公路機電工程質量控制關鍵要素研究

徐 穩 張彩紅

廣西計算中心有限責任公司 廣西 南寧 530028

引言

公路建設中,機電工程僅僅為附屬設施,并未得到管理部門的關注。據統計,機電工程投資在整個公路項目投資中的比重僅1%～2%。然而,機電工程系統涉及多個不同專業和類別,其質量控制效率相對偏低,很難對工程施工的各個環節進行管理。后期,還可能降低工程的運營效果。機電工程涵蓋了預埋、收費土建等多個不同的子工程,除管道工程外,剩余子工程在開工時間上相對來說較晚。同時,項目工期長,以3～5個月為主。因此,機電工程想要加強施工質量控制,其難度十分大。在施工階段,除了配合機電子工程外,還應當主動和消防、路面還有電氣等多個工程保持協同,以確保公路的如期竣工。

1 高速公路機電工程特點

就公路機電工程而言,其施工呈現較高的專業性和技術性等特征,工期短,作為公路建設的最末工程,土建項目竣工后,才會輪到機電工程。不論何種機電工程均有自身的某些特點,高速公路機電工程也不例外。概括而言,有如下三點。

(1)技術集成度高。在高速公路上,除自動化控制、電子技術外,機電工程還需要使用電路、通信、計算機及機械工程技術。唯有集成各種技術,才能保證系統的健康運行。

(2)機電工程波及面廣。在高速公路的很多沿線上,收費站、地段或是隧道橋梁均會分布機電工程,以實時地接收和傳遞路況信息。另外,機電工程除了涉及到運輸部門外,同時也和電信、環衛、電力、消防還有防雷等諸多部門相關。唯有多部門協同合作,系統才能處于長效、安全的運行狀態。

(3)機電設備易出故障、更新快。在高速公路上,全線各個地方都會設置和安裝機電設備。受開放環境的限制,設備也可能會陷入故障,再加上技術含量和靈敏度相對偏高,在惡劣環境下可能會無法正常工作。

2 公路機電工程的組成

2.1 收費系統

公路機電工程中,收費系統涵蓋了4個獨立的模塊:電視監控系統、緊急報警輔助、有線實時對講以及計算機技術管理模塊?；诙嘣芾淼慕嵌?機電改造項目在定價軟件系統上也有3個不同的等級:一是收費中心、二是收費標準站、三是雙向收費車道。這3個系統級別,在建設方面也有較大的出入,對按次數計費或是管理級別均有一定的影響。所以,公共收費系統中里面的等級劃分有助于提高公路收費標準的總體效率,發揮出機電工程最大的功能和效果。

2.2 監控系統

監控系統涵蓋了3個不同的功能模塊:采集系統、后續處理以及發布功能模塊。本系統中,天氣檢測、視頻監控設備(其中涵蓋車輛檢測設備)均被劃入到采集模塊,是一種硬件技術。而后續處理模塊涉及到多個不同的硬件部分,如通信網絡、電視監控設備。發布功能模塊指的是內容數據顯示板、信息導航系統。唯有上述3個系統模塊做到強強聯合,才能提高公路交通總體上的管理水平。

2.3 通信系統

通信系統是機電工程施工質量控制的關鍵。對通信系統進行建設時,應當全面協調移動、數字以及光纖通信等多個板塊,使公路運營中的路況信息得到實時傳輸。借助各子系統,通信系統也可以對信息進行共享和傳遞,為公路運營提供強大的技術支撐,提高運輸信息的精準性。由此可見,機電施工質量控制中,應當將通信系統當作頭等重要的任務,妥善處理收費、通信、監控系統三者的關系。在不影響機電施工質量的前提下,健全公路技術管理體系,提升道路的通行水平和效率。

