首件檢驗制在高速公路建設中的應用分析

翟　娜

(四川成渝高速公路股份有限公司，四川　成都　610041)

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首件檢驗制在高速公路建設中的應用分析

翟娜

(四川成渝高速公路股份有限公司，四川成都610041)

摘要：在對外貿易加工、軍工產品生產、飛機制造等標準化程度較高的生產行業中，“首件檢驗制”已得到了廣泛的應用，并取得了良好的質量控制效果。但“首件檢驗制”在高速公路建設中的應用還處于嘗試階段，尚未形成完整的技術體系。文章從理論上對高速公路建設中應用“首件檢驗制”進行論證，對其相應的技術體系和實施步驟進行探討，并結合實例分析了應用效果。

關鍵詞：首件檢驗制；質量控制；高速公路；建設；應用

0引言

隨著我國高速公路的跨越式發展，高速公路建設如火如荼，高速公路建設已進入精細化管理時代。傳統高速公路標準化管理，大多通過樣板工程、示范合同段的標準化建設，對整個高速公路項目起到以點帶面、以線帶面的示范作用。如何從工序層面做到標準化、規范化施工活動，通過預先控制工程質量，防止質量通病，消除實體工程質量隱患，是高速公路建設的關鍵問題。

“首件檢驗制”是預先保證產品生產能力、控制產品生產過程的一種手段，是產品質量控制的一種重要方法[1]。在飛機制造、軍工生產、汽車及精密儀器等標準化程度較高的生產行業中，“首件檢驗制”已得到了廣泛的應用，并取得了良好的質量控制效果。而高速公路建設行業中，雖然目前許多專家已意識到“首件檢驗制”在控制質量方面的重要作用，但“首件檢驗制”在高速公路建設中的應用還處于嘗試階段：缺乏足夠的理論依據；尚未形成完整的技術體系。針對這些問題，本文從理論上對高速公路建設中應用“首件檢驗制”進行論證，并對其相應的實施步驟和技術體系進行探討，最后結合實例對應用效果進行分析。

1“首件檢驗制”介紹

首件：產品首次進行生產或者生產過程發生較大改變(如人員變動、材料變化、設備調整等)后加工的第一或前幾件產品[2]。

首件檢驗制：對“首件”產品進行嚴格的質量檢驗，并根據通過質量檢驗的“首件”產品生產過程，確定生產標準，在后續產品生產中嚴格參照執行。

首件檢驗制目的：首件檢驗制主要是通過對“首件”產品的質量檢驗和生產過程推廣，對產品工序質量進行控制，達到對后續產品質量進行預先控制的目的。它是防止產品出現成批超差、返修、報廢的重要方法之一[1]。

首件檢驗的時機：

(1)產品首次進行生產；

(2)生產過程中設備、材料、工藝、技術工人和設計等有較大變化；

(3)停產后恢復生產。

在上述首件檢驗時機的生產工作，都要嚴格進行首件檢驗。

2理論基礎

構成制造過程的基本單元是工序，因而，工序質量是質量管理中實行質量控制的主要對象，也是企業現場質量保證體系的關鍵[3]。理論上來說，“首件檢驗制”正是通過工序能力、工序控制方法控制工程質量。

2.1工序能力

工序能力是工序在質量上可能達到的最高水平，雖然它與現場實際的能力有差別，但仍具有指導生產和控制質量的重要作用[2]。

工序能力主要受到設備精度、材料性能、操作者的技術水平、工藝方法的特點以及環境變化等五個方面的影響。每一方面由于所存在的偶然性因素都可能使質量特性發生變異或波動，并形成自己的頻率分布在偶然性因素的影響下，這些頻率分布，通常都具有正態分布或近似正態分布的特性，設其標準差為正態分布，各為σ1、σ2、σ3、σ4和σ5。

(1)

設正態分布的平均值為μ，標準差為σ，這個關系可用圖1表式：

圖1　工序能力質量特性分布曲線圖

由圖及正態分布的性質可知，質量特性值x落在μ±3σ范圍內的概率為99.73%，故6σ幾乎包括了質量特性值整個變異范圍[4]。這正代表了該工序能夠達到的質量水平。因此，有充分的理由定義6σ為工序的質量能力。6σ值越大，工序能力越低；反之，6σ越小，工序能力越高。

