建筑電氣工程質量的保障體系研究

建筑電氣工程質量的保障體系研究第 1 章 緒論1.1 課題背景及意義近年來，國民經濟的持續(xù)發(fā)展，給建筑業(yè)的發(fā)展帶來了勃勃生機，但同時也出現(xiàn)了一些新的問題，給人們的生活帶來許多不便。部分工程不按程序辦事，私雇資質等級不符合要求的設計人員及施工單位設計或承包工程。由于設計和施工人員技術水平有限，致使一些安裝工程達不到規(guī)定指標的要求。因此，只有做好建筑電氣安裝施工各環(huán)節(jié)的質量監(jiān)督工作才能確保建筑電氣工程的質量。建筑工程是基本建設的主體，設計文件是工程建設的主要依據，施工質量是決定工程質量的首要環(huán)節(jié)。我國工程質量事故統(tǒng)計資料顯示，由設計原因導致的工程質量事故占40.1；工程施工原因引起的占 29.3；其它原因（如設備材料質量問題等）引起的占30.6?？梢妼こ藤|量控制的關鍵在于設計質量控制。電氣工程也不例外。隨著電氣智能化技術的迅速發(fā)展，電氣工程的地位和作用越來越重要，直接關系到整個工程的質量、工期、投資和預期效果，同時涉及到的專業(yè)及領域也將會越來越多，技術更新的速度也會大幅度的加快而且更加復雜化。因此，建筑電氣工程質量保障體系的研究對于整個建筑工程質量體系也是異常重要的一個環(huán)節(jié)。隨著社會經濟的發(fā)展和安裝技術的進步，現(xiàn)代安裝產品的施工生產已經成為多人員、多工種、多專業(yè)、多設備、高技術、現(xiàn)代化的綜合而復雜的系統(tǒng)工程。要保障建筑電氣工程的質量就必須應用科學方法進行管理，統(tǒng)籌安排施工過程，多角度、全方位地圍繞電氣工程質量做好準備和輔助工作。1.2 建筑電氣工程的基本組成系統(tǒng)建筑電氣一般是從市電網取得 10kv 高壓電源，然后用變壓器將 10kv 高壓變換為220/380V 的三相四線制低壓電源，再分配到各個用電負載。取得電源稱為供電，將電源分配至用電負載稱為配電。從取得電源到用電負載之間的線路，加上線路中間的各種分支，控制及保護裝置，即組成建筑電氣系統(tǒng)，也可稱為建筑供配電系統(tǒng)。從電力系統(tǒng)的角度來看，建筑供電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中的一個用戶；從建筑物內用電設備的角度來看，建筑供電系統(tǒng)是它們的電源。在建筑電氣的設計中，供電系統(tǒng)設計是一個重要的環(huán)節(jié)，直接關系到整個建筑電氣系統(tǒng)的可靠和用電的安全。簡單來說，建筑電氣系統(tǒng)的主要任務是從電力網引入電源，再合理地分配給各用電設備使用。用電量較小的建筑，可直接從市電低壓電網或從臨近建筑的變電所引入220/380V 的三相四線制低壓電源。用電量較大的建筑和建筑群需從電力網引入三相三線制的高壓電源（一般為 10KV），經變電所（10KV）變換為 220/380V 的三相四線制低壓電源，再用導線分配至各建筑或各用電設備使用。高層建筑或大型建筑需要不止一個變電所，通常把從電力網引入的 10KV 高壓電源通過配電所分配至不同地方的變電所，再變換為低壓，分配給建筑內的各用電設備使用。對超高層建筑則需從電力網引入 35KV 的高壓電源，通過變電站降為 10KV，在分配至不同地方的變電所降為低壓后給用電設備供電。建筑電氣工程按照建筑物類別可分為工業(yè)電氣安裝工程和民用電氣工程。工業(yè)電氣工程主要以輸變配電工程，高、低壓動力和電熱及其控制系統(tǒng)為主，負荷大、控制保護系統(tǒng)復雜。