。2) 在攝像機(jī)立柱桿安裝過程中，應(yīng)選擇鋅鋼結(jié)構(gòu)桿體，并采用吊車將立柱起吊，將基礎(chǔ)法蘭平面與下法蘭平面貼合，再采用螺栓進(jìn)行固定，并將避雷針設(shè)置在立柱頂部，同時(shí)將底法蘭盤與接地網(wǎng)的引線連接好，并且進(jìn)行防腐處理。

3.1.4 攝像機(jī)安裝

1) 為確保工作正常開展，先進(jìn)行云臺(tái)功能測試。2)在支撐桿頂部上固定云臺(tái)和攝像機(jī)防護(hù)罩，使攝像機(jī)防護(hù)罩滿足最大額定風(fēng)速要求，經(jīng)監(jiān)視得知，攝像機(jī)出現(xiàn)抖動(dòng)，故應(yīng)加強(qiáng)云臺(tái)與鏡頭控制。

3.1.5 防雷接地

在防雷作業(yè)時(shí)，應(yīng)采用光纜進(jìn)行外場數(shù)據(jù)傳輸，以防受到雷電災(zāi)害；同時(shí)，應(yīng)在將防雷器設(shè)置在傳輸信號(hào)線兩端；為減弱電壓損壞電路，設(shè)備接口應(yīng)采用隔離技術(shù)；對于超過4m的外場設(shè)備，應(yīng)在立柱上安裝避雷針，以減少設(shè)備受到雷擊的干擾。根據(jù)工程實(shí)際要求，應(yīng)選用不同型號(hào)的三相防雷器。在接地作業(yè)時(shí)，主場設(shè)備應(yīng)采用聯(lián)合接地型式，電阻應(yīng)小于1；在聯(lián)合接地電阻無法實(shí)現(xiàn)小于1歐姆情況下，則可以考慮采用分開接地方式，分開接地時(shí)設(shè)備工作接地要求不大于4，防雷接地不大于10。隧道內(nèi)通鋪鍍鋅扁鋼于電纜托架上，每隔20m與主體鋼筋焊接一處，形成接地網(wǎng)，并在隧道洞口預(yù)埋鍍鋅角鋼。隧道內(nèi)設(shè)備通過接地線與扁鋼相連，隧道內(nèi)設(shè)備共用一個(gè)聯(lián)合接地，阻值要求不大于1。

3.2 通信設(shè)施安裝

本項(xiàng)目設(shè)1個(gè)有人通信站——橫瀝通信中心，5個(gè)無人通信站——九和南收費(fèi)站通信站、藍(lán)塘北收費(fèi)站通信站、鳳安收費(fèi)站通信站、好義收費(fèi)站通信站、大嵐收費(fèi)站通信站等。其中，藍(lán)塘北收費(fèi)站、橫瀝收費(fèi)中心為收費(fèi)集中站，藍(lán)塘北收費(fèi)站管理九和南、鳳安及好義三個(gè)收費(fèi)站；橫瀝收費(fèi)中心直接管理大嵐收費(fèi)站。

3.2.1 通信設(shè)備基礎(chǔ)施工

1)在機(jī)架底座安裝時(shí)，應(yīng)確保機(jī)架高度與防靜電板的一致性，同時(shí)與防震底座相連，并進(jìn)行地面加固處理，底座應(yīng)超過4個(gè)點(diǎn)，采用膨脹螺絲進(jìn)行底座與地面連接。2) 在實(shí)際施工過程中，應(yīng)預(yù)留光纖接線5m長，并與接線盒相連。對于人孔處的主干光纜，應(yīng)作20m盤留。另外，要保證光纜與光接頭盒相連。

3.2.2 通信設(shè)備施工

1) 設(shè)備安裝前，應(yīng)及時(shí)復(fù)查測試線纜，確保線纜的各類指標(biāo)滿足施工要求。2) 在線纜連接完結(jié)以后，按規(guī)范及時(shí)開展設(shè)備安裝作業(yè)，包括光端機(jī)安裝、三層交換機(jī)安裝和通信電源安裝等。同時(shí)，應(yīng)擺放好顯示器，固定好設(shè)備的控制線、接插頭，并保證焊接頭牢實(shí)，防止虛焊現(xiàn)象的發(fā)生，以確保設(shè)備的正常進(jìn)行，提升設(shè)備信號(hào)的傳輸質(zhì)量。3)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)和連網(wǎng)調(diào)試。

