Методическая основа оценки качества в дорожном строительстве

Одним из недостатков традиционных методов контроля качества является отсутствие единого критерия оценки качества СНиП 3.06.03-85. В описываемой методике таким единым критерием является показатель дефектности. Он выражает главную цель контроля - определяет размер брака в продукции. Данный критерий широко используется в других отраслях, а также в зарубежных странах.

Определить этот критерий для любого параметра дорожной одежды легко по расчетной номограмме (рис. 36.4).

Однако при балльной оценке качества возникает вопрос о проценте брака, соответствующем той или иной оценке. Эта задача сугубо технико-экономическая, однако величина показателя дефектности может пересматриваться при изменении требований к дорогам или условий ее строительства, что вносит определенную гибкость в указанный критерий.

В первом приближении предлагается использовать балльную оценку качества выполнения отдельного параметра в зависимости от показателя дефектности по данному параметру, которая применяется в промышленно-гражданском строительстве. Указанная зависимость представлена в табл. 36.7 п. 1.

Таблица 36.7

Балльная оценка качества работ

№ п/п	Показатели	Оценка качества
отлично	хорошо	удовлетворительно
1.	Показатель дефектности	0,000-0,050	0,051-0,100	0,101-0,180
2.	Комплексный показатель Р	5,00-4,51	4,50-3,51	3,50-3,00
3.	Комплексный показатель Рад	5,00-4,51	4,50-3,76	3,75-3,00

Предлагаемая балльная оценка является достаточно жесткой, но вполне выполнимой в современных производственных условиях. Так, оценка качества строительства дорог по предложенной методике в 11 областях Российской Федерации в 16 % дала отличные результаты, в 35 % - хорошие, что в целом соответствует сложившемуся в дорожном строительстве уровню качества.

При балльной оценке конструктивных элементов дороги возникает вопрос о совместимости различных оценок по отдельным параметрам. Так, при оценке качества слоя земляного полотна наибольшую значимость (важность) имеет его плотность, тогда как геометрические параметры слоя являются менее значительными. Данное обстоятельство учитывается в СНиП 3.06.03-85 (приложение 2: «Оценка качества строительно-монтажных работ при строительстве автомобильных дорог»).

Согласно этому документу, выводя общую оценку по каждому слою или элементу дорожной конструкции, балльную оценку отдельных параметров необходимо приводить к единому комплексному показателю. Из литературы известно несколько способов нахождения комплексных показателей, но общепринятым в дорожном строительстве является осреднение балльных оценок с учетом каждого элемента или параметра по формуле

где (36.17)

Р - количественный показатель качества работ;

О_i - оценка качества устройства i-того конструктивного элемента или параметра;

α_i - коэффициент значимости;

n - количество учитываемых элементов или параметров.

Значение коэффициентов значимости конструктивных элементов дорожных одежд и характерных дорожно-строительных работ были определены путем экспертного опроса и статистической обработки этих данных, проведенных в среде научных работников и опытных работников производства.

Вместе с тем, анализ данного положения привел к следующему выводу: введение коэффициентов значимости по каждому контролируемому параметру при всей их обоснованности, существенно загромождает подсчет комплексных показателей. Это в свою очередь приводит к некорректному отношению к данному расчету со стороны лиц, занимающихся контролем, что безусловно сказывается на точности самой оценки.

Учитывая, что коэффициенты значимости собственно наиболее дорогих конструктивных элементов дорожной одежды мало отличаются (находятся в пределах 0,9-1,0), комплексные показатели качества отдельных видов работ, слоев и конструктивных элементов можно рассчитывать как среднее арифметическое от балльных оценок соответствующих параметров, то есть по формуле

(36.18)

При этом сопоставительный расчет по формулам (36.17) и (36.18) показал, что точность расчета оценки во втором случае снижается очень незначительно, тогда как объем расчетов уменьшается существенно.

В обоих случаях оценку качества в зависимости от значения комплексного показателя качества устанавливают по табл. 36.7 п. 2.

В расчетах формулу (36.18) можно заменять на формулу

где (36.19)

N₅, N₄, N₃ - количество видов работ или параметров, получивших оценки соответственно 5, 4 и 3.

При приемке и оценке качества законченного конструктивного элемента дороги приходится иметь дело в основном с многослойными конструкциями (основания, покрытия), отдельные слои которых были оценены ранее на стадии приемки скрытых работ. В этом случае оценку качества устройства многослойных оснований и покрытий устанавливают по значению комплексного показателя качества, который рассчитывается по формуле

где (36.20)

С₁, С₂,...,С_n - сметная стоимость устройства каждого слоя многослойных оснований и покрытий;

S₁, S₂,..., S_n - оценка качества устройства каждого слоя в баллах;

n - количество слоев.

При этом оценку качества в баллах определяют из табл. 36.7 п. 2.

