質(zhì)量樹分析在龍形溪大橋中的應(yīng)用

田 鵬（中鐵十二局集團(tuán)第二工程有限公司，山西 太原030032）

1 工程概況

龍 形 溪 大 橋（DK254+925.03～DK25 5+186.70）位于湖南省懷化市溆浦縣沿溪鄉(xiāng)吉祥村，全橋孔跨布置為雙線簡支箱梁，橋中心里程為DK255+055.87，全長261.67m。下部結(jié)構(gòu)橋臺采用一字形橋臺，臺頂平置，簡支梁橋墩均采用雙線圓端形空心橋墩；墩臺全部采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。共有樁基96根，樁徑為1m、1.25m，共計(jì)1869延米，墩高在12.5m～31.5m之間。簡支梁采用現(xiàn)澆施工。

橋址區(qū)地層上覆礫砂，粗圓礫土，卵石土，粗角礫土，黏土，下伏砂質(zhì)板巖。橋址區(qū)兩側(cè)臺部位開挖時及時支護(hù)，以免引發(fā)崩塌、滑坡等次生地質(zhì)災(zāi)害，尤其是長沙臺開挖時應(yīng)注意順層問題，避免開挖深基坑引起岸坡坍滑、產(chǎn)生次生地質(zhì)災(zāi)害。中亞熱帶濕潤氣候區(qū)，具有氣候溫和、熱量豐富、雨量集中、雨熱同季，四季分明的特點(diǎn)。橋址區(qū)地下水類型為第四系松散土層孔隙潛水和基巖裂隙水、主要含水層為第四系沖洪積粗圓礫土及砂巖強(qiáng)風(fēng)化層，地下水以接受大氣降水和河溪流水的入滲補(bǔ)給為主，與河溪流水水力聯(lián)系密切。

2 質(zhì)量樹簡介

依據(jù)質(zhì)量樹分析法[1](簡稱QTA法)分析原理，本文針對龍形溪大橋施工過程中質(zhì)量問題進(jìn)行定性與定量分析.通過對可能存在質(zhì)量問題的各種因素進(jìn)行綜合分析，然后畫出質(zhì)量邏輯框圖也就是質(zhì)量樹狀圖，并據(jù)此確定引發(fā)工程質(zhì)量問題的各種可能性組合及其發(fā)生概率，用以衡量各影響因素對整個工程的影響程度，以便采取相應(yīng)的糾正措施，進(jìn)而提高工程質(zhì)量可靠度的一種分析方法。

3 龍形溪大橋質(zhì)量樹建立與分析

3.1 質(zhì)量樹建立

運(yùn)用QTA法對龍形溪大橋施工過程中可能導(dǎo)致質(zhì)量問題的各種因素進(jìn)行分析，并用概率計(jì)算的方法判定各工序?qū)蛄汗こ藤|(zhì)量的影響程度，從而實(shí)現(xiàn)對施工過程中的質(zhì)量控制。整個施工過程中將受到許許多多確定和不確定因素的影響，包括設(shè)計(jì)計(jì)算、材料性能、施工精度、荷載、大氣溫度等諸多方面在理想狀態(tài)與實(shí)際狀態(tài)之間存在的差異.施工中如何從各種受誤差影響而失真的參數(shù)中找出相對真實(shí)的數(shù)值，對施工過程中的質(zhì)量狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時識別、監(jiān)測、調(diào)整、糾偏、預(yù)測，對這些工作對于設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是至關(guān)重要的。

龍形溪大橋主要包樁基工程，承臺工程，墩身工程，梁體工程。每個主要工程由若干工序和若干子工程構(gòu)成，每個分項(xiàng)工程有不同的因素決定其自身的最終質(zhì)量，還涉及到人員素質(zhì)，材料，組織管理等相關(guān)問題，每一個項(xiàng)目都有諸多不同類型不同級別，不同重要性的因素決定，都是一個復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，所以龍形溪大橋的質(zhì)量樹是一個復(fù)雜的系統(tǒng)的工作。由于篇幅限制，本文僅介紹樁基工程的質(zhì)量樹的分析和建立模型，對于其他分項(xiàng)工程質(zhì)量樹的分析思路和建立方法是類似的。龍形溪大橋樁基工程受影響的工序和因素主要有：鉆機(jī)選擇與泥漿制備方法；鉆孔質(zhì)量控制；鋼筋籠制作與吊裝；混凝土質(zhì)量控制；其他人為氣候等因素。

