高速公路机电系统设计与施工的质量控制

李智荣

(忻保高速公路建设管理处，山西忻州 034000)

0 引言

忻州至保德高速公路是《山西省高速公路网规划》中“三纵，十一横，十一环”公路主骨架中的重要组成部分，是山西省中北部地区西通陕、甘、宁，东达京、津、冀的重要战略通道。路线起点接原太高速公路及忻阜高速公路，终点接陕西省界。路线全长约191.45 km。全线设共9处互通立交:秦城枢纽、奇村、静乐、芦芽山、黄道川、岢岚、神舟、曹虎、保德互通;22座隧道，其中1公里以上的长隧道6座。设养护工区3处，服务区4处，隧道管理站3处，收费站8处。

忻保高速公路机电工程按通信、监控、消防、通风几个系统分为17个标段。概算批复金额39 096.212 7万元。按机电工程标段划分，忻保高速公路建设管理处招标选择17家有资质的施工单位进场承建。按机电工程招标文件要求，承包人进场后须提供包括施工图联合设计、机电设备订货、采购、运输、进场、安装、交付、测试、开通、试运行、培训、竣工文件和缺陷责任期等全套服务。本文结合忻保高速公路工程管理经验，就高速公路机电工程的设计与施工做一简要介绍。

1 机电工程联合设计

由于机电工程主要是设备安装和运行调试，在高新技术飞速发展的今天，设计单位在初步设计和施工图设计阶段提供的设备型号还未施工即可能面临淘汰，为保证忻保高速公路运营期间机电设备改造升级的需要和正常运行的要求，承包人进场后进行机电工程联合设计极为重要。

按机电工程招标文件要求，以承包人为主进行联合设计。承包人进场后应按机电工程招标文件的要求，与业主、总监办、设计单位共同进行施工图设计。联合设计程序为:承包人提交联合设计初稿后，报总监办、设计单位和业主进行初审后提交省厅专家组进行会议审核，承包人按专家组意见修改后再报总监办和设计单位复审，审核后报业主审查批准，业主批准的联合设计文件方可做为承包人施工的依据。

按忻保高速公路机电工程招标文件要求，联合设计的时间为2个月，设计内容由承包人和业主双方商定(应包括施工现场调查、系统方案、系统运行、操作流程等硬件和软件的详细设计)。联合设计的地点为忻保高速公路业主所在地。

按忻保高速公路机电工程招标文件要求，业主应派技术人员参加联合设计。联合设计完成后，承包人应提交各系统的8套全套联合设计文件，由业主进行审查。由承包人提交的设计文件一经业主批准即成为正式设计文件，并视为机电工程施工合同文本的一部分。

1.1 联合设计的依据

本工程的设计、制造、安装和开通使用除满足招标文件技术规范的有关规定外，还应满足下列最新版本的机电工程相关标准与规程:

(1)中华人民共和国国家标准

(2)中华人民共和国交通部标准

(3)中华人民共和国信息产业部标准

(4)中华人民共和国原邮电部标准

(5)中华人民共和国公安部消防安全条例

(6)产品生产国的国家标准及相关国际标准

(7)《公路工程质量检验评定标准》(机电工程)(JTG F80/2-2004)

1.2 联合设计的有关要求

(1)承包人负责合同要求的各分系统软、硬件设备的全部设计工作，并保证在本高速公路现场环境条件下能正常使用。

(2)承包人对其提供的图纸及资料中的任何偏差、错误及遗漏负责。如果这些偏差、错误、遗漏是由于业主提交给承包人的不正确图纸或不精确的资料产生的，那么，承包人有责任在业主提供了更正的图纸或资料后修改其设计。

(3)承包人设计应充分考虑与忻州高速公路片区中心的衔接问题，特别是收费、通信、监控三大机电系统与原系统软硬件的兼容性，保证本工程顺利的接入现有的系统，承包人在报价中需要充分考虑这部分费用。

(4)承包人设计中必须严格按投标文件中的品牌和型号进行采购，一律不得更改，除非得到监理和业主的书面批准。

(5)承包人在设计中应充分考虑设备升级换代的因素，避免选择可能被停产设备。在合同执行过程中，如确实发生设备停产，应出具设备厂家或授权代理商的证明文件，替换设备原则上应采用同一厂家的升级产品，关键指标必须高于停产产品。替换后设备的单价将根据市场价格水平进行调整，但不许突破原合同中的单价。

(6)忻保高速公路机电工程各系统都有防雷接地系统的施工工程，防雷接地工程的施工及验收应按GB50057-94《建筑物防雷设计规范》、中国气象局8号令《防雷减灾管理办法》、中国气象局第10号令《防雷工程专业资质管理办法》、中国气象局第11号令《防雷装置设计审核和竣工验收规定》、JTG F80/2-2004《公路工程质量检验评定标准》、山西省防雷减灾办公室文件雷办发［2005］15号《关于下发《防雷产品登记备案管理暂行办法》的通知》等相关国内及地方法规执行。