Среднюю оценку качества устройства оснований или покрытий, состоящих из отдельных участков, построенных в разное время или в разных местах устанавливают по значению комплексного показателя качества, рассчитываемого по формуле

где (36.21)

L₅, L₄, L₃ - протяженность принятых участков оснований или покрытий, получивших соответственно оценки «отлично», «хорошо», «удовлетворительно».

При этом оценку качества в баллах определяют также из табл. 36.7 п. 2.

Оценку качества законченной строительством автомобильной дороги или ее участка устанавливают по значению комплексного показателя качества, который рассчитывается по формуле

где (36.22)

S₁, S₂, S₃, S₄, S₅, S₆, S₇ - соответственно средняя оценка качества в баллах подготовительных работ, устройства земляного полотна, основания дорожной одежды, покрытия дорожной одежды, искусственных сооружений, обстановки дороги, зданий и сооружений, входящих в комплекс автомобильной дороги;

α₁, α₂, α₃, α₄, α₅, α₆, α₇, - соответствующие коэффициенты значимости, определенные в табл. 36.8;

Р_Э - показатель эстетичности (его значение устанавливается приемочной комиссией в зависимости от качества отделочных работ и внешнего вида дороги в интервале от 0,1 до 0,3).

Зависимость оценки от значения Р_АД в этом случае устанавливается из табл. 36.7 п. 3.

Виды работ, конструктивные элементы и коэффициенты значимости, используемые при оценке качества работ по законченной строительством автомобильной дороге (участка), представлены в табл. 36.8.

Таблица 36.8

Виды работ и конструктивные элементы	Коэффициент значимости
Подготовительные работы	0,5
Земляное полотно	1,0
Основания дорожных одежд	0,9
Покрытия дорожных одежд	1,0
Искусственные сооружения	0,9
Обстановка дороги	0,7
Здания и сооружения, входящие в комплекс дороги	0,6

Параметры по каждому конструктивному элементу и виду работ, используемые при оценке качества строительно-монтажных работ при строительстве автомобильных дорог, и условия их оценки представлены в табл. 36.12, размещенной в конце настоящей главы.

При наличии в составе принимаемого участка автомобильной дороги нескольких искусственных сооружений или зданий и сооружений, входящих в комплекс автомобильной дороги, среднюю оценку соответственно по группе однотипных сооружений определяют по значению комплексного показателя качества, рассчитываемого по формуле

где (39.23)

C₁, C₂,...,C_m - сметная стоимость строительства или ремонта каждого сооружения;

S₁, S₂,...,S_m - оценка качества соответствующего сооружения;

m - количество сооружений на принимаемом участке.

При этом оценку качества в баллах определяют по табл. 36.7 п. 3.

36.4. Методика определения объема и точек измерений при статистическом контроле

Как указывалось в разделе 36.1, при традиционных методах контроля необходимо производить большой объем измерений при четком предписании мест их проведения. Существенным отличием рассматриваемого способа определения объема контроля является независимость этого объема от охваченной контролем площади при достаточно высокой достоверности получаемых результатов. Размеры выборки (объема контроля) обосновываются на основании методов теории вероятностей, для чего используется формула Чебышева, имеющая после преобразований следующий вид

где (36.24)

n - необходимое число испытаний в выборке;

С_v - коэффициент вариации измеряемого параметра;

ρ - показатель точности измерения параметра;

t - нормируемое отклонение, которое определяется по табл. 36.6.

Анализ формулы (36.24) показал, что с увеличением неоднородности параметра (C_v) объем контроля резко возрастает. Это объясняется тем, что для разных категорий дорог должна иметь место разная степень достоверности контроля, а следовательно и размер выборки, то есть с повышением категории дороги увеличивается требуемое число испытаний.

Показатель точности измерения определяется по формуле

где (36.25)

∆ - допустимое отклонение среднего значения параметра или абсолютная ошибка метода измерения;

Х_ср - среднее значение измеряемой величины.

Чем меньше допуски по отклонению, тем больше становится размер выборки. Кроме того, показатель точности зависит как от метода измерения, так и применяемых приборов, поэтому в каждом конкретном случае этот показатель желательно устанавливать индивидуально, но, учитывая сложность этой работы, можно воспользоваться полученными в результате обобщения накопленных данных лабораторного контроля ориентировочными значениями ρ и С_v, представленными в табл. 36.9.

Таблица 36.9

Ориентировочные значения коэффициентов вариации и показателей точности оценки среднего значения параметров

Наименование показателя	Коэффициент вариации Сv	Показатель точности ρ
Плотность грунта	0,03	0,015
Плотность асфальтобетона	0,03	0,010
Модуль упругости грунта	0,30	0,100
Модуль упругости слоев дорожной одежды	0,25	0,100
Толщина слоев дорожной одежды	0,20	0,080
Ширина слоев	0,10	0,050
Просвет под трехметровой рейкой	0,80	0,200
Прочность при сжатии асфальтобетонных образцов	0,10	0,050
Прочность при сжатии цементогрунтовых образцов	0,15	0,050
Влажность грунта	0,10	0,050
Сцепление и угол внутреннего трения в грунте	0,10	0,050
Температура асфальтобетона	0,18	0,030

