公路工程质量评定方法的理论及数值分析.pdf

'第29卷第2期公路交通科技V01．29No．22012年2月JoumalofHighwayandTransportationResearch蚰dDevelopmentFeb．2012doi：10．3969／j．issIL1002—0268．2012．02．009公路工程质量评定方法的理论及数值分析王国亮，王建民(交通运输部公路科学研究院，北京100088)摘要：为探讨目前公路工程质量检验评定中以检查项目的抽查合格率来确定检查项目得分及用加权平均方法计算分项工程得分的合理性，针对其中的评分高低与质量水平高低是否存在严格的对应关系这一问题进行了研究。根据数理统计学的假设检验理论对检查项目得分的分析，认为在小样本时检查项目得分与实际质量水平高低之间不存在明确的对应关系：基于数值分析及算例，认为采用加权平均的方法进行分项工程得分计算无法反映单个检查项目的突出影响；通过对评定对象的内涵和性质分析，认为外观缺陷和资料不全的减分存在涵义不明确的问题。并据此提出了公路工程质量评定的改进建议。关键词：道路工程；质量评定；假设检验；置信度；合格率中图分类号：U415．7文献标识码：A文章编号：1002一0268(2012)02—0046—05TheO哆andNumer．caIAnaIysisOfQua¨tyEVaIuatiOnMethodOfHighwayEngineer．ngWANGGuoliang，WANGJianmin(ResearchInstituteofHigIlway，MinistryofT豫nsport，Beijing100088，Chim)AbS”aCt：Tbexploretllerationalityofdete咖iningtheinspectionitems’scoresbys栅plingquaJifiedratealldusingmeweightedaveragemethodtoevaluate山eproject-elementsinmecurrenthighwayen舀neeringqualityinspectionandeValuationmethod，t}leproblemofwhethert11ereisastrictcon℃spondencebetweenmequalityev8luationscoreofhighwayen矛neeringanditsactualquaJitylevelw鼬studied．Acco耐ingtothean址ysis0ftheinspectionitems’scoresbasedonthetheoryofstatisticalhypot}lesistestinginmathematicalstatistics，itisconcludedthattlIeactualquali哆leVelofinspectionitemsandtllescoredoesnotexistaclearconIelationtoasmaUsamplesize．NumericaLlanaJysisandex踟plestudiesshowtllatusingtheweightedaveragemet}lodtocalculatethescoresofpmject—elementsc卸notreflectthepmminentinnuenceofindividuaJinspectionitem．Andafter卸alyzingt}lecontentandnatureoftIleevaluationobject，itisbelieVedthattIlemeaningsofminusscore鹅indefectsofappearanceandqualityassu砌cedataarenotclear．Finally，somesuggestionsforimproVingthequalityeValuationofhighwayengineeringwereproposed．