通常情況下，它是配合微機自動控制和自動化儀表使用，從而達到生產工藝所要求的自動控制及檢測，由于安裝調試技術難度比較大，因此工程造價較高。而民用電氣工程主要是以照明為主，并且配以相應的設備和動力，其優(yōu)點主要是電流小，控制簡單。由于目前民用電氣工程隨著高層建筑、商業(yè)中心和寫字樓等自動化、信息化方面要求的提高且應用日益廣泛，控制系統(tǒng)日益復雜化，施工難度也在不斷增加。本文將著重對民用建筑電氣工程質量保障體系進行研究，而對工業(yè)電氣工程不與探究。在建筑電氣系統(tǒng)中通常把傳播信號、進行信息交換的電能統(tǒng)稱為建筑弱電系統(tǒng)（電壓等級通常為 24V 及以下）。所謂弱電，是針對建筑物電氣的動力照明而言的。強電系統(tǒng)可以把電能引入建筑物，經過用電設備轉換為機械能、熱能和光能；而弱電系統(tǒng)則完成建筑物內部和內部及內部和外部間的信息傳遞與交換。建筑弱電是建筑電氣的重要組成部分。由于弱電系統(tǒng)的引入，使建筑物的服務功能大大擴展，增加了建筑物與外界的信息交換能力，提高了建筑物的標準。所以總體來說建筑電氣工程從等級上一般分為：強電工程和弱電工程。強弱電系統(tǒng)工程又分別包含自己的內容和形式：1、 建筑強電工程 建筑照明工程 建筑電氣動力工程 建筑電氣控制工程 建筑電氣防雷接地工程2、 建筑弱電工程 電纜電視系統(tǒng) 綜合布線系統(tǒng) 建筑電話通信系統(tǒng) 建筑電氣消防系統(tǒng) 保安系統(tǒng)1.3 建筑電氣工程的基本發(fā)展過程建筑電氣工程的發(fā)展，是隨著建筑工程的發(fā)展，電氣科技的發(fā)展而同步的。尤其是隨著信息技術的發(fā)展，如計算機技術、控制技術、數字技術、顯示技術、網絡技術以及現(xiàn)代通信技術的發(fā)展，使建筑電氣技術實現(xiàn)了飛躍性發(fā)展。自改革開放以來，與國際上進行廣泛的技術交流，國際上許多先進的新產品、新技術不斷進入中國建筑市場，使建筑電氣行業(yè)邁出了新的一步。70 年代末，建筑行業(yè)是我國大的支柱產業(yè)之一，建筑電氣專業(yè)處于無標準規(guī)范、無科技期刊、無專業(yè)學會、無科研機構、無情報交流的狀態(tài)，這與國家經濟發(fā)展是很不相稱的。建筑電氣專業(yè)存在的上述問題不解決，勢必要拖建筑行業(yè)的后腿。經過短短幾年時間，這一情況得到了巨大的改觀。大專院校先后在電氣自動化專業(yè)開設與建筑電氣有關的基礎課程；成立了中國建筑學會建筑電氣學術委員會、全國建筑電氣設計技術協(xié)作及情報交流網、出版發(fā)行建筑電氣雜志，部標建筑電氣設計技術規(guī)程也于 83 年頒布。為建筑電氣專業(yè)設計今后的發(fā)展打下了堅實的基礎，成為推動建筑行業(yè)同步發(fā)展的動力。各省市也在此基礎上陸續(xù)成立了相應的學術機構，為本地區(qū)的建筑電氣發(fā)展和進步積極努力，通過介紹、交流建筑電氣設計中的新技術，達到了培養(yǎng)在職廣大技術人員業(yè)務提高的一條卓有成效的途徑。隨著改革開放的不斷深入，與國際技術交往、合作愈加頻繁，從 70 年代末期的南京金陵飯店首開高層建筑國內外合作設計的先例后，相繼在廣東、深圳、上海、北京等地陸續(xù)建設了一批高層建筑。有的是合作設計，有的則是國內設計單位獨立完成。在此期間，廣大設計單位紛紛感覺到建筑電氣技術的發(fā)展速度之快，是我們閉關自守這么多年所始料不及的。我們可以回顧改革開放初期建筑界的形勢，國家以鄰近港澳的沿海城市作為改革開放的窗口，全國許多省市的建筑設計院則以在沿海特區(qū)開辟分院、公司作為了解新技術的窗口。