3.2.3 管道安裝

1) 路由復(fù)測：按照設(shè)計(jì)圖紙的技術(shù)規(guī)定確定管道主徑路、確定手孔位置，在手孔位置打標(biāo)樁[2]，并將復(fù)測情況做好詳細(xì)記錄設(shè)計(jì)。2) 管道溝開挖。所挖溝坑底寬度、深度符合設(shè)計(jì)要求，做到平直、整齊，便于管道的施工。首先根據(jù)復(fù)測臺(tái)帳進(jìn)行管道溝開挖，干線通信管道溝應(yīng)沿著中央分隔帶開挖，開挖時(shí)應(yīng)以路面標(biāo)高為準(zhǔn),溝底要平直,管溝開挖時(shí)要嚴(yán)格控制坑槽位置，避免破壞護(hù)欄、護(hù)坡、排水溝基土。3) 管道敷設(shè)。管道采用人工鋪設(shè)方式，施工時(shí)將中央分隔帶路面標(biāo)應(yīng)已完成滲水公布的敷設(shè)，然后鋪50mm厚的細(xì)砂，再鋪設(shè)硅芯管。硅芯管敷設(shè)完畢后進(jìn)行每隔3m綁扎一次，確保管道順直并綁扎牢固,然后再鋪130mm厚的細(xì)砂。敷設(shè)前要檢查管道，要求管道外壁無破損、變形，內(nèi)壁光滑平整，無裂縫、無劃痕。管道接續(xù)采用專用套管，插入套管的一端應(yīng)裝專用的橡膠圈，使接頭形柔韌接續(xù)，并具有良好密閉性且無滲漏，防止污水浸入管內(nèi)；每兩個(gè)手孔之間管道接續(xù)完成后，要會(huì)同監(jiān)理工程師進(jìn)行導(dǎo)通試驗(yàn)，試通采用長度20cm，直徑2.3cm的試通棒進(jìn)行，經(jīng)監(jiān)理工程師檢查確認(rèn)后，并用橡膠堵頭兩邊將管道口堵好，方可進(jìn)行管溝回填。

3.3 收費(fèi)設(shè)施安裝

為加快“交通強(qiáng)國”建設(shè)步伐，改變了公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)方式，拋棄了封閉式收費(fèi)制式，采用開放式收費(fèi)制式，即將ETC門架系統(tǒng)設(shè)置在公路斷面，以實(shí)現(xiàn)車輛分段計(jì)費(fèi)目標(biāo)。

3.3.1 ETC門架系統(tǒng)

ETC門架系統(tǒng)應(yīng)避免與對向行車道、相鄰道路行駛的ETC車輛誤交易，具體可采用如下措施：

1) 合理地調(diào)整ETC門架系統(tǒng)通信區(qū)域?qū)挾龋詽M足行車道寬度要求，同時(shí)確保RSU發(fā)射功率低于指標(biāo)范圍，在行車道與相鄰道路間設(shè)置信號(hào)隔離設(shè)施，實(shí)現(xiàn)RSU波瓣寬度控制，對其提出更高指標(biāo)要求。

2) ETC門架系統(tǒng)針對OBU的通信區(qū)域縱向距離應(yīng)調(diào)整到30～40m。

3) 合理設(shè)置ETC門架布局，以便通過應(yīng)用邏輯避免誤交易。

4) 當(dāng)高速公路主線與相鄰非收費(fèi)公路距離較近時(shí)，為避免誤交易，ETC門架系統(tǒng)可通過讀取OBU內(nèi)入口信息判斷車輛是否行駛在高速公路再確定是否計(jì)費(fèi)。

根據(jù)相關(guān)設(shè)置條件及本項(xiàng)目外場設(shè)備布置方案：1) 收費(fèi)里程為主線收費(fèi)里程，不包含匝道里程，匝道收費(fèi)里程的費(fèi)額由入口收費(fèi)站代收。2) 項(xiàng)目起點(diǎn)至瓦西樞紐互通處的主線里程，可由龍紫段最后一個(gè)收費(fèi)站入口代收。

ETC門架設(shè)備從就近變電所或箱變?nèi)‰姡瑫r(shí)采用鋁合金電纜進(jìn)行供電，在電纜敷設(shè)時(shí)，應(yīng)采用直埋的方式，穿過構(gòu)造物時(shí)，應(yīng)加設(shè)鋼管，管口加注混凝土。

3.3.2 停車移動(dòng)支付系統(tǒng)