2.2工序控制

工序控制是生產過程狀態的控制，一般的生產過程狀態指工序加工中的設備、材料、工藝、操作、環境等五大因素所表現的情況和符合生產要求的程度[3]。

當生產過程只有偶然性原因系統起作用時，就稱生產過程進入了統計控制狀態，也就是穩定的生產狀態，生產實踐證明，生產過程處于統計控制狀態下加工出來的產品，其質量特性在很多情況下是服從正態分布規律的。總的來說，表征正態分布的特點主要有兩個參數，一個是平均數μ，一個是平均差σ。根據正態分布的頻率函數[4]

(2)

可知，只要σ和μ保持一定，則正態分布頻率曲線的形狀和位置也就完全確定。也就是說，只要σ和μ一定，對全部產品的質量變異范圍是有充分的認識和把握的。因此，通過保持生產過程的穩定，就能保證整批產品的質量水平。

3高速公路建設中首件檢驗制的實施步驟和技術體系分析

高速公路建設中，一般以分項工程為單位實施首件檢驗制，高速公路建設中的“首件檢驗制”稱為“首件工程檢驗制”更為直觀。對于每個首次施工的分項工程，通過方案報批—實施—評價認可—推廣四個步驟確定生產標準，確保后續批量工程質量，預防和糾正質量隱患，防止大規模質量通病的產生。

高速公路建設首件檢驗制的實施步驟如圖2所示：

本節根據工序控制理論，對高速公路建設首件檢驗制實施步驟的技術支撐進行分析。

3.1方案報批

選定重要的分項工程實施首件檢驗制，對首次施工的分項工程擬定施工組織方案。方案必須在取得業主認可、監理書面批準后方可實施。

首件工程方案中內容一般包括：

圖2　高速公路首件檢驗制的實施步驟圖

(1)設備：施工機具檢驗合格單，首件工程所采用的施工機具與大規模施工所用施工機具相同；

(2)材料：材料檢驗合格單首件工程所采用的材料與大規模施工所用材料相同；

(3)操作：特種作業證書，每一道工序的作業指導書；

(4)工藝：每道工序的施工工藝方案；

(5)環境：根據環境的不同，施工參數控制不同。

高速公路首件檢驗制通過首件工程方案報批保證工序能力，假定上訴方案中各變異因素標準差為正態分布，設為σ1、σ2、σ3、σ4和σ5。它們與首件工程質量頻率分布σ的關系如下頁圖3所示：

由公式(1)、圖1及圖3，高速公路首件工程檢驗制通過首件工程方案報批，預先控制σ1、σ2、σ3、σ4和σ5使σ最小，以達到現有條件下的工序能力最大，質量特性值變異范圍最小。

圖3　各變異因素對首件工程質量特性的影響示意圖

同時，通過方案報批還可以溝通設計、工藝和檢驗的情況和信息，使這些環節的部門具有相互了解和分析問題的共同語言或基礎，更好地協調和配合。

3.2實施

在首件工程實施操作過程中，一方面要嚴格按照報批的方案進行施工，詳細記錄操作程序和有關數據，另一方面針對出現的各種問題，及時修正完善作業指導書和施工工藝方案。監理對操作全過程進行旁站和督查，業主及設計代表及時參與到各種問題的解決中，使質量平均數μ不斷向優良趨勢發展。

假定通過方案報批，工序能力已達最大，平均差σ保持穩定，μ有趨勢的變化，如圖4所示：

圖4　σ保持穩定，μ變大時質量特性變化示意圖

由圖，實施過程中通過不斷修正施工工藝、技術參數及質量控制措施等，可使工程質量得到不斷提高。為保證后續工程質量打下良好基礎。

3.3評價認可

在首件工程完成過程中，施工單位應對已完成項目的施工工藝進行總結，并對質量進行自評。對自評合格的首件工程，由監理組織綜合質量評價，評價等級為優良、合格和不合格三種。優良工程進行推廣，合格工程予以接受，不合格工程責令整改并從新選定首件工程。