Keywords：roaden舀neering；qualityevaluation；hypotllesistest；degreeofco—idence；qualifiedrate0引言《公路工程质量检验评定标准》(邢咫0／l一2004)⋯(以下简称04标准)是交通部于2004年颁布的行业标准，该标准中根据建设任务、工程管理和质量检验评定的需要将公路工程建设项目划分为单位工程、分部工程和分项工程3级进行质量检验评定，以分项工程为基本单元，在分项工程评分的基础上，逐级计算相应的分部工程、单位工程的评分值，进而对合同段和整个建设项目进行评定。因此，分项工程的检验评定被视为整个工程建设项目质量评定的基础。收稿日期：20lI一05一憾基金项目：交通运输部西部交通建设科技项目(200731822328)作者简介：王国亮(1963一)，男，江西南昌人，副研究员，研士．(gLmg@riok∞) 第2期王国亮，等：公路工程质量评定方法的理论及数值分析47以系统的观点来看，04标准中分项工程质量检验评定的内容规定基本是完备的，所规定的评定的4个方面内容：基本要求、实测项目、外观鉴定和质量保证资料，涵盖了工程实体质量的各个方面。然而，04标准中对分项工程质量的检验评定方法所采用的评分方式主要还是依据工程经验来进行。在理论上是否合理，对评分值的差别与质量水平高低是否存在严格的对应关系也一直有不同的观点，有必要对此进行进一步的探讨。为此本文首先以相关理论为依据对分项工程的评分方式进行分析，在此基础上结合我国公路工程质量检验评定的分级标准，对分项工程质量检验评定提出一些改进建议。1公路工程行业分项工程质量检验评定方法对分项工程，04标准规定其检验内容分为基本要求、实测项目、外观鉴定和质量保证资料4个部分。按其规定：基本要求对工程质量优劣起到关键作用，具有质量否决权，因此必须满足，不满足时分项工程不合格，也是进行实测项目和外观的检验和评定的前提；实测项目采用100分制进行检验评定，即按照检查项目的得分采用加权平均进行计算；外观鉴定是根据缺陷程度进行相应的减分，较严重质量缺陷必须进行整修处理；对于质量保证资料要求真实、可靠、完整，资料不全者应予以减分。04标准规定分项工程评分值按下列2式进行计算。即分项工程得分=至』{字蓑篓箸，(1)分项工程评分值=分项工程得分一外观缺陷减分一资料不全减分。(2)由此可见，当分项工程的基本要求满足时，且外观良好以及质量保证资料真实、完备，那么分项工程的评分主要由检查项目的得分所决定。检查项目的得分在04标准中按下式计算：检查项目得分=检查项目合格率×100。(3)嚣=斑㈧‰舢％。合格率该检查项目的全部检查点(组)数⋯⋯”(4)04标准中规定涉及结构安全和使用功能的重要实测项目为关键项目(标准中以“△”标识)，其合格点率不得低于90％(属于工厂加工制造的桥梁金属构件不低于95％，机电工程为100％)。同时实测项目的偏差不得超过规定极值。在满足此条件后，分项工程合格与否由评分值确定，对于工厂加工制造的桥梁金属构件不小于90分者为合格，小于90分者为不合格，其余分项工程的评分值不小于75分者合格，小于75分者为不合格。2分项工程质量评定的评分方法分析从上述的04标准中分项工程质量检验评定方法可以看出，分项工程的得分是进行工程质量评定的重要依据，也是确定评定结论是否客观的基础。为此，针对分项工程的评分方法所涉及的诸多方面进行分析。2．1检查项目得分检查项目的得分是通过式(3)、式(4)来计算的，其实质即以所检查样本的合格点率来评定检查项目的总体质量。理论上，除非对检查项目进行全数检验，且能证检验的精度，才可得到待检验总体的真实合格率，以获得该项检查项目的质量水平；若未进行全数检验而是通过抽样检验进行评分，检查项目的得分只能反映所抽样的样本组成的集合的质量水平。以所检查样本的合格点率来评定检查项目的总体质量是否可行尚值得商榷，下面以数理统计学的假设检验理论为基础对这一问题加以分析。对实测项目中的某一检查项目，有2组需要进行质量检验，这2组分别记为A。和A：，若它们的实际合格率分别为p^，和p肥，令，fl，从总体A。中抽查的第i个产品合格一【0，从总体A。中抽查的第i个产品不合格f1，从总体A：中抽查的第i个产品合格”【0，从总体A：中抽查的第i个产品不合格根据上述假设，则(f。，＆，⋯，f。．)为取自0一1分布B(1，p^。)的一个容量为凡。的样本，(田。