2.4 照明系統

根據《公路隧道通風照明設計規范》(JTJ 026.1-1999)的相關要求,長度在100米以上的隧道均需設置照明設施。結合視覺適應的相關要求,隧道照明分成兩種不同的工況,一是白天照明(洞外),二是夜晚照明(洞內)。洞內照明涵蓋了入口段、過渡段、出口段以及應急照明;而洞外照明涵蓋了引道、接近段減光照明?？紤]到隧道建筑物原本就比較特殊,白天照明相比夜晚要繁瑣得多。設計時,應考慮行車速度、交通量等諸多不同的因素。針對現場工況依次計算分段照度及其亮度,利用洞口外、洞內照度儀可以采集相關數據,由照明控制計算機(PLC)智能地調節。在滿足照明需求的基礎上,促進節能。

3 公路機電質量管控的要素分析

3.1 人員

人是工程直接的建設者,也是推動性因素。但是,因為施工隊伍不完整,未做足前期準備,未能提前對進場前已有的問題、阻礙進行評估。私下進場,必定會影響工程后期的質量。加之人員水平不高,現場管理不到位,未能對隱蔽工程或是預埋等分部工程進行嚴格檢測,也沒做好工序驗收。鑒于人的主觀能動性極強,故應有一套系統完善、科學有效的規章制度來規范人員的行為,通過標準來量化工作內容,提高工作效率,增加管理的有效性。

3.2 技術、方法

伴隨公路信息化項目的持續增加,公路沿線也陸續新增LED屏、攝像機、流量監測設施還有氣象監測儀等。除機電設備外,收費廣場還應當增設稱重、分離光柵、ETC路測單元RSU、自動發卡、車型識別以及牌照識別設備等。由此說明,機電工程實質上是多款機電設備的疊加堆砌,并未統一規劃,缺乏規范、可行性較高的施工工藝,其質量控制也就淪為空談。

3.3 設備選型

設備、原材料是工程質量的基礎,技術、方法是工程質量的靈魂,兩者缺一不可,足見設備、原材料的重要性。原材、設備是實體的構成部分,是基石。因此加強原材、設備的管控是非常必要的,必須滿足設計文件,與檢測指標必須相符,嚴格執行進場驗收程序,不放過任何一個細小的環節。

3.3.1 設備選型不當 一些流量高的收費站,單臺欄桿機一年下來的使用頻率或將高于200萬次。換句話說,用1年就要立即更換。該情況下,缺陷責任期尚未完全終止,難以適應機電工程5-6年的壽命之需求。顯然,這種設備在參數選擇上還很死板。若將技術參數設定為1000萬次,其設備必定為行業中的主流產品,其性價比相對較高。對機電工程設備進行選型時,對平均無故障、修復時間都有確切的說明。若不然,一旦關鍵設備真的出現故障,整個系統也會面臨崩潰。

3.3.2 變更控制不嚴 在機電工程中,設備費用的占比約為80%。若變更不及時,變更設備基本的技術參數也會低于設計標準,必將誘發嚴重的質量隱患。工程變更,受多主體和因素的限制。有些是設計方面,有些是甲方甚至業主自行提出。當然,還有些是承包方主動提出。為控制和減少工程的惡意變更,我們需要遵從如下原則:

a.以合同單價清單為參考。如果合同中存在適用或是類似的項目,則按綜合單價進行科學地計量。

b.合同中未提到適用或相同的項目,則承包方應當給出變更價格,并提交給監理工程師進行審核,經建設方、承包方商討一致后才能允許變更。

3.4 施工階段的質量風險因素

3.4.1 技術風險

技術風險指的是在機電系統進場前,土建單位需要做好路面下的各項工程,如通信管道、人手孔(井)、基礎設施。這些隱蔽工程,待工序移交后,其質量沒有辦法查看。若是前期為做好旁站監理或是工序驗收等工作,埋下質量隱患,對系統后期的質量控制均會有極大的損失。