(7)承包人各方应负责为所承担的接口工程提供设计、材料、设备和劳力，并积极地与其他承包人合作，以保证接口工程的顺利开通。

(8)联合设计期间承包人应跟踪土建单位施工进度，须派人参加相应管道工程的验收。并派员对机电工程预留预埋情况进行检查，对通信等管线进行试通，及时向业主反馈情况。在管道工程验收通过后不得以管道工程质量不合格为由向业主索赔，并应免费完善相关部分。

2 机电设备采购和施工

承包人必须严格按批准的联合设计文件中的品牌和型号进行采购，一律不得更改，除非得到监理和业主的书面批准。在合同执行过程中，如发生设备停产，应出具设备厂家或授权代理商的证明文件，替换设备原则上应采用同一厂家的升级产品，关键指标必须不低于停产产品。替换后设备的单价将根据市场价格水平进行调整，但不许突破原合同中的单价。如果在实施过程中发生变化且变化较大的设备，可在实施过程中由业主另行确定采购方式。

为保证机电工程施工顺利进行，承包人应根据工程进度情况及时提交详细施工图设计、总体布置图、计算书、施工工艺、说明书等供业主或监理工程师审批。承包人应在工程进度计划表中列出图纸清单、计算书、建议书、文件和资料的提交日期。同时预留出审查这些文件和修改、变更这些文件的时间。

3 机电设备质量检测

3.1 工厂测试

3.1.1 业主和机电项目驻地监理组将派代表参加部分设备的工厂测试，承包人应尽可能把有关工厂测试项目安排在一起。对于业主和机电项目驻地监理组参加测试的设备，只有当全部测试令人满意地完成并得到批准后，设备才能交付运输。业主和监理工程师派员参加以下常规试验:

(1)检验、校准用于试验的设备和仪器。

(2)确定试验的设备和仪器的装配与指定的标准或者试验程序一致。

(3)读数记录和整理试验结果。

(4)承包人提供的例行试验证书。

(5)在常规试验期间应进行观察，是否有违反试验规程的现象。

3.1.2 设备检验

在工厂制造期间，业主和监理工程师代表，可随时根据需要检验承包人提供的材料、产品部件。在设备装运前，检验工作将包括以下的直观检验:设备的尺寸、设备与材料的外观、包装方法、配套交付的组件和附件。

(1)常规检测

设备或组件的每个主要项目的试验范围，将与有关标准试验程序一致，特殊的技术说明或试验程序由承包人提出并经业主批准。

(2)日常检测

检查内容包括确认系统的适应性和健全性。同时检查工具、设备规格、测量仪器和类似的装置，以证明其适应性满足预期的目的，并在生产线上进行有规律的检查或校准，以保证其精确度。

(3)工厂验收测试

工厂验收测试将分成以下三种试验。环境测试:包括高低温、振动、湿度、耐久性等例行试验;技术测试:包括单项设备的功能测试等;系统测试:包括分系统、系统的功能和运行测试等。如果业主确认设备与合同不一致，将拒绝验收设备。

3.1.3 其他要求

(1)厂商资格:机电设备、材料供应厂家至少要有3年制造这种设备、材料的经验。

(2)铭牌:各项设备都应附有铭牌，注明厂商名称、产品系列号与型号。

(3)材料与工艺:所有机电设备的同类组件及其零件都应完全可置换。备用件的材料应与原件一致，且应易于装配，装配前如要对新配件进行加工，其加工容许误差可参照说明手册附图的规定;所有转动零件应当在静态和动态下都能保持真正的平衡，在正常运转速度和最大负载下不应产生明显的振动;所有零件的设计都能在最不利的工作条件下承受最大的应力，使用寿命不小于25年;所有零件都应安放在防尘盒内，以免耗损或损坏;应尽量避免相邻使用不同电气性能的金属，如不能避免，其电化电位差不得超过250 mV。如达不到此要求，则其中一种或两种接触面应加电镀;或另外加工，使电位差降低，符合要求;或采用批准的方法使两种金属互相绝缘。

3.1.4 产品质量证明文件

(1)承包人所提供的所有设备、材料，必须提供产品出厂质量检测报告及合格证书。

(2)承包人所提供的通信产品、材料和线缆，必须同时提供该产品在有效期内的信息产业部的入网许可证复印件。

(3)承包人应负责向设备供货商获得上述质量证明文件，所涉及的费用包括在合同总价中。

4 机电设备运输

所有现场交付的设备应有良好的包装和防护措施，以免因搬运、不良气候条件和其它不利影响而受损害。在运输途中或在工地上受损的设备，监理工程师有权予以拒绝并要求承包人予以更换，业主不负担因此而带来的额外费用，也不考虑因此而延长的工期。

按本合同要求安装的设备，承包人在现场交货并检查时要有监理工程师在场。设备开箱时，如有必要，承包人应在监理工程师的监督下对设备进行加电测试以确认在运输过程中无损伤，承包人应对在检查中所提到的损坏和缺点进行修正。