，，7：，⋯，叼以)是取自O—1分布总体B(1，p舡)的一个容量为，I：的样本心‘41；为比较2个总体实际合格率A。和A：的假设检验，定义统计量r：下一(主=盈2=(垡二墨丑2，气、一艇’¨’式中，f、而分另Ⅱ为(孝。，f：，⋯，f。．)、(叩。，’7：，⋯，叼砬)的均值；鳝、砌分别为手、’7的数学期望；SI、．s2分另U为(f，，f：，⋯，f。．)、(叼。，田2，⋯，’7J12)的样本标准差，蟛=p^l’E’7：p^2，s；=苫(1一})，s；=而(1一葡)。 公路交通科技第29卷由Lindebe曙中心极限定理可知，统计量r近似0．95‘7q1，则原假设凰的接受区间计算为：服从标准正态分布‘5刮。Z一以=zm晒=一1．96，对总体A。和A：在已知样本不合格点率的情况z们=磊晒=1．96。下，在显著性水平为a(置信度为l—a)时来考察原假设风：nl一％=0；备择假设日l：n。一pA2≠o。时，风被接受，则表明没有充足理由证明2个总体质量存在差异，也即2个总体质量不能被认为存在风为真时，对置信度为l—a，有[5“]：P{f丁=量嚣}≤z争)=-一a，(6)式中，P{·}为概率；z以为标准正态分布在们式(6)的意义为当统计量r的绝对值小于z们时，在风为真的情况下(即n。一p肥=0)，其概率值应当较大，这里为置信度l—a，凰被接收(即风为真)的接收区间为[z～们，Z们】。质量差异的方法，下面通过具体的算例来说明检查项目得分高低是否与待检查实测项目总体质量存在假定有2个检查项目的总体A。和A：(如大面积平整度、预应力管道坐标、桥面铺装厚度等，04标准规定采用抽样检测)，均需抽取样本量为20的样本进行测试检查，亦即，l。=n：=20；若检测结果为来自总体A。的样本中合格的个数为15个，来自总体A：的样本中合格的个数为18个，所抽取样本的合格点率分别为15／20=75％和17／20=85％，A1和A：的得分分别为75分和85分。计算统计量丁如下：孝=恭2o·75，而2荔=0·85，r：监I睦兰竺生盟：一o．797。压+曼～nl，12即接受原假设巩的统计量r的取值区间为[一1．96，1．96]，这说明风应该被接受，即总体A，和总体A：的质量水平未有明显差异的假设没有充分理由可以拒绝。为分析样本之间合格点率差别范围的影响，进行来自总体A：的样本在不同的合格点率下的假设检验，结果见表l。表l来自总体A：的样本在不同合格率下的假设检验Tab．1Hyp0恤幅istestil唱ofs哪pI鹤frompopIIla6蚰A2lndj仃e瑚tqua蛳ed髓t8由表1可以看出，当来自总体A：的合格点率低至0．46或高于0．96时，原假设矾方可被拒绝；也就是说当来自总体A：的样本检查得分低于来自A。的样本的检查得分超过29或者高于来自A，的样本的检查得分21分时，才能判定2个总体存在质量差异。如果要通过1分之差(以A。得分为75，A：得分为76为例)来判定总体4，和A：的质量差异，由式(5)可计算得到所需检查的样本数量。取置信度l—a仍为0．95，假定，lI=，12，则，lI=n2=14214。而这样大的样本量在工程质量检验中是难以达到的。由上述的计算分析可知：(1)在这种给定的置信度下，一般情况需来自不同总体的合格点率较大的差异才可判定2个总体的质量水平存在差异；(2)如采用检查项目得分差为l来判定在给定的置信度下2个总体的质量差异，需要非常大的样本数量。分项工程一般包含若干检查项目，如单个检查项目的得分与实际质量水平之间不能明确对应，通过对各检查项目线性加权平均确定的分项工程得分也不能与其质量水平存在明确的对应关系。2．2分项工程得分分项工程的评分是用对检查项目得分的线性加权平均之后减去外观缺陷以及资料不全的扣分来得到的，除却外观缺陷和资料不全对分值的影响外，用检查项目的线性加权得分还存在着无法反映单个 第2期王国亮，等：公路工程质量评定方法的理论及数值分析49检查项目的突出影响的问题[9]，也就是说，线性加权平均会导致在单个检查项目得分极低(或者完全不合格，得分为O)的情况下，分项工程还能通过合格评定的情况出现，从而使整体的评定结果与实际相悖。