3.4.2 財務風險

對機電施工項目來說,財務風險是因為項目在投標、施工或是交付階段,由于企業自身或不可控外因的影響,降低項目的財務收益,最終令施工項目無法按期進行交付,甚至失敗。

3.4.3 制度風險

和管理規章掛鉤的風險,如施工界面模糊不清、變更管理不到位,制度設計、執行以及修改不當引起。如制度簽訂不科學,沒有很高的時效性和可行性,有些機制無力支撐。

3.5 缺陷責任期階段質量控制風險因素

缺陷責任期,即承包人根據合同規定和相關要求,自覺履行缺陷修復的職責和義務。同時,發包人還應該針對質量保證金留出一定的期限,以竣工日期為起點開始計算。實踐中,不少高速公路機電工程,其缺陷責任期以24個月為主。缺陷修復義務,指的是在缺陷責任期內,有工程質量違反強制性標準或是合同約定的情況。在責任期內,因承包人所致的缺陷,其維修責任應該是由承包人來承擔,包括期間的鑒定還有維修費用。假設承包人不愿意維修更不想支付這部分費用,那么發包人完全有權限按照合同約定和相關說明,扣除承包人的保留金,由其來承擔相應的違約責任。另外,承包人負責維修同時支付各項費用后,其對工程項目的一般損失仍舊要承擔起法定的賠償責任。所以,進入缺陷責任期后,機電工程很少會有惡性的質量事故。一旦有個別存在質量缺陷,僅需立即進行處置,即可當場解決,對工程后評估幾乎沒有影響。發現質量缺陷后,若合同條款中已有具體的說明,僅需監督施工單位按合同要求來承擔修復的責任即可。通常,不易埋下質量隱患,更不令質量控制完全失敗。

3.6 氣候條件

3.6.1 對通信、控制電纜的影響

強大的紫外線,很多時候也會損害通信、控制電纜。當光纖敷設距離長,很少能夠一次性完成敷設。該情況下,需要使用帆布覆蓋路面上的線盤和裸露部分,防止陽光暴曬。敷設時,還要分析光纜承受的拉力,避免暴曬削弱機械強度等相關指標。

3.6.2 對設備的影響

風沙天路面有很多的灰塵,公路沿線安裝的設備大多處于塵埃中。在風沙天,空氣中摻雜大量的灰塵。高壓試驗時,可能引起空氣擊穿。除此之外,電氣試驗設備是一種精密設備,落入沙塵后勢必會降低設備精度。嚴重時,還可能損壞整個實驗設備。因此,風沙天不建議進行室外試驗。

3.6.3 風沙、低溫對人員的影響

同時,風沙也會影響人員作業。對人的影響體現在:呼吸急促、能見度低、情緒低落等。所以,建議作業人員自己備齊必要的防風勞保用品,每天都要勤于洗澡(衣物),準備必要的降溫和防暑藥。確保身體健康的措施:補充營養、改善居住環境,控制飲食、飲水衛生,勤于保健(視力保護、鼻腔和咽部衛生、做好日曬、避免中暑)。

3.6.4 對施工機械的影響

對機械的影響,涵蓋了如下幾點:影響行車視線、側翻、滑動,機車部件中填滿大量的積沙、輪胎損耗大、故障頻發、壽命縮短等。所以,施工機械也要反復地修理,增加相應的費用,此外還有頻繁地更換潤滑油品牌,增加擦拭次數、臺班油耗大等。

4 公路機電工程施工技術要點

4.1 施工準備

對就公路機電工程進行施工前,相關人員應當做足前期的準備。特別是施工單位,要仔細對施工圖紙進行會審,編制科學的施工組織方案。結合施工中潛在的重難點部位,對各部門和相關人員做好技術交底。施工單位應當認真勘察電路線纜平面位置及其線路走向,并在施工圖紙中進行清晰地標注。提前準備好施工材料、機械設備,確保設備性能可靠,材料規格和質量都要滿足行業的施工規范。