在這個過程中，如圖5所示，假設平均差σ保持不變：

(1)y≥y2時，進行推廣，保持平均數μ2穩定，保證產品質量的特性值y都位于優良和合格范圍。

(2)y2≥y≥y1時，對合格工程予以接受，在整改完善使平均數μ增大并保持穩定后，進行后續施工；

(3)y≤y1時，責令返工，總結經驗教訓，增大平均數μ；并重新選定首件工程，在方案報批時進一步減小平均差σ后，開始施工。

圖5　μ不同時，質量特性范圍變化示意圖

3.4推廣

首件工程評定為優良后，對其施工組織方案及質量控制措施進行推廣。后續工程必須嚴格按照首件工程所形成標準施工過程實施。

從工序控制角度看，推廣過程中σ和μ保持穩定。由公式(2)，只要σ和μ保持一定，則正態分布頻率曲線的形狀和位置也就完全確定。也就是說，只要σ和μ一定，對全部分項工程的質量變異范圍是有充分的認識和把握的。因此，在推廣過程中，通過保持生產過程的穩定，使平均數μ、平均差σ兩個參數盡量保持不變，從而保證整批工程的質量水平。

4案例分析

4.1背景介紹

成都-自貢-瀘州-赤水(川黔界)高速公路成都至眉山(仁壽)段(簡稱“成仁高速公路”)，起于成都錦江區，止于仁壽縣與威遠縣交界的紙廠溝。項目全長106.613km，于2009年10月開工，2012年9月10日建成通車。成仁高速公路在建設之初就明確了標準化精細化施工要求，對于具體的現場實測質量指標，如高架橋混凝土外觀質量要求、路面各結構層壓實度要求等關鍵指標，公司在補充技術規范中，都提出了比部頒標準更高的要求。首件檢驗制，作為一種重要的精細化管理手段，在全路段推行取得了良好的應用效果。

4.2應用分析

成仁高速公路以10余公里的高架橋為起點，高架橋與成仁快速路共用一個通道，平面共線、縱面分離。因此對高架橋的施工質量，特別是高架橋的混凝土外觀質量要求很高。因此下面以成仁路高架橋橋墩施工為例，分析施工過程中首件檢驗制的應用。

4.2.1方案報批

首件工程施工方案，必須報批監理，得到書面批準后方可實施。高架橋墩柱施工工藝圖[8]如下：

圖6　墩柱施工工藝框圖

作為重點首件工程，在方案報批過程中，針對項目外觀質量要求高的特點，業主、監理、設計和施工單位通過反復論證研究，除常規施工組織方案外，重點針對模板工程提出如下方案：

(1)為確保模板剛度，防止模板變形，模板采用厚度6mm以上的鋼板制作。

(2)為減少混凝土表面接縫數量，墩身模板采用大塊定型鋼模，主要節段高度4.5m，并進行精加工銑邊處理使拼縫控制在0.5mm內。

(3)為解決傳統施工拉桿加固處漏漿、麻面問題，施工中取消拉桿加固，采用模版背肋槽鋼或桁架圍箍加固工藝[7]。

(4)為進一步控制接縫寬度和安裝精度，模板采用公母榫拼合，圓孔螺栓連接[7]。

(5)加強對模板的去污、除銹、防銹等維修保養，使用經實踐證明效果良好的混凝土專用脫模劑。

同時，要求首件橋墩采用1∶1足尺配筋試件(墩高采用兩節模板高度)，進行場外工藝試驗。由此，從方案報批的角度保證了首件工程的施工質量滿足規范、設計和業主的要求。

4.2.2實施

在墩柱首件工程實施過程中，嚴格按照報批方案執行生產，通過嚴格的質量檢驗，發現方案報批階段沒解決的問題，從而使施工組織方案得到進一步優化。實施過程中改進的施工工藝很多，舉例來說：

(1)針對施工中混凝土振搗過程中，易產生的離析和云狀圖案，對混凝土澆筑工藝進行進一步明確：混凝土應分層連續澆注，用滑槽、串筒送至灌注部位，振動棒移動間距不應超過振動器作用半徑的1.5倍；與側模應保持5～10cm的距離；插入下層混凝土5～10cm；每一處振動完畢后邊振動邊徐徐提出振動棒；避免振動棒碰撞模板、鋼筋及其他預埋件[8]。

(2)針對修鑿接頭混凝土產生的高差問題，總結出橋墩模板頂必須高出設計標高至少5cm，橋墩混凝土頂面要高出設計標高1～2cm的施工要求。

(3)針對澆筑過程中摸板接縫的漏漿問題，提出：模板拼接好后，模板間接縫使用雙面膠進行嵌縫，并在模板底部用高標號水泥砂漿進行密封，待砂漿達到一定強度后進行混凝土澆筑[6]。