這種舉措，在當時確實起到了良好的作用，使我們進一步看到了自己的差距，也逐步了解了國外建筑電氣發(fā)展的情況。通過與國外同行的交流，引進新產品、新技術用到建筑中來。促進和加快了我國的建筑電氣技術的進步。經過多年的發(fā)展，隨著基本建設的推進，建筑電氣技術在全國范圍內得到了充分的發(fā)展。尤其是改革開放三十年來，中國經濟以令世界矚目的勢頭持續(xù)高速發(fā)展，使建筑電氣行業(yè)有了長足的進步。在這短短三十多年中，建筑電氣工程的技術和產品發(fā)生了巨大的變化，許多設計的理念也隨之發(fā)生了巨大的變化。例如高壓系統(tǒng)中的高壓開關柜，其最早采用的斷路器為油斷路器，后逐漸發(fā)展到少油斷路器，不僅體積大，而且不防火。所配置的高壓開關柜體積大，還必須獨立設置在自己的隔間內，占用了很大的建筑面積?，F(xiàn)在所采用的真空斷路器和 SF6 斷路器，不僅體積小，而且短路容量也高，柜體尺寸也比原來的柜子小了許多，由于斷路器無任何油，防火性能大大提高，并且可以與其它低壓設備共置一個房間內，既節(jié)省了空間，又方便了管理。低壓斷路器已從過去的體積大、短路容量小發(fā)展到大電流、高分斷能力、體積小、性能穩(wěn)定，使系統(tǒng)更加安全可靠，并給設計帶來了方便。另外在電氣設計中所采用的其他裝置和設備，例如雙電源互相切換的互投開關，也從傳統(tǒng)的產品走向了專業(yè)化的生產，除了滿足常規(guī)的電源切換外，還出現(xiàn)了能滿足電子設備雙電源互投，能在 14 電源周波內互投的產品，大大提高了供電的可靠性和連續(xù)性。隨著建筑智能化技術的深化應用，有些設備和系統(tǒng)的控制，逐漸走向有專業(yè)的控制系統(tǒng)進行監(jiān)控，并向建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)開放其通信協(xié)議，達到系統(tǒng)間的互聯(lián)和互通。例如建筑物的電力自動監(jiān)控系統(tǒng)，采用現(xiàn)場總線技術實現(xiàn)數據采集和處理，集中進行監(jiān)控，達到對變配電系統(tǒng)的遙測、遙調、遙控和遙信，實現(xiàn)變配電所無人值守。系統(tǒng)不斷進行采集和分析，提前給出必要的提示或警告，便與系統(tǒng)的安全運行。電力自動監(jiān)控系統(tǒng)采用計算機技術、數據處理技術、控制技術、傳感技術、通信網絡技術、電力電子技術等，可基本取代傳統(tǒng)的二次回路，具有接線簡單、性能可靠、易于維護等優(yōu)點。與此同時，對建筑物中第二耗能大戶照明系統(tǒng)的節(jié)能控制也開始被普遍重視，專業(yè)的照明控制系統(tǒng)在許多建筑物中被廣泛應用。照明控制方式由單一的定時開關控制向實時感應控制、減光控制方面發(fā)展。此外，場景控制、遙控器控制、現(xiàn)場控制等多種靈活的控制方式，在最大限度地實現(xiàn)節(jié)能的同時，還實現(xiàn)了照明系統(tǒng)的舒適性、功能性和人性化。弱電方面在 70 年代末其主要是語言通信的電話系統(tǒng)和簡單的廣播擴聲系統(tǒng)，進入到 80年代，隨著共用電視天線，火災自動報警系統(tǒng)及建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)的應用，弱電系統(tǒng)的內容越來越多。尤其是進入到 90 年代中期，綜合布線技術在建筑中的應用，弱電系統(tǒng)的設計內容從當初的幾個系統(tǒng)逐漸擴展到十幾個子系統(tǒng)。