質量樹分析在龍形溪大橋中的應用

田 鵬（中鐵十二局集團第二工程有限公司，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。下部結構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。共有樁基96根，樁徑為1m、1.25m，共計1869延米，墩高在12.5m～31.5m之間。簡支梁采用現澆施工。

橋址區地層上覆礫砂，粗圓礫土，卵石土，粗角礫土，黏土，下伏砂質板巖。橋址區兩側臺部位開挖時及時支護，以免引發崩塌、滑坡等次生地質災害，尤其是長沙臺開挖時應注意順層問題，避免開挖深基坑引起岸坡坍滑、產生次生地質災害。中亞熱帶濕潤氣候區，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。橋址區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風化層，地下水以接受大氣降水和河溪流水的入滲補給為主，與河溪流水水力聯系密切。

2 質量樹簡介

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

3 龍形溪大橋質量樹建立與分析

3.1 質量樹建立

運用QTA法對龍形溪大橋施工過程中可能導致質量問題的各種因素進行分析，并用概率計算的方法判定各工序對橋梁工程質量的影響程度，從而實現對施工過程中的質量控制。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，包括設計計算、材料性能、施工精度、荷載、大氣溫度等諸多方面在理想狀態與實際狀態之間存在的差異.施工中如何從各種受誤差影響而失真的參數中找出相對真實的數值，對施工過程中的質量狀態進行實時識別、監測、調整、糾偏、預測，對這些工作對于設計目標的實現是至關重要的。

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成，每個分項工程有不同的因素決定其自身的最終質量，還涉及到人員素質，材料，組織管理等相關問題，每一個項目都有諸多不同類型不同級別，不同重要性的因素決定，都是一個復雜的綜合系統，所以龍形溪大橋的質量樹是一個復雜的系統的工作。由于篇幅限制，本文僅介紹樁基工程的質量樹的分析和建立模型，對于其他分項工程質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：鉆機選擇與泥漿制備方法；鉆孔質量控制；鋼筋籠制作與吊裝；混凝土質量控制；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表

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

3.2 質量樹分析

本文就以龍形溪大橋的樁基部分進行質量樹的分析與計算，可以根據已經建立的質量樹對樁基施工中可能存在的的質量問題進行定性與定量的分析.

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

圖1 龍形溪大橋質量樹狀圖

根據工程施工指南[3][4]，驗收標準以及工程經驗，本文把對導致頂事件的發生原因分為四級，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”邏輯關系，只要其中的一個事件發生，都可以導致上級事件的(質量問題)發生，當一個子事件沒有其子事件了，那么該事件就是一個底事件，表示影響頂事件發生的最終原因。各級子事件本身有一個發生的幾率，不用子事件對上一級事件的影響程度也不同，對整個系統的重要性也不同。通過對龍形溪大橋質量樹的建立，可以清晰的反應出工程建設中的質量問題以及其發生的直接與間接因素，即質量樹中的各事件就是施工過程中需要控制的薄弱環節或質量節點，有利于我們把握工程建設質量重點。這樣，技術人員在施工過程中可以對質量問題有效控制及避免可能的質量隱患。

定性分析完成后，我們就可以借助概率計算，計算各種因素對工程的影響程度。基于龍形溪大橋的質量樹可計算頂事件(質量問題)發生的概率.

通過文獻[1]在QTA的定量計算我們知道,頂事件發生的概率影響結果計算式如下：

根據子事件彼此的關系，分兩種情況進行計算，當兩子事件彼此獨立，邏輯關系為“與”時，母事件發生概率為:

當兩子事件邏輯關系為“或”時，母事件發生概率為:

樁基工程個子事件之間的邏輯關系，需要根據相關規定和標準工序及工程經驗來確定，把子事件帶入公式，即可逐層求解質量問題發生的概率，進而求解出頂事件的發生概率，也可得到各工序的重要性程度。子事件的發生概率的影響因素比較多，要實際問題實際分析，不能照搬照抄，由于各項目管理水平，施工素質不同，工人熟練程度不同，以及所處地區水文地質，氣候不同，個子事件發生的概率會有較大的區別。一般而言可以，根據文獻[2]確定概率，對于各底事件，與操作工藝有關的質量事件，如砼振搗不夠、模板加固不牢等，可用抽檢、統計樣本中質量事件的方法求得其概率；人為因素發生的質量事件，如操作人員責任心不強等，可通過業績考察或抽測其作業不合格率的方法求得其概率；環境、天候的影響概率也可用類似的方法抽檢不同環境或天候下操作人員作業的不合格率得到其概率；假如還有與材料有關的質量事件，如砼或鋼筋等材料本身的質量問題等，其概率為材料的不合格率。由此，橋梁施工質量問題發生的概率就可通過定量計算而確定。

3.3 計算結果分析

由于工程因素的不可復制性，相同事件不同工程的實際情況千差萬別，我們通過經驗以及相關規范規定，確定本工程相關各個事件發生的概率，對于其他工程不具備可比性只適用于本項目本工程。統計估計的結果如下表，以對工程不利的結果做統計分析，各級子事件發生概率為：

根據上表中的數據可以進行頂事件的概率計算，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生的概率。

以C5概率為例計算，通過其子事件計算其發生概率，在逐級帶入計算上一級的概率：

可見通過計算得到C5事件發生的概率是0.1，還是相當關鍵的一組數據，施工中需要予以關注。可以利用相似的過程繼續計算其余子事件的影響程度。

4 結論

通過對滬昆高鐵龍形溪大橋進行QTA法分析，可以深入了解橋梁建設系統的各種質量狀態對各個系統以及整個工程的影響程度，還可以對導致相關構件或分項工程質量問題環境的、人為的、等特殊原因進行分析，統一考慮。質量樹表達了龍形溪大橋建設過程當中各種工序的內在聯系，表明了構件、工序或分項工程質量與系統質量之間的邏輯關系，找出系統的薄弱環節，為檢測、排除質量問題提供了指導。QTA法反映了大橋的潛在因素對質量問題發生影響的途徑和程度，因而許多潛在質量問題可以在分析過程中提前得到有效控制。定量計算出復雜系統的質量問題發生概率及其他可靠性參數，為系統質量控制和評估其可靠性提供了定量數據。

本文介紹QTA法的在龍形溪大橋中的應用，表明橋梁施工中利用QTA法分析復雜的工序，進而對施工過程中的質量控制是一種科學有效的方法。QTA法除了在橋梁工程施工質量控制的應用外，也可以用于隧道，地鐵，房屋，港口等相關的工程領域。

[1]段壯志；李俊愛;周耀忠;質量樹分析法在橋梁施工質量控制中的應用[J]，徐州工程學院學報，2008年02期

[2]韋成曉，王斌，橋梁樁基質量控制[J]，云南水力發電，2010年03期

[3]公路橋涵工程施工技術規范,JTG/TF50-2011,[S]

[4]公路工程施工質量檢驗評定第一冊（土建工程）[M]