基樁鉆芯檢測(cè)的抽檢樣本優(yōu)化

付利標(biāo) 張方崢

1廣東金華城建設(shè)集團(tuán)有限公司（525000） 2廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司茂名供電局（525000）

0 前言

采用鉆芯法進(jìn)行基樁檢測(cè)具有數(shù)據(jù)直觀可靠、誤差小的優(yōu)點(diǎn)，但要用樣本數(shù)據(jù)來(lái)代表整體檢驗(yàn)質(zhì)量，樣本的可信性尤為重要。樣本的可信性受兩方面影響。①樣本的選取規(guī)則；②樣本的數(shù)量。因此控制樣本數(shù)量，對(duì)選取規(guī)則進(jìn)行優(yōu)化，可提升樣本的可信度，經(jīng)濟(jì)且更為合理。

1 芯樣的選取規(guī)則

相關(guān)規(guī)范及文獻(xiàn)[1]規(guī)定，鉆芯法是用鉆機(jī)取芯樣以檢測(cè)樁長(zhǎng)、樁身缺陷、樁底沉渣厚度、樁身混凝土的強(qiáng)度和密實(shí)性，判定樁端沿途性狀的方法。當(dāng)樁長(zhǎng)小于30 m時(shí),試件芯樣不應(yīng)少于3組(9塊)；當(dāng)樁長(zhǎng)大于30 m時(shí)，宜適當(dāng)增加試驗(yàn)組數(shù)；當(dāng)樁長(zhǎng)為10～30 m時(shí)，每孔截取3組芯樣；當(dāng)樁長(zhǎng)小于10 m時(shí)，可取2組；當(dāng)樁長(zhǎng)大于30 m時(shí)，不少于4組。進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)時(shí)，抽檢數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的20%，且不能少于10根。當(dāng)抽檢不合格的樁數(shù)超過(guò)抽檢數(shù)的30%時(shí)，應(yīng)加倍重新抽檢。加倍抽檢后，若不合格樁數(shù)仍然超過(guò)抽檢數(shù)的30%，應(yīng)全數(shù)檢測(cè)。此外，地基條件復(fù)雜時(shí)也應(yīng)提高抽檢比例，因此抽檢方法和檢測(cè)結(jié)果的公正性與準(zhǔn)確率對(duì)檢測(cè)和被檢測(cè)雙方都有一定風(fēng)險(xiǎn)性。雙方可共同商定，在滿足規(guī)范的統(tǒng)一條件下，適當(dāng)選擇樣本容量，同時(shí)引入風(fēng)險(xiǎn)控制條件，使抽檢方法更為科學(xué)合理。工程中抽樣方式多為人工隨機(jī)抽樣，即理論上每個(gè)樁基被抽檢的概率相等，但因?yàn)橐紤]樁基澆筑的位置、氣候環(huán)境、時(shí)間等因素，往往通過(guò)檢測(cè)人的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，這樣摻雜人為因素的抽樣容易引發(fā)暗箱操作，對(duì)檢測(cè)和被檢測(cè)雙方都有失公正。

為此選擇一個(gè)可信的隨機(jī)抽樣方法非常重要。常用的隨機(jī)抽樣方法有4種，包括單純隨機(jī)抽樣法、機(jī)械隨機(jī)抽樣法、二次隨機(jī)抽樣法、分層隨機(jī)抽樣法。分層抽樣使樣本層級(jí)分明相對(duì)獨(dú)立，能減少總的標(biāo)準(zhǔn)誤差，對(duì)大容量樣本檢測(cè)更為合適，但各層級(jí)如何劃分定義是難點(diǎn)，層級(jí)過(guò)少不容易體現(xiàn)各樣本的特性，容易忽略某些關(guān)鍵因素，從而影響抽樣的置信度。反之層級(jí)過(guò)多會(huì)導(dǎo)致同一類特性樣本不能有效識(shí)別，從而增加工作量。因此合理的區(qū)分樣本特性，劃分層級(jí)尤為重要。

2 改進(jìn)抽樣方法

2.1 層級(jí)確認(rèn)

以分層抽樣為模板進(jìn)行改進(jìn)，假設(shè)基樁總數(shù)為N，分為M層，每層抽取數(shù)量相同，需要抽檢n基，引入權(quán)重前每基被抽檢的概率P=n/N，引入權(quán)重后將所有可能會(huì)對(duì)基樁質(zhì)量產(chǎn)生影響的參數(shù)m，包括澆筑的位置、澆筑時(shí)間、氣候環(huán)境、施工工藝等因素列舉出來(lái)進(jìn)行權(quán)重評(píng)分這樣越容易受外部影響產(chǎn)生缺陷的基樁其權(quán)重比分越高（見(jiàn)表1），其被抽檢的概率P=n/N×f（m）也高，對(duì)基樁缺陷的識(shí)別可以較之前的隨機(jī)抽檢更為敏感，消除檢測(cè)的不確定性影響，使得缺陷的平均出現(xiàn)率被正確評(píng)估。