除此之外 80 年代末編制的建筑設計防火規(guī)范GBJl687；90 年代的民用建筑照明設計標準GBJl3390；民用建筑電氣設計規(guī)范JGJ1692；工業(yè)企業(yè)照明設計標準GB50034-92；高層民用建筑設計防火規(guī)范GB5004595；供配電系統(tǒng)設計規(guī)范GB5005295；l0kV 及以下變電所設計規(guī)范GB5005394；低壓配電設計規(guī)范GB5005495；通用用電設備配電設計規(guī)范GB5005593；建筑物防雷設計規(guī)范GB5005794 等等。為建筑電氣設計提供了可遵循的依據，也為建筑電氣走向規(guī)范化邁出了堅實的一步。1.4 論文的主要內容建筑電氣工程是建筑物的重要組成部分，其專業(yè)性技術要求很強，涉及建設工程的使用安全和使用功能,也有引發(fā)火災事故的可能性。如果工程質量出現(xiàn)問題，達不到質量標準，則將嚴重影響建筑物的使用。本人根據幾年的工作實踐，將工程中常見的一些質量問題做個簡要歸納。本文將從第二章開始對建筑電氣工程質量保障體系進行研究，其內容主要從設計和施工兩個方面對建筑電氣工程中的強弱電系統(tǒng)部分分項工程中影響工程質量的因素進行分析。影響強電系統(tǒng)工程質量因素主要包含設計違背或偏離設計規(guī)范的規(guī)定、 安全性、可信性方面不執(zhí)行設計規(guī)范的現(xiàn)象、施工圖設計深度不夠、相關專業(yè)設計文件銜接不清、與其他專業(yè)在設計上相沖突的問題等一系列因素，以及施工因素對建筑電氣工程質量的影響。弱電系統(tǒng)的工程質量體系從設計和施工來講是相對比較復雜。目前，國家還沒有頒布弱電工程施工驗收規(guī)范和質量評定標準。火災報警與自動滅火系統(tǒng)要請當地公安消防部門驗收合格后方可投入運行；電話通信工程也應注意與當地郵電部門聯(lián)系，因為建筑物內部的通信線路是整個市話網的組成部分，必須征求當地郵電部門意見。電纜電視系統(tǒng)要接入城市有線網，也要和當地廣播電視部門聯(lián)系，工程應按照有關部門的要求進行施工。施工單位還必須具備各種單項弱電工程施工資格，這是弱電工程所具有的特殊性。第 2 章 影響建筑電氣工程質量的設計因素工程設計是基本建設的龍頭，設計文件是工程建設的主要依據，設計質量是決定工程質量的首要環(huán)節(jié)。本人從事建筑電氣工程施工現(xiàn)場管理工作幾年來，在所負責管理項目建設過程中，發(fā)現(xiàn)并處理了大量工程質量問題，多與設計質量問題有關。現(xiàn)結合工作實踐，對影響建筑電氣工程質量的主要的建筑電氣設計問題與對策進行討論。2.1 設計違背或偏離設計規(guī)范的規(guī)定合格的建筑設計應滿足七個質量特性規(guī)定的要求，即功能性、安全性、經濟性、可信性、可實施性、適應性及時間性。設計單位本應將通過了設計評審的合格的設計文件交付施工。而實際上不少交付施工的設計文件都存在缺少或偏離質量特性要求的缺陷。1、民用建筑低壓配電線路截面選擇問題。由于民用建筑用電負荷絕大多數為單相負荷，三相負荷不平衡必然導致中線通過不平衡電流；隨著電腦及各種家用電器設備的發(fā)展與普及，低壓電網高次諧波污染日益加劇，3 次及其奇倍數諧波均構成中性電流。中線過電流并由此引發(fā)電氣火災的現(xiàn)象也日漸增多。為此，相關設計規(guī)范已規(guī)定“三相四線或二相三線的配電線路中，當用電負荷大部分為單相負荷時，其 N 線或 PEN 線截面不宜小于相線截面；以氣體放電燈為主要負荷的回路中，N 線截面不應小于相線截面”，可見，民用建筑配電系統(tǒng)的干線，支干線及支線的導線截面原則上均應選擇 N 或 PEN 線截面與相線截面相同。