本次在各出口混合車道設(shè)置支付受理終端，通過 R232 串口與車道工控機(jī)連接，車道支付受 理終端提供手機(jī)掃碼支付服務(wù)，司機(jī)繳費(fèi)成功則生成交易記錄并發(fā)送至云支付平臺(tái)，生成交易流水；扣款失敗則返回收費(fèi)金額界面，用戶可選擇現(xiàn)金等付款方式。

3.3.3 稱重系統(tǒng)

稱重系統(tǒng)，是獨(dú)立于車道收費(fèi)系統(tǒng)之外的機(jī)電系統(tǒng)，由稱重傳感器、數(shù)據(jù)采集處理器、輪軸判別器、紅外線車輛分離器、線圈檢測器構(gòu)成。

出口車道計(jì)重系統(tǒng)相對獨(dú)立，輪軸判別器、紅外線車輛分離器、稱重傳感器及線圈檢測器的數(shù)據(jù)均上傳數(shù)據(jù)采集處理器，數(shù)據(jù)采集處理器通過串行通信接口和車道收費(fèi)計(jì)算機(jī)連接，把經(jīng)過處理后得到的計(jì)重信息（包括總重、軸重等）上傳車道收費(fèi)計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)構(gòu)成見下圖。

圖2 系統(tǒng)構(gòu)成圖

3.3.4 收費(fèi)車道設(shè)備安裝

收費(fèi)車道上設(shè)備有顯示器、車道通行燈、手動(dòng)欄桿、車道攝像機(jī)等，在單體設(shè)備安裝時(shí)，應(yīng)結(jié)合各設(shè)備安裝技術(shù)手冊進(jìn)行安裝[3]。在系統(tǒng)安裝時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1) 設(shè)備安裝內(nèi)容主要有線路安裝，電源安裝，電源配線等。在實(shí)際安裝之前，應(yīng)對設(shè)備技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)，確認(rèn)其性能滿足設(shè)計(jì)要求。2) 在底座施工時(shí)，主要以亭中心線為基準(zhǔn)，對設(shè)備基礎(chǔ)具體位置進(jìn)行確認(rèn)，確保各車道設(shè)備位置在同一條直線上，并固定好設(shè)備底座。3) 在天棚燈安裝時(shí)，保證燈在車道中心線上面。并加強(qiáng)底板固定，確保支架端正，在不同方向采用垂直靠尺進(jìn)行測量，確保所有燈的垂直度。

3.3.5 UPS裝置安裝

1) 對于UPS裝置，在安裝時(shí)，應(yīng)滿足以下幾個(gè)條件：一中溫度控制在20—30℃，濕度控制在20%—80%；保證空調(diào)照明配備完整，室內(nèi)水管無滲漏現(xiàn)象。2) 在設(shè)備檢查時(shí)，應(yīng)做好各個(gè)規(guī)格型號(hào)、數(shù)量的檢查，保證外觀完整，減少損傷，同時(shí)應(yīng)采用進(jìn)口設(shè)備，嚴(yán)格檢查設(shè)備，確保外包裝完好，并做好防潮措施。3) 在柜體安裝時(shí)，應(yīng)先采用人力方式進(jìn)行搬運(yùn)，在搬運(yùn)時(shí)，防止柜體損傷，因?yàn)楣耋w較重，應(yīng)加強(qiáng)人員的配合，柜體接地電阻不大于1歐姆。在導(dǎo)線連接時(shí)，應(yīng)采用軟電纜進(jìn)行連接，連接完畢以后，禁止使裝置受力。4) 在電池柜安裝時(shí)，應(yīng)做好以下幾方面的檢查：一是對蓄電池間的連接極性進(jìn)行檢查，看是否牢固，絕緣電阻、輸出電壓、電流是否滿足安裝要求，裝設(shè)完畢以后應(yīng)將周圍環(huán)境清潔干凈。

4 結(jié)語

高速公路的機(jī)電工程安裝質(zhì)量水平的高低將會(huì)影響整個(gè)高速公路的質(zhì)量、安全和效益，因此做好機(jī)電工程安裝工藝，提升質(zhì)量檢測水平，對于促進(jìn)我國高速公路的發(fā)展是具有明顯意義。本文以河源惠州東莞高速公路紫金至惠州惠陽段為例，著重就高速公路機(jī)電工程施工過程中關(guān)鍵技術(shù)措施進(jìn)行了深入地分析，為類似的工程施工提供參考。