以一预制安装的简支桥梁为例，按04规范中的规定的预制梁分项工程实测项目为7项，假定外观鉴定和资料检查均不减分，且除梁体长度得分为0外，其余6项实测项目经检验均loo％满足标准的要求，该分项工程得分仍高达90(表2)，达到合格标准，梁长度检查已无意义。这个例子说明了一个重要问题是，即按04标准中的分项工程评分方式，存在即使在分项工程中某一检查项目全部不合格该分项工程也可能会被评定合格的情况。表2梁(板)预制分项工程实测项目评分T铀．2scor皓ofprefabri姐tedb咖(pIate)project-eIemen缸注：△为关键项目。通过以下分析，可以得到一般情况下的结论。假定一分项工程实测的检查项目共有凡项，第f个检查项目的权值为∞。(根据04标准：l≤∞j≤3)，抽查合格率为p。，外观鉴定和资料检查减分均为“0”，该分项工程的合格条件为：100∑p。∞；——士一≥75。(7)n一、’∑咄1从式(7)可以判定：n=2时，如果权值分别为1、3，允许权值小者的p。为O；在n=4时，如果权值分别为l、l、3、3，允许其中2个权值小的p；为0；当检查项目数凡更大时，可以允许更多检查项目的p；为O。由上述分析表明：加权平均的综合评分方法对于单个检查项目的质量要求是不明确的，虽然标准中对某些检查项目做了严格要求(如要求合格率达到90％以上)，但还是不能确保在评为合格的分项工程中一些实测检查项目0合格情况出现。加权平均法对比对类的综合评价更适用，而以控制缺陷为目的的工程质量评定则有不足之处。2．3分项工程评分中外观缺陷和资料不全的减分分项工程的评分值由分项工程实测项目得分减去外观缺陷减分，再减去资料不全减分得到，这使得最后得到的评分值的意义不明确。分项工程的得分是通过对检查项目的实测计算得到，而外观缺陷往往是难以量化的，资料不全却是通过对资料的检查得到，这3个部分的内涵和性质是不同的，通过从实测项目得分中减去外观缺陷减分和资料不全减分得到分项工程的评分值，显然没有是明确含义，仅仅是一个数字化指标。04标准中对外观质量采用减分的方式进行评定，减分越多，表明外观质量越差，未限定减分量值大小，不能单独判定外观质量是否合格，外观缺陷可以由其他得分予以弥补，使所在分项工程达到合格标准，这显然不利于外观质量的控制。3分项工程质量检验评定的建议通过对分项工程质量检验评定方法的评分方式分析与探讨可以明确看出，抽检的检查项目得分高低与总体质量优劣在理论上并无直接对应关系，且线性加权平均无法全面反映单个检验项目的突出影响，另外分项工程评分中外观缺陷和资料不全的减分意义不明确，再加上04标准中规定的工程质量的评定采用合格和不合格2级制，因此，对分项工程质量进行评分意义不大。考虑到分项工程质量检验评定包括4方面内容：基本要求、实测项目、外观鉴定和质量保证资料，只要基本要求满足、各实测项目检验均合格、外观达到规定要求并且质量保证资料齐全，分项工程即为合格。质量保证资料、基本要求、实测项目和外观鉴定均可提出具体的标准或条件，通过逐项对照检查以确定是否达到要求。需要强调指出的是，对于实测项目的检验评定，当对其合格评定时，应根据待检验质量指标的特性，采用理论依据明确的检验方式(全数检验或抽样检验)；而对抽样检验，为使抽样检验结果以较高概率反映实测项目的真实质量，应合理确定抽样检验的方案，采用合理的抽样检验评定参数，譬如接收的质量水平要求、拒收的质量水平要求及它们相应的风险水平¨0‘他J，在此基础上．进而取消权值和计算评分。同时为避免出现过大的偏差，实测项目应规 50公路交通科技第29卷定最大允许偏差。对外观质量规定合格条件，既可以避免用实测项目的得分弥补外观质量的不足，也统一了外观质量的评定标准。其合格条件规定应考虑美观、对结构性能及耐久性的影响、施工技术现状等因素。4结语公路工程质量检验评定的核心是分项工程的质量检验评定，因此分项工程质量检验评定方法的科学性和评定结果的客观性是确保整个工程项目质量评定的关键环节。本文以数理统计学理论为基础，探讨了目前的分项工程评分中存在的一些问题，并结合我国公路工程质量检验评定的分级标准，对客观评定分项工程质量提出一些建议措施，以期更深刻地理解04标准中评分值的本义和更好地控制工程质量。参考文献：Ref色rences：[1][2][3][4][5]J1FGF80／l—2004，公路工程质量检验评定标准[S]．