然而實際施工圖中發(fā)現(xiàn)當前仍有為數不少的民用建筑配電設計中仍沿用 80 年代前曾采用過的作法，選用的 N 或 PEN 線截面仍為相線的 12 甚至 1413.這也是最常見的電氣設計安全問題之一。2、關于變配電所位置的選擇，相關設計規(guī)范都明確提出應考慮“設備吊裝及運輸方便”，這是保證可用性及維修性的基本要求。近年來我們負責施工的不少高層建筑工程項目，其設置在地下層的變配電所及柴油發(fā)電機房的配置多違背了這個要求。比如某高層商住樓地下變配電所及發(fā)電機房，其運輸通路完全被冷水機組及地下水箱阻擋。施工安裝順序只能是先將變、配電設備及發(fā)電組安裝就位后再安裝冷水機組及水箱，而根本未考慮運行之后發(fā)變電設備檢修、更換的運輸問題；又如某高層辦公綜合樓地下變配電所與發(fā)機房，設置在一層某會議廳底部，地下層既未考慮必要的運輸檢修通道，也未設足夠寬度能運進設備的門框。當我們審圖發(fā)現(xiàn)并提出這一問題時，設計單位的解答竟然是：原設計意圖是從一層會議廳處將變配電及發(fā)電設備吊裝就位后再澆筑該廳地板。這種意圖顯然是錯誤的，即使不考慮土建施工可能對已就位的電氣設備造成的損害，大樓投入運行后電氣設備的維修更換運輸是否只得撬開一層會議廳地板來解決呢！須知鋼筋混凝土框架結構建筑的合理使用壽命可達 50 年以上，而變配電設備的使用壽命僅為 20 年左右或更短，定期或故障維修周期就更短了。故電氣設計必須妥善考慮其運輸及維修吊裝通道問題。2.2 安全性、可信性方面不執(zhí)行設計規(guī)范的現(xiàn)象同樣，在我們實際施工過程中在安全性、可信性方面不執(zhí)行設計規(guī)范的現(xiàn)象相當普遍。例如前年我本人負責的市政府大樓前花園廣場（包括廣場綠化庭院照明、草坪照明及廣場中心聲光噴泉）工程項目，設計院提交的施工電氣施工圖存在以下問題：未作電氣保護接地及等電位聯(lián)結設計；錯誤地采用 TN-C 低壓配電系統(tǒng)；噴水池未按規(guī)定選用應有防護等級的電氣設備及電纜。這樣的設計完全違背了規(guī)范規(guī)定的安全性要求，按圖施工必將留下嚴重的安全隱患。前幾年曾在報道中看到過青島市某噴水池曾發(fā)生數人嬉水時被電擊致死的傷亡事故，正是由于設計失誤，水下燈具及潛水泵漏電而又未能及時斷電所致。故我方在施工前審圖時及發(fā)現(xiàn)了上述問題，通過業(yè)主要求設計單位嚴格按設計規(guī)范要求修改了設計。正確的作法是：戶外庭院及噴水池配電應采用局部 TT 系統(tǒng)或 TN-S 系統(tǒng)、并設置漏電保護（動作電流應不大于 30mA），而不允許采用 TN-C 制；應設置完善的接地裝置，噴水池應做等電位聯(lián)結設計，而不能僅靠從大樓內引出的一根 PE 干線接地；潛水泵及水下燈具應采用潛水電纜配電等一系列符合設計規(guī)范中的安全性、可信性方面的要求。2.3 施工圖設計深度不夠目前施工圖設計深度達不到建設部建設工程設計文件編制深度規(guī)定要求的現(xiàn)象相當普遍，主要是設計文件可實施性方面的缺陷，將直接導致施工安裝困難或錯誤。也可能導致可用性的欠缺。由于不按規(guī)定的深度進行必要的計算與標注、也往往造成設計文件本身出現(xiàn)原則錯誤而難于及時發(fā)現(xiàn)，將影響項目建成的使用功能。 1、按深度規(guī)定電力及照明系統(tǒng)圖及相應設備材料表中應詳細標明選用的電氣設備及材料的型號、名稱、規(guī)格參數及數量。