Следует отметить, что при переходе на статистические методы контроля необходимо пересмотреть допуски на отдельные виды работ, что потребует значительных по объему исследований. В первом приближении возможно оставить существующие допуски по СНиП 3.06.03-85, несколько их преобразуя. Для примера рассмотрим установление допусков по толщине слоя. Как известно, современные нормы допускают отклонение толщины на ±10 %. Следовательно, при переходе на статистический метод контроля нужно поставить двухстороннее ограничение: слева - [X] = 0,9 Х_ср, справа - [X] = 1,1 X_ср. При измерении ровности СНиП 3.06.03-85 ставит ограничение, например, для асфальтобетона 5 мм, причем дополнительно оговариваются два условия: просветов более 5 мм должно быть не более 5 % всех измерений и максимальный просвет не должен превосходить двойной величины допускаемого просвета, то есть 10 мм. Переходя на статистические ограничения возможно записать их в следующем виде. Допустимой принимается ровность, оцениваемая просветом под рейкой в 5 мм, определяется показатель дефектности для каждого измерения (например, он оказался равным 0,07) и сравнивается с допустимым выходом по СНиП 3.06.03-85 (0,07 и 0,05, то есть на 2 % выход больше допустимого). Кроме того, по рис. 36.2 определяется максимальное значение просвета под рейкой, которое сравнивается с ограничением R_max £ 10 мм.

Приведенные примеры показывают порядок использования существующих допусков для статистического контроля качества.

Однако в дальнейшем необходимо уточнить допуски, так как некоторые из них не могут быть выполнены, или они не совсем корректны.

Так, опытные данные убедительно говорят, что допуски по толщине слоя не могут быть постоянными, как это принято сейчас, для всех толщин слоев. Для более тонких слоев необходимо ослабить допуск, для более толстых наоборот увеличить. Аналогично для толстых слоев материала можно ослабить требования к ровности нижележащего слоя, но увеличить их для более тонких слоев.

Некоторые нормативные требования могут быть использованы без изменения, так как уже сейчас они имеют статистические ограничения. К примеру, в СНиП 2.05.02-85 [86] для плотности грунтов установлены допуски не ниже определенного коэффициента уплотнения, что подразумевает естественный статистический разброс плотности.

Вторым важным аспектом подготовки контроля является планирование мест проведения измерений. Согласно положениям теории вероятностей, необходимая достоверность контроля будет достигнута лишь при случайном их выборе. То есть, при использовании статистических методов намечать точки контроля следует только произвольным образом, исключая при этом какой-либо порядок.

Для соблюдения принципа случайности можно использовать таблицу случайных чисел (табл. 36.10), с помощью которой ликвидируется всякая возможность проявления некорректности при назначении мест проведения испытаний.

Таблица 36.10

Случайные числа

При выборе мест проведения измерений с помощью табл. 36.10 можно руководствоваться следующим порядком:

1. Контролируемый участок разбивают на сто зон в зависимости от протяженности таким образом.

При протяженности контролируемого участка до 200-300 м независимо от ширины его разбивают на 20 равных участков по длине, каждый из которых делится на 5 частей в поперечном направлении.

При протяженности контролируемого участка более 300 м:

при ширине дороги до 7 м контролируемый участок разбивают на 100 равных участков по длине;

при ширине дороги от 7 до 14 м контролируемый участок разбивают на 50 равных участков по длине, каждый из которых делится пополам в поперечном сечении;

при ширине дороги более 14 м контролируемый участок разбивают на 33 равных участка по длине, каждый из которых делится на три участка в поперечном направлении.

2. Полученные зоны нумеруют двухзначными числами от 00 до 99 (для удобства это может быть выполнено на листе бумаги в клетку).

3. По таблице случайных чисел (табл. 36.10) произвольно выбирают первую пару чисел, а затем последовательно по ряду или столбцу берут следующие пары чисел, которые обозначают номера секций для измерений. Если некоторые выбранные пары (номера секций) совпадают, то их учитывают один раз, выбирая дополнительно еще одну пару чисел. Общее количество выбранных пар (секций) должно соответствовать необходимому числу измерений (для удобства выбранные секции отмечаются на подготовленном на бумаге плане, по которому составляется приблизительный маршрут контроля).

Пример назначения мест измерений с помощью таблицы случайных чисел

Предположим, что рассчитанный по формуле (36.24) объем контроля составляет n = 13. Произвольно по табл. 36.10 выбираем первую пару цифр, например, 13 (12-й столбец слева, 6-й ряд сверху). Далее по строке выбираем еще 12 пар: 09, 04, 10, 45, 42, 07, 77, 57, 76, 77, 39, 75. Имеется одно повторение, следовательно, берем еще одну пару цифр - 26, а одно число 77 исключаем. На плане контроля отмечаем зоны, номера которых соответствуют выбранным парам. В намеченных зонах будет проводиться контроль качества.