(4)針對分次澆筑對上次澆筑成品的污染問題，提出：每次新澆筑混凝土之前，采用塑料薄膜對已澆筑的結構物下部混凝土進行包裹封閉，達到既保濕養生又防止污染的目的[7]。

實施過程中，通過不斷優化施工方案，使首件工程工序質量得到不斷提高，生產標準得以基本確定，最終生產出自評優良的首件工程。

4.2.3評價和認可

對自評優良的首件高架橋橋墩工程，召開專家論證會，對施工質量、施工方案、施工工藝等進行全面評估，將評價認可達到優良的首件工程生產過程確定下來，以印發《精細化施工管理手冊》的形式，在正式施工中嚴格遵照執行。

4.2.4推廣

將優良的首件工程確定的標準施工過程進行推廣。本項目來說推廣過程中要重點關注以下問題：

(1)嚴格模板工程。嚴格按照首件工程確定的模板標準，在模板進場施工前進行檢驗準入制。同時，施工前加強對模板的清潔養護，模板試拼，模板漆涂刷效果檢查等工作。

(2)嚴格進場材料報驗制，保證材料與首件工程標準一致。

(3)嚴格技術交底制度。

(4)嚴格按照《精細化施工手冊》中的施工工藝進行操作。

(5)隨季節環境變化，及時調整混凝土塌落度、混凝土養護工藝等。

總之，實際生產中通過保持生產過程的穩定，使后續整批工程的質量水平得到保證。

4.3應用效果分析

成仁高速公路推行首件工程認可制效果良好，高架橋墩柱等結構物混凝土外觀實測水平高于公路工程標準技術規范(詳見表1)。建成通車的成仁高速公路得到業內專家及社會的一致認可，獲得了四川省天府杯金獎，取得了很好的社會和經濟效益。

表1　成仁高速公路高架橋橋梁結構

5結語

高速公路標準化施工建設，是近年來高速公路質量控制重點。在高速公路建設中推行“首件檢驗制”，可將高速公路中各個重要的分項工程實現工序管理，防止出現成批返工或不合格等質量問題，對預防高速公路質量通病、重大質量隱患有重要意義。

本文分析了“首件檢驗制”應用于高速公路建設的理論依據，探討了“首件檢驗制”在高速公路建設中應用的技術體系和實施步驟，并結合實例分析了應用效果。可以判定，“首件檢驗制”適用于高速公路精細化、標準化管理，應該大力推廣應用。

參考文獻

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[2]深圳華普通用有限公司.首件檢驗[EB/OL].http：∥baike.baidu.com/view/3587420.html？fromTaglist.2014-11-28.

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[4]劉光庭，劉光第.質量管理學[M].上海：上海市黃浦區教育信息中心，1995.01.

[5]張正強.成仁高速公路高架橋混凝土質量通病治理措施簡介[Z].2009.

[6]四川成渝高速公路股份有限公司成仁分公司.成仁高速公路標準化施工總結[Z].四川：2012.

[7]四川成渝高速公路股份有限公司成仁分公司.成仁路CR1合同段精細化施工管理手冊[R].四川：四川成渝高速公路有限公司成仁分公司，2009.

Analysis on the Application of First-article Inspection System in Expressway Construction

ZHAI Na

(Sichuan Chengyu Expressway Co.，Ltd.，Chengdu，Sichuan，610041)

Abstract：In foreign trade processing，military produce manufacturing，aircraft manufacturing and other production industries with high degree of standardization，“first-article inspection system”has been widely used，and it has achieved good quality control effect.But the application of“first-article inspection”system in expressway construction is still in the trial stage，which has not yet formed a complete technical system.This article theoretically demonstrated the application of“first-article inspection system”in expressway construction，discussed its corresponding technical system and implementation steps，and analyzed the application effect combined with the practical examples.

Keywords：First-article inspection system；Quality control；Expressway；Construction；Application

收稿日期：2015-12-09

文章編號：1673-4874(2016)01-0099-06

中圖分類號：U412.36+6

文獻標識碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2016.01.022

作者簡介

翟娜(1983—)，工程師，工學碩士。主要從事高速公路管理工作。