改革開改以來，我國電工產品市場異彩紛呈，國內外各種型號規(guī)格的產品琳瑯滿目，國家不可能對各類電氣設備及材料規(guī)定統(tǒng)一的型號。設計標明各種設備材料的型號規(guī)格參數便顯得尤為重要，這是業(yè)主或施工單位進行設備訂貨及采購的依據。然而近年來電氣設計文件中普遍習慣于只在系統(tǒng)圖的設備符號旁標注該設備的型號或廠家產品編號，使設備訂貨無所適從，并往往造成錯誤。比如某項目電氣照明設計，設計者在系統(tǒng)圖斷路器符號旁僅標注了“A063M 20A”，設備表中亦然，而未注明名稱及詳細參數，施工單位理解為 20A 普通斷路器，因找不到該編號的產品而另行采購了另一種斷路器。后在設備材料報驗時經專業(yè)電氣工程師查對，原“A063M”乃是海格公司的一種電磁式漏電斷路器的產品編號，額定電流 20A，額定漏電動作電流值 30mA.可見原設計中這些回路是應設漏電保護的。但因設計標注不清而引起訂貨錯誤。只得重新采購更換。 2、又如許多電氣施工圖中對電纜溝只標注尺寸及走向，對電纜支架及蓋板不作任何規(guī)定，或僅注明“參照 XX 圖集 XX 頁”，實際上國標圖集中對任一種尺寸的電纜溝，其電纜支架及蓋板的作法都提供了多個方案供設計時選擇，設計不選定則施工方難于抉擇，常按最低價方案施工。往往并不能滿足實際需要，甚至可能引起結算糾紛。再如電氣照明圖中按規(guī)定主要房間及場所應標注照度標準值，當然也就要求設計者進行照度計算并按計算進行燈具配置。然而當前民用建筑電氣照明設計中能標注照度標準值并進行照度計算的極為罕見，絕大多數是按房屋開間及功能憑經驗布燈。大多偏離了國家規(guī)定的照度標準，影響使用功能。比如經本人審圖的某學校電氣施工圖，經核算設計達到的照度值實驗室和教室僅為 50701x，不及國家標準（150LX）的一半；某局綜合辦公大樓中辦公室及會議室設計照度僅達 7080LX，計算機房僅達約 100h 左右。也不及國家規(guī)定照度標準值（分別為 150h 及 200k）的一半。2.4 相關專業(yè)設計文件銜接不清相關專業(yè)設計文件銜接不清，不按規(guī)定協(xié)調配合的問題普遍存在，極易導致施工錯誤。例如目前普遍利用建筑物結構鋼筋作為防雷接閃器、引下線及接地與等電位聯(lián)結裝置，按規(guī)定應在電氣施工圖中標出聯(lián)接點、預埋件，說明敷設方式及技術措施（如焊接要求等）；并在土建施工圖中有相關的預埋件詳圖及相關的標注與說明。而實際上多數施工圖僅在電氣圖中有防雷接地圖，且標注與說明相當簡略，土建施工圖中則常無任何相關的說明與標注。這給工程施工都帶來很大困難，若施工單位經驗不足則極易因工種（序）配合不當而造成施工錯漏。最常見的是接地鋼筋網的連接點的錯、漏焊和作為外引接地聯(lián)結點或檢測點預埋件的漏設。尤其是建筑結構轉換層，因柱（墻）內主鋼筋調整、防雷引下線鋼筋錯接錯焊的情況更易發(fā)生。 2.5 與其他專業(yè)在設計上相沖突的問題又如各專業(yè)管道、線路相互碰撞、相互矛盾的問題已成了施工圖中的多發(fā)病，比比皆是，舉不勝舉。我們負責施工的好幾棟大樓的地下層（含地下車庫）施工圖設計，審圖時都發(fā)現(xiàn)：給排水管道及通、排風管道與照明燈具及電氣管道、電纜橋架在同一個標高或位置發(fā)生“打架”現(xiàn)象；多個火災探測器被通風、排煙管道遮擋；只得修改設計后再行施工安裝；再如某住宅小區(qū)由于原設計給排水與電氣專業(yè)未能協(xié)調，工程竣工初驗時才發(fā)現(xiàn)幾乎每套居室內空調器安裝處預留的排水管口及穿墻孔和空調電源插座分別設在外窗兩側的