4.2 明線和暗線布置以及防雷接地

對工程底板、結構進行施工時,機電人員應當主動和土建施工人員進行交流,確保各個孔洞預埋處均是合理的。如剪力墻或是線槽,管線預埋還應當以專業管線圖為依據進行布置。如今,國內不少建筑電力管線均是敷設于墻壁內,樓板綁扎完鋼筋網后才能開始。當線盒尺寸及其位置固定下來后,禁止擅自再做修改。因此,墻壁砌體時,對終端線盒進行精準定位是關鍵,要滿足行業的設計規范和要求。明線線槽或是橋架安全鉗,應當科學地制作放線支架。一般情況下,僅需在墻體上裝載一個線管支架即可。而線槽則應當借助角架支架進行安裝。不論母線還是橋架都要選擇專門的支架,橋架安裝要保持絕對的橫平豎直。同時,彎頭位置要盡量地平緩,分層安裝時建議選擇組合架橋。另外,電氣管線也要集中、綜合分布,管卡固定點需分配到均衡的位點上,并將線管彎曲半徑控制于合適的范圍。保護管口,最好選擇喇叭形狀。施工中,管口邊緣必須是光滑的。將電纜穿越至線管后,應當選擇合適的防火材料對管口進行完全密封。各等級的導線在回路上也會有不同的電壓,敷設時切勿盲目套用同樣類型和規格的線管。

4.3 配電箱施工技術

對公路機電工程而言,配電箱的功能和作用十分突出,其安裝施工也很關鍵。安裝前,相關人員應當了解配電箱的基本參數,如標高、箱盒坐標。安裝操作中,使用鋼筋套圈來對箱盒進行焊接,使其固定在某個預定處。為了防止箱盒在焊接時隨意地移動,箱內需要放置適度重量的支撐物。為避免管線內外壁發生銹蝕,影響配電箱的運行安全,我們在安裝時還應當選擇合適的防腐蝕措施,對于生銹進行規范地處理。對配電箱進行安裝后,應當仔細查看箱體線路,保證線路的順暢連接,避免各種不良現象,如斷路或是短路。電線管彎曲半徑,應當要比管子外徑更高,彎曲位置最好選擇電線管彎曲機進行處理。另外,彎曲位置應當保持相對的平滑,避免留下凹痕。

4.4 安裝弱電功能系統

公路機電工程中,弱電功能系統也是比較關鍵的組成要素。因此,施工中也要靈活地使用施工技術。弱電功能系統涵蓋了內部通信、監控系統在內,對弱電功能系統進行安裝時,應考慮本系統的實際情況,選擇合適的施工技術。在安裝前,應仔細查看全部的機械和設備,確保連接的可靠性。連接完畢后,應當對整個弱點功能系統進行調試,使其安裝步驟完全滿足行業的規范和相關要求。

4.5 其他施工技術

就公路機電工程而言,施工前需要結合高壓、供電系統做好前期的準備,確保工程材料、機械設備還有圖紙的貫徹到位,以便對底板結構進行預處理。在本部分,預處理工作涵蓋了諸多不同的板塊和環節,如剪力墻,孔洞處理。為防止機電安裝中損壞淺表,在預埋完畢的線管樓板位置需要做出醒目的標記。

5 提高公路機電工程質量控制水平的措施

5.1 高度重視聯合設計

某公路機電工程中,其總體目標在于使用行業領先、技術含量高的設備產品,為公路管理部門提供功能齊全、可靠性較高的機電系統,為出行者提供安全、舒適的行車環境,確保安全、工期和質量目標的如期達成。所以,高速公路參建單位和技術人員,也要做好前期的各項準備工作,如會審圖紙、施工調研和設備選型。根據招投標形式,以圖紙文件、技術特性和項目實況為導向,對機電工程進行規范地施工。這其中,包括收費、監控、照明以及隧道供電等諸多不同的環節。在聯合設計時,應當控制下列3個基本要點:

(1)安排精干技術人員入場,做好聯合設計;施工監理合同簽署完畢后,建管處應當立即督促各單位分配專門的人員進行進場,從事基礎性工作。進場早,意味著聯合設計也會有充足的時間。同時,技術、管理人員也可以加強彼此的配合,提高聯合設計的水平和質量,防止耽誤工程的進度。

(2)編制科學、詳盡的計劃,按照各時間節點下達的任務和目標,進行階段性驗收、考核。各階段應當完成的任務:

一是準備階段。認真對圖紙進行會審,設計單位要組織技術交流,做好現場答疑,同時對施工現場進行調研,對設備和設施進行自檢。

二是方案優化階段。主動與監理或是承包業主等參建主體進行交流和溝通,商議出一套合適的優化方案,完善圖紙,同時對施工中的關鍵設備進行考察。

三是專家評審論證。對于現場的關鍵設備,需要組織評審論證會,由專家負責對聯合設計做出專門的評審。

(3)正確看待設備選型。實際上,聯合設計被認為是對招標文件做出的有效補充、完善或是修改。設備選型和變更,很大程度上會影響工程進度,改變項目質量。為此,主管部門應當分配技術能力高、經驗豐富的工程師來加入聯合設計,要求各單位認真對待,從源頭上減少變更次數。

5.2 重視前期工作,加強施工圖設計

質量控制,即為滿足質量標準和規范運用的作業技術和實施的系列活動。從概念上講,機電工程質量控制的要點在于監測施工過程,但筆者看來,質量形成并未對專業工作界面產生過高的依賴性,缺乏優化的工程設計。等到各專業界面塵埃落定,才想到處理問題和消除隱患。因此,工程質量并未控制到位。高速公路本身的周期較長,機電工程對于橋梁、路基還有隧道這系列主體工程均有很高的依賴性。實質上,機電工程在上述分部工程留出的界面上完成作業。從進場時間上看,機電工程要比土建還有房建晚很多。由于不清楚業主提出的新需求,未注重基礎條件的改變,不熟悉機電施工標準、辦法,也不懂對工程界面進行劃分,施工作業也將難以正常開展,質量管理淪為表面。以某高速公路機電工程為例,在升級改造后,公路部門在系統中新增自動識別車牌照的基本功能,避免換卡逃費。投入使用后,系統白天可以正常工作。但是夜間,拍攝的照片十分模糊,很難識別路上的車牌照。這是由于,之前的收費大棚照明早就老化,其照度標準已很難滿足攝像機在晚間的拍照需求。機電系統設計單位對施工圖進行編制時,也未滲入現場了解大棚照明的情況。相反,單純按地方過去的經驗數據進行設計。為了緩解上述質量缺陷,建設單位有必要發起變更,在收費站島面新增專門的補光燈,促進牌照的精準識別。該種設計不僅擴大了工程建設成本,同時也很難為公眾出行提供優質的服務,顯然是失敗的例子。這就說明,機電工程施工前需做好前期準備,規范項目設計。特別是對施工圖進行設計時,業主應當組織專業聯合設計,合理區分各專業各自的交叉界面,明確責任,切勿走過場、搞形式。

5.3 加強機電設備過程檢測工作

對公路機電工程來說,質量控制的對象在于機電設備和總體的安裝質量。質量檢測涵蓋了3個方面,一是外觀鑒定,二是基本要求,三是實測項目。機電質量檢測,應當貫穿整個施工階段和過程。除外觀、成果檢查外,還應當驗證系統的性能,確保各項參數指標符合行業的設計標準。根據機電工程在近些年統計出來的質量缺陷和潛在隱患,對關鍵項目、設備的性能測試均流于表面,這就給工程企業帶來沉重的損失。過程檢測中,風險點在于:強電端子絕緣電阻相比標準值更低,使設備機殼帶電,現場人員意外觸電。對外場監控設施而言,其安全接地電阻值相對偏高,在雷雨天氣可能會損壞設備。工作接地電阻值設置過高,阻礙系統的安全運行。在閉路監視系統中,上述情形十分普遍。光電纜線路衰減快,傳輸性能不合規,誤碼率高、經常性出現傳輸時延等。若這些問題不立即處理,機電質量控制工作也將功虧一簣。