表1 權(quán)重評(píng)分

2.2 建立權(quán)重

算例分析表明，鉆芯法的檢測(cè)數(shù)量對(duì)合理的評(píng)估缺陷平均識(shí)別率有明顯的影響，如果考慮抽檢的不確定性因素影響，抽檢數(shù)量過(guò)少會(huì)降低缺陷平均識(shí)別率，導(dǎo)致缺陷無(wú)法被正確識(shí)別。隨著檢測(cè)數(shù)量的增加，被抽檢出的缺陷更新了相應(yīng)缺陷的平均識(shí)別現(xiàn)率，其不確定性影響因素逐漸淡化，缺陷平均識(shí)別率得到明顯提高。缺陷平均識(shí)別率達(dá)到一定程度后，繼續(xù)增加檢測(cè)數(shù)量反而對(duì)其影響并不敏感。因此需要對(duì)基樁質(zhì)量產(chǎn)生影響的參數(shù)在特定環(huán)境下進(jìn)行有效甄別，合理評(píng)估參數(shù)選擇檢測(cè)數(shù)量，降低不確定性因素影響，同時(shí)提高缺陷平均識(shí)別率。

對(duì)基樁質(zhì)量產(chǎn)生影響的參數(shù)m可以通過(guò)建立一個(gè)專家?guī)斓臋C(jī)制對(duì)權(quán)重評(píng)分進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估確定，因?yàn)榘仓奈恢?、澆筑時(shí)間、氣候環(huán)境、施工工藝等因素對(duì)基樁缺陷的影響值并不是統(tǒng)一的，其內(nèi)在并無(wú)直接聯(lián)系，但在某特定條件下具有一定規(guī)律性。這個(gè)規(guī)律的建立需要足夠的數(shù)據(jù)積累，可以引入樁身孔洞、蜂窩、樁底沉渣等多種形態(tài)的以往質(zhì)量缺陷數(shù)據(jù)反推，建立一個(gè)初步模型，然后通過(guò)專家?guī)鞂?duì)缺陷基樁被抽檢概率P的置信區(qū)間和標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行校驗(yàn)。按照統(tǒng)計(jì)學(xué)的常規(guī)要求當(dāng)缺陷基樁被抽檢的概率P置信區(qū)間為95%時(shí)，其權(quán)重評(píng)分合理可信。

2.3 結(jié)果評(píng)估

通過(guò)實(shí)例實(shí)現(xiàn)模擬抽樣發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的分層抽樣精度受層級(jí)的數(shù)量影響，層級(jí)數(shù)量少無(wú)法區(qū)分不同類型樣本的差異。反之層級(jí)數(shù)量多能精確區(qū)分樣本差異，但損失了抽樣效率。引入權(quán)重進(jìn)行改良的分層抽樣法能同時(shí)兼顧樣本差異和抽樣效率兩方面因素，同時(shí)建立的權(quán)重評(píng)分機(jī)制能對(duì)樣本進(jìn)行逐一區(qū)分，在同類型樣本層級(jí)中也能體現(xiàn)差異，從而調(diào)整其抽樣概率，消除檢測(cè)的不確定因素影響。改良后的抽樣方法更能合理體現(xiàn)受到各種因素影響下的基樁被檢測(cè)的真實(shí)需要，在體現(xiàn)隨機(jī)性的原則下越重要的基樁越容易被抽檢，同時(shí)其概率穩(wěn)定不受人為因素干擾尤為可信。更為重要的是抽樣的隨機(jī)特性被保留，對(duì)檢測(cè)和被檢測(cè)雙方更能顯示公正性。

3 結(jié)語(yǔ)

文章辨析出了目前采用鉆芯法進(jìn)行基樁檢測(cè)的隨機(jī)抽樣不公正性問(wèn)題，以分層抽樣為模板通過(guò)引入權(quán)重評(píng)分對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，消除人為因素影響。在樣本數(shù)量一定下，通過(guò)優(yōu)化選取規(guī)則提升樣本的可信性，減少了基樁檢測(cè)中的不確定性因素，保證了缺陷的平均有效識(shí)別率，避免了將有工程質(zhì)量問(wèn)題的基樁驗(yàn)收合格，降低了檢測(cè)和被檢測(cè)雙方的風(fēng)險(xiǎn)，能公正并且經(jīng)濟(jì)地對(duì)批量基樁質(zhì)量作出客觀評(píng)估。