表1 龍形溪大橋各級事件代碼名稱詳表

表2 龍形溪大橋子事件概率估計(jì)表

龍形溪大橋質(zhì)量樹[3][4]建立如下，其中樁基工程樹枝較為詳細(xì)，其他由于篇幅限制，這里不做詳細(xì)描述。

3.2 質(zhì)量樹分析

本文就以龍形溪大橋的樁基部分進(jìn)行質(zhì)量樹的分析與計(jì)算，可以根據(jù)已經(jīng)建立的質(zhì)量樹對樁基施工中可能存在的的質(zhì)量問題進(jìn)行定性與定量的分析.

定性與定量分析是互相補(bǔ)充的。通過事件的定性分析弄清楚尋找頂事件(樁基工程施工)與子事件發(fā)生相關(guān)原因和原因組合，清楚了解導(dǎo)致頂事件發(fā)生的所有各種子事件的組合方式，判明潛在的質(zhì)量隱患，以便對施工過程中的質(zhì)量控制有的放矢。龍形溪大橋樁基工程連質(zhì)量樹(圖1)中，頂事件為樁基工程的工質(zhì)量問題.在建設(shè)過程中是禁止發(fā)生，也是在質(zhì)量控制的目標(biāo)所在.

圖1 龍形溪大橋質(zhì)量樹狀圖

根據(jù)工程施工指南[3][4]，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)以及工程經(jīng)驗(yàn)，本文把對導(dǎo)致頂事件的發(fā)生原因分為四級，即一級子事件：樁基、承臺、墩身、梁身，二級子事件：A、B、C、D、Ei，三級子事件Ci、Di、Ei，四級子事件Cij、Dij、Eij。任意兩個同級事件之間是“或”邏輯關(guān)系，只要其中的一個事件發(fā)生，都可以導(dǎo)致上級事件的(質(zhì)量問題)發(fā)生，當(dāng)一個子事件沒有其子事件了，那么該事件就是一個底事件，表示影響頂事件發(fā)生的最終原因。各級子事件本身有一個發(fā)生的幾率，不用子事件對上一級事件的影響程度也不同，對整個系統(tǒng)的重要性也不同。通過對龍形溪大橋質(zhì)量樹的建立，可以清晰的反應(yīng)出工程建設(shè)中的質(zhì)量問題以及其發(fā)生的直接與間接因素，即質(zhì)量樹中的各事件就是施工過程中需要控制的薄弱環(huán)節(jié)或質(zhì)量節(jié)點(diǎn)，有利于我們把握工程建設(shè)質(zhì)量重點(diǎn)。這樣，技術(shù)人員在施工過程中可以對質(zhì)量問題有效控制及避免可能的質(zhì)量隱患。

定性分析完成后，我們就可以借助概率計(jì)算，計(jì)算各種因素對工程的影響程度?；邶埿蜗髽虻馁|(zhì)量樹可計(jì)算頂事件(質(zhì)量問題)發(fā)生的概率.

通過文獻(xiàn)[1]在QTA的定量計(jì)算我們知道,頂事件發(fā)生的概率影響結(jié)果計(jì)算式如下：

根據(jù)子事件彼此的關(guān)系，分兩種情況進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)兩子事件彼此獨(dú)立，邏輯關(guān)系為“與”時，母事件發(fā)生概率為:

當(dāng)兩子事件邏輯關(guān)系為“或”時，母事件發(fā)生概率為:

樁基工程個子事件之間的邏輯關(guān)系，需要根據(jù)相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)工序及工程經(jīng)驗(yàn)來確定，把子事件帶入公式，即可逐層求解質(zhì)量問題發(fā)生的概率，進(jìn)而求解出頂事件的發(fā)生概率，也可得到各工序的重要性程度。子事件的發(fā)生概率的影響因素比較多，要實(shí)際問題實(shí)際分析，不能照搬照抄，由于各項(xiàng)目管理水平，施工素質(zhì)不同，工人熟練程度不同，以及所處地區(qū)水文地質(zhì)，氣候不同，個子事件發(fā)生的概率會有較大的區(qū)別。一般而言可以，根據(jù)文獻(xiàn)[2]確定概率，對于各底事件，與操作工藝有關(guān)的質(zhì)量事件，如砼振搗不夠、模板加固不牢等，可用抽檢、統(tǒng)計(jì)樣本中質(zhì)量事件的方法求得其概率；人為因素發(fā)生的質(zhì)量事件，如操作人員責(zé)任心不強(qiáng)等，可通過業(yè)績考察或抽測其作業(yè)不合格率的方法求得其概率；環(huán)境、天候的影響概率也可用類似的方法抽檢不同環(huán)境或天候下操作人員作業(yè)的不合格率得到其概率；假如還有與材料有關(guān)的質(zhì)量事件，如砼或鋼筋等材料本身的質(zhì)量問題等，其概率為材料的不合格率。由此，橋梁施工質(zhì)量問題發(fā)生的概率就可通過定量計(jì)算而確定。

3.3 計(jì)算結(jié)果分析

由于工程因素的不可復(fù)制性，相同事件不同工程的實(shí)際情況千差萬別，我們通過經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)規(guī)范規(guī)定，確定本工程相關(guān)各個事件發(fā)生的概率，對于其他工程不具備可比性只適用于本項(xiàng)目本工程。統(tǒng)計(jì)估計(jì)的結(jié)果如下表，以對工程不利的結(jié)果做統(tǒng)計(jì)分析，各級子事件發(fā)生概率為：

根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行頂事件的概率計(jì)算，確定各級各個子事件的重要性程度。把各個子事件概率帶入公式就可以求解出頂事件發(fā)生的概率。

以C5概率為例計(jì)算，通過其子事件計(jì)算其發(fā)生概率，在逐級帶入計(jì)算上一級的概率：

可見通過計(jì)算得到C5事件發(fā)生的概率是0.1，還是相當(dāng)關(guān)鍵的一組數(shù)據(jù)，施工中需要予以關(guān)注?？梢岳孟嗨频倪^程繼續(xù)計(jì)算其余子事件的影響程度。

4 結(jié)論

通過對滬昆高鐵龍形溪大橋進(jìn)行QTA法分析，可以深入了解橋梁建設(shè)系統(tǒng)的各種質(zhì)量狀態(tài)對各個系統(tǒng)以及整個工程的影響程度，還可以對導(dǎo)致相關(guān)構(gòu)件或分項(xiàng)工程質(zhì)量問題環(huán)境的、人為的、等特殊原因進(jìn)行分析，統(tǒng)一考慮。質(zhì)量樹表達(dá)了龍形溪大橋建設(shè)過程當(dāng)中各種工序的內(nèi)在聯(lián)系，表明了構(gòu)件、工序或分項(xiàng)工程質(zhì)量與系統(tǒng)質(zhì)量之間的邏輯關(guān)系，找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，為檢測、排除質(zhì)量問題提供了指導(dǎo)。QTA法反映了大橋的潛在因素對質(zhì)量問題發(fā)生影響的途徑和程度，因而許多潛在質(zhì)量問題可以在分析過程中提前得到有效控制。定量計(jì)算出復(fù)雜系統(tǒng)的質(zhì)量問題發(fā)生概率及其他可靠性參數(shù)，為系統(tǒng)質(zhì)量控制和評估其可靠性提供了定量數(shù)據(jù)。

本文介紹QTA法的在龍形溪大橋中的應(yīng)用，表明橋梁施工中利用QTA法分析復(fù)雜的工序，進(jìn)而對施工過程中的質(zhì)量控制是一種科學(xué)有效的方法。QTA法除了在橋梁工程施工質(zhì)量控制的應(yīng)用外，也可以用于隧道，地鐵，房屋，港口等相關(guān)的工程領(lǐng)域。

[1]段壯志；李俊愛;周耀忠;質(zhì)量樹分析法在橋梁施工質(zhì)量控制中的應(yīng)用[J]，徐州工程學(xué)院學(xué)報，2008年02期

[2]韋成曉，王斌，橋梁樁基質(zhì)量控制[J]，云南水力發(fā)電，2010年03期

[3]公路橋涵工程施工技術(shù)規(guī)范,JTG/TF50-2011,[S]

[4]公路工程施工質(zhì)量檢驗(yàn)評定第一冊（土建工程）[M]