①監理工程師應當對入場設備進行質量把關,一切設備均需檢驗出廠合格證,加電測試達標后才能投入現場。

②對設備安裝質量進行仔細查驗。針對線纜接頭等對使用有影響的環節,需要加強查驗,尤其設備防雷或是工作接地這系列隱蔽工程,在檢測不達標的情況下,禁止進入下道工序。

③重點對關鍵項目、設備性能進行仔細檢測,提高系統性能。安裝時,應當做好過程檢測,確保性能指標達標后才能開始接下來的工作。

1)外場監控設備:防雷接地阻值≤10Ω,安全接地阻值≤4Ω,計算機網絡接地阻值≤1Ω。安裝期間,需要借助接地電阻測量儀來完成現場測量,保證達標。

2)強電端子絕緣電阻≥50MΩ,應當選擇500V兆歐表進行測量,保證數值達標。

3)就閉路監視系統而言,針對電源干擾、幅頻特性等指標,均需借助專門的視頻測試儀來完成檢測。

4)光纖接頭損耗≤0.2dB,低速誤碼率≤10-8,使用光時域反射儀或是數據傳輸測試儀等專門的儀器來輔助檢測。

5.4 加強機電工程質量管理

高速公路建設中,機電工程是處于最末的環節。所以,其他項目和多種因素都可能會對其進度產生干擾和影響。一是變電所、收費站、隧道還有服務區主體,包括土建施工進度,如通信、機房和電源,包括線纜提供時間等,多因素均可能會對機電施工產生影響。所以,項目管理人員應當主動配合機電、土建單位完成各項工作,就現場實況隨時與建管處負責人進行交流,讓機電施工人員提前入駐工程現場。二是機電工程中有不少設備均為進口,如自動欄桿、分離器還有防雷器件。它們的采購期限長,報關手續復雜,這就可能耽誤進度。所以,開工前應當督促采購部門對設備進行提前、統一采購,尤其部分周期長的設備,更要早作準備,防止耽誤后期的工程進展。

5.5 完善后評價機制,嚴格工程交工驗收程序

對反饋信息進行控制,達到預期的管理目標。實踐中,反饋信息是控制的基礎,構建一套后評價反饋機制,對機電工程有深遠的意義。歷經數年,公路機電工程管理已有初步的成績。根據前文歸結出來的問題,有必要對機電工程做好后評價,這是全生命周期管理的必然需求。上文提到,公路項目通常是由土建工程負責。在實施階段,機電系統工程陷入尷尬的境地,如重視度不高。所以,需要嚴格驗收程序。交工驗收前,需要聘請資質較高的第三方來負責對工程質量進行評定。唯有質量符合《公路工程質量檢驗評定標準 第二冊機電工程》(JTG F80/2-2004)和各項質量要求,才能正式交工。針對檢驗評定中出現的質量缺陷,需要限期進行整改。同時,檢驗評定時也會碰到設計、施工環節考慮不全的情況;某些功能有待優化與完善;考慮到就行業發展或是管理需求,不得不新增其他功能模塊等。上述反饋信息,能夠幫助建設單位更好地從項目設計、施工等流程中做好規劃,健全建設功能、確保安全運行,打造運行可靠的公路機電系統工程。

5.6 加強高速公路機電工程施工隊伍建設

在高速公路工程中,施工隊伍是施工活動最核心的主體。材料消耗、施工進度、安全以及質量,很大程度上決定了機電工程后期的效果。所以,打造優質的施工隊伍成為機電工程質量控制的核心內容。為此,我們需要做好如下幾點:一是管理人員應當注重自身能力和素養建設,掌握機電工程施工的技能和方法,形成大局觀念,加強組織協調,編制科學的施工方案和工作技術,防止施工管理中遭遇嚴重漏洞或是安全隱患。二是組織技術人員參加專門的技能培訓,引導他們掌握公路機電工程最新的施工要求與技術規范,夯實理論基礎,提高個人的操作技能,對施工技術進行質量控制。三是注重人才培養,機電工程管理人員、組織者應注重培養優秀的機電技術人才,加強鍛煉和培訓,打造一直高要求、高素質的施工隊伍。

結束語

綜上,公路機電工程質量管理關系重大。一方面需要過硬的專業施工以及安裝技術的支撐,同時更需要完善的施工管理與質量管理制度加持。正因為此,加強施工技術與質量控制極為關鍵。同時,機電安裝工程具有全面的生成和復雜性功能。必須對員工進行嚴格的監督,執行規范的安裝技術和控制措施,提高機電安裝工程的質量水平。