J，I’G咫0／1—2004，QualityInspection髓dEValuati明standardsforHighwayEn舀neering[s]．于振凡．最新统计抽样检验与过程控制使用教程[M]．北京：中国标准出版社，2004．YUZherl￡蚰．TutorialoftheL丑testSta上isticalS锄pliIlg柚dPmcessCont“[M]．Beijing：starId盯dsPress0fChina．2004．徐世朴．统计检验与质量控制[M]．北京：清华大学出版社，1986．xushipu．statisticalTest蚰dQual时control[M]．Beijing：1’singhuaUnive璐ityP弛鹪，1986．肖诗唐，王杭芳，郝风．质量检验试验与统计技术[M]．北京：中国计量出版社，2001．ⅪA0Shit蚰g，WANGH蛐如g，HA0Feng．Qual畸Inspection1bt卸dst蚯stical‰hniqIl硝[M]．Beijing：ChinaMe帅logyPIlblishingHou鸵，2001．庄楚强，吴亚森．应用数理统计基础[M]．广州：华南理工大学出版社．2003．ZHUANGChuqi蛐g，WUY幽衄．-11leB幽isofd地AppliedMathemaiicalstatis“cs[M]．Gan挈h叫：soutllChinaUniversityof‰hnolog)rPress，2003．[6]茆诗松，王静龙，濮晓龙．高等数理统计[M]．北京：高等教育出版社。2004．MA0Shisong，WANGJindong，PUxiaolong．Adv柚cedMatllematicalstatistics[M]．BeijiIIg：Hig}IerEducationPmss．2004．[7]于善奇．抽样检验与质量控制[M]．北京：北京大学出版社，1991．Yush柚qi．s蛐plingInspection肌dQualitycontml[M]．Beijing：Pekingunive璐ityPress，1991．[8]ESr兀VILLJ．QualityAssur习mce蛐dQualityc蚰tmlintlleConstmctionIndustry[D]．Austin：7rheuIliVe璐ity0fTex够．1992．[9]郭大进，沙爱民，孙建华，等．沥青路面工程质量控制指标体系的研究[J]．公路交通科技，2007，24(4)：7l一74．GU0Dajin，SHAAimin，SUNJi眦hua，eta1．ResearchonAsphaltPavementQualityContmlPammeterCriteriasystem[J]．Jo啪alofHighway明dT姗sportati蚰ReseaI℃h蚰dDevelopment．2007，24(4)：7l一74．[10]sHOLARG，MussEuMANJ，PAGEG．eta1．Implemen诅tionofPwLbyt|IenoridaDOT[J]．Jo哪aloftheAs80ciationofAsphaltPavingT色chnolo舀sts，2006，75：877—892．[11]MONIsMITHcL，POPEsCuL，HARVEYJ．Pe南珊蚰ce-b鹊edPayFacto璐forAsphahConcreteC彻stnlctionComp“s伽埘tllaCun蜘dyUsedExperienced．b蹈edAppmach[J]．Joun_lal0f缸soci8ti蚰ofAsphaltPavingTechnol晒sts，2004，73：147一194．[12]陈高瞻，赵雪梅，成培江，等．浅析建筑物鉴定中的计数抽样方案[J]．四川建筑科学研究，2006，32(3)：72—75．CHENG∞zll锄，ZHA0Xuemei，CHENGPeiji蛐g，eta1．neAnalysis伽SaInpliIlgPl柚byAttributesintlleAppmiSalofBuilding[J]．Sichu蚰Buildingscience，2006，32(3)：72—75．'