5 安全保证措施

承包人除采取其他措施满足合同条款的要求外，还应明确安全负责人，以负责工程现场安全措施的实施。现场安装的工作人员应戴安全头盔，高空作业时还须携带安全带，业主认为有必要时，还应戴护眼、耳罩和安全带等。

5.1 一般安全措施

在施工安装期间，承包人应按合同要求尽早提供和使用进入工地的平台，通道等设备，如果办不到的话，承包人应提供临时设施。

5.2 消防安全措施

承包人应严格遵守本规范和业主规定的消防规程和其他要求。在有潜在危险的地方应放置便携式灭火装置;当施工现场发生紧急情况时，假定消防部门已对现场进行控制，那么，承包人的一切工作应服从消防部门指挥，直到消防部门解除紧急状态为止;如果业主认为使用的裸露照明装置可能引起火灾，那么承包人应按业主的要求增加预防措施和灭火设备。承包人对本条的响应并不能解除他对合同所承担的责任。

5.3 测试中的机电设备

在测试机电产品的地方或业主批准使用机电产品的地方，承包人和他的驻地代表应创造一切条件满足关于机电设备与周围和现场工作人员安全方面的规程和要求。

6 机电设备的安装和完工测试

6.1 联合设计文件经批准后，才能进行相关设备的安装工作。承包人不得在现场安装未经工厂测试或业主批准的任何设备。承包人应事先检查所有工作通道、门、房间的尺寸，以保证设备能顺利安装在正确的位置上。所有机电设备的安装均采用下走线方式。外场设备基础的地脚螺栓应用砂浆覆盖抹平，防腐防盗。

6.2 自检测试

设备安装完后，承包人应根据《公路工程质量检验评定标准》(机电工程)(JTG F80/2-2004)对系统和设备进行自检测试，测试内容包括:单项设备通电测试;单项设备功能测试;分系统功能测试;系统功能测试;系统运行测试;通信、收费系统联网测试。着重检查以下工作细节:

(1)所有设备、光缆、电缆布线和配电安全、可靠。

(2)所有联锁装置、绝缘体、门、盖板安装适当和可以调整。

(3)所有外露的金属部分应根据IEC的有关规程和要求进行接地。安全接地和工作接地点应符合设备生产厂家的要求。

(4)所有的光、电缆芯及端子应适当装配、固定、支撑并要有不同的颜色用以正确识别。

(5)所有电源的相线和中性线及公共连接要正确，电压、频率符合工作要求。所有电源要加保险或其它保护，使得在故障情况下能安全自动断开。

(6)所有保护盖要合适。提示和标签要正确，并安装在适当的位置。机壳和机箱的内外都要干净无杂物。

(7)蓄电池要安装连接正确，并保证有良好的通风。充电器要能正常工作。如果采用可控硅充电设备，不能对机电设备产生干扰。电缆和设备的绝缘电阻要大于IEC规定要求。所有用于故障指示和报警的电子回路应工作正常。

(8)所有设备和系统的性能指标要选用适当的仪器、方法进行测试，测试结果令人满意并经由业主同意。

(9)所有源程序、自动编程器、程序调试工具、系统接口要保证该程序适用于系统。

6.3 测试应在待测设备确已安装稳妥并已调整完毕后进行。如果工程允许，测试可以分阶段进行。在所有设备安装完毕后，应进行操作运行状态下的最后总测试，以表明分阶段测试对前期工程的性能无影响。如果设备中的任一部件未能通过上述测试，当故障排除后，承包人应重新测试。在安装过程中应对电缆的绝缘阻值(包括线间绝缘、对地绝缘、环阻和不平衡电阻)进行检查和记录。整个测试工作完成后，承包人应提交自检测试报告供业主批准。

7 试运行和验收

7.1 试运行

系统调试完成，待交工验收完成后方可进入试运行阶段。试运行时间为连续三个月，如果由于承包人的原因系统在三个月内达不到规范指标要求，则应在修复之后由双方重新确定再一次连续试运行开始日期。

在试运行期间，承包人应修正、纠正或更换不符合本规范的任何设备。所有在试运行期间设备发生的修改和软件变化都应在试运行结束后写入操作和维修手册中。

7.2 施工记录

承包人应保存和管理好工程进度记录，这些资料包括对工程进度的评估和进行工程质量评定所必需的材料及施工机械与设备资源情况。在工程完工时，这些记录连同竣工图一起接受业主的审批。

7.3 验收

经业主组织的交工验收合格后，系统即进入试运行和缺陷责任期运行。

8 总结

高速公路的机电工程是一个复杂的系统工程，需要多方面的专业技术人员通力合作。其设计方案和工程质量直接关系到高速公路的运营及维护。只有更好地控制设计与施工质量，实现高速公路优质服务，取得更大的社会效益和经济效益。