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1 实体检测的项目及方法
目前由于设备保证情况和技术水平的限制,监督机构在现场可以先期开展的一些随机检测项目包括:混凝土强度、钢筋的分布及混凝土保护层厚度、现浇楼板的厚度、砌体强度、砂浆强度、钢结构的连接等,而其他的项目还只能限于宏观外形、几何尺寸的复核。可以用于实体检测的方法如表1所示。
另外,在针对不同项目选择检测方法时,可以根据监督机构的设备配备情况及工作开展的层次分级进行。在确定检测对象时应突出重点关键环节的把握,如地下室,主体结构的首层、顶层,高层结构的转换层实体均应采用实体检测方法进行抽检;对于有标准层的结构,可以视标准层的数量按一定比例抽检几层结构的情况,作者建议可对5%~10%的标准层进行抽检。
2 检測方案的制定及样本空间的确定
由于监督实体检测是随机的,是监督工作的组成部分,是对新建建筑的实体质量的评价,但这样的检测结果不纳入施工企业的质量验收资料,所以在制定其检测方案时应在相关规范、标准的指导下遵循一定的原则。特别是在确定样本空间时应有针对性,但不宜过大,最大数量不应超过相关规范的要求。
2.1 检测方案的制定及其遵循的原则
监督人员或委托的检测机构进行检测时,除了结构外观、尺寸检测以外,其他的实体检测均应制定相应的检测方案,并将其告知施工、监理(或建设)单位;另外在采取可能会影响结构质量的局部破损检测时还应征询设计单位的意见。
由监督机构进行的检测应由监督小组或监督机构相关部门制定方案;如已委托给专业检测单位进行检测,则应由专业检测单位提供检测方案,并经监督机构认可,监督机构有权修改检测方案。
检测方案应包括检测对象的情况概述、检测的目的、采取的检测方法、选择的检测样本空间、取样(或选点)的分布位置等。
另外,由于监督实体检测与质量验收时的检测目的不同,前者是随机的抽查行为,它可以是对局部区域内个别构件的检测,也可以是对在较大范围内按照一定抽样比例提出的样本的检测,因此在制定相应的方案时必须明确检测的目的,这是开展整个检测的前提。
在选择检测方法时必须采用操作方便、科学可靠的手段,通常情况下应选用监督小组可在现场独立操作的方法,如:混凝土、砂浆强度回弹,钢筋保护层及钢筋分布扫描,混凝土板厚局部破损检测等。当采用一般方法不能展开检测时或对由一般方法检测的结果有异议时,才采用可靠度更高的需由具备相应检测资质的单位完成的检测,如钻芯、超声波探伤等。
必须明确的是,监督实体检测是监督工作的一部分,检测部位必须由监督工程师确定。对于常规检测,尤其是对有质量疑义的构件或无法通过现场的质量控制资料有效反映其质量的构件进行检测,取样部位必须有针对性,同时以达到科学反映情况为原则,不能任意扩大范围。
2.2 抽样原则
当明确了检测目的、检测方法、检测范围和检测部位后,合理选择抽样数量是经济科学评判构件质量的关键。基本原则是结构连接构造的检测应选择对结构安全影响大的部件;强度检测时应选择同类构件中荷载效应相对较大和施工质量相对较差的构件或受到灾害影响、环境侵蚀影响构件中有代表性的构件。
根据检测目的的不同可以分类确定抽样空间。
2.2.1 一般质量行为的抽查在制定监督计划时,应根据结构的形式、材料的类型列出抽查计划。根据分类层次按二至三级划分,第一级可按结构类型分为钢筋混凝土结构、钢结构、砌体结构等,然后根据材料的不同或构件类型做第二或第三级细分;第二级可按构件类型分为梁、柱、墙三类;第三级可按材料类型划分,如混凝土、砌体可按强度等级划分。
在监督计划中应该明确检测内容,但抽检部位或抽检时间应根据工程进度由监督工程师掌握,不必事先明确。检测方法通过检测方案确定,尽量选择监督小组能独立完成的检测方法;不能由监督小组完成的,应注明由专业检测单位进行。
2.2.2 对有疑义的构件的抽查,原则上根据检测类别和所选定的检测批的容量来确定样本容量。作者认为,当存在有疑义的构件时,不但监督机构应该对既有的类似构件进行抽检,而且作为现场的责任单位也应该通过委托有资质的检测单位采用相应的检测,来论证有疑义的构件是否满足设计及规范要求。这时的抽检就分为监督机构抽检和第三方委托抽检,监督机构的抽检不应低于总抽检数的10%,当监督机构没有能力进行检测时,也可以全数委托给第三方进行。另外,第三方委托抽检的检测方案必须交监督机构审核,监督机构有权对方案进行修改。
值得注意的是,根据《建筑结构检测技术标准》的分类,在日常的监督检查中可将所有的检测对象都定为“一般项目”进行抽检,设定检测类别时,可以定位为A类;当对有疑义的构件进行检测时,可以将检测对象定为“主控项目”,检测类别定位为B、C类。因为主控项目与一般项目的划分主要在于漏判概率的不同(如表2),而作为日常的随机抽查是在质量控制资料完整的情况下进行的补充检测,所以不必对漏判率控制得如此严格;另外在设定检测类别时取用A类,其原因也在于此。而对于有疑义的构件进行检测时就必须从严控制。这样划分既考虑了监督工作的特殊性,又兼顾了《建筑结构检测技术标准》的基本精神。
3 检测结果的分析与判断
3.1 一般要求
每一个检验组都是一个样本空间,如何判断每组的检测结果,可以依据《建筑结构检测技术标准》中的一次或二次抽样判定表格进行。一次及二次抽样的基本程序如图1、图2所示。
从图1、2可以看出,检验批数量的确定是样本容量的控制因素,是能否科学合理的判定检测对象质量情况的前提。由于目前《建筑结构检测技术标准》中所采用的统计法判定原则是由样本的结果推定整体检验批的情况,而在推定中又设定了错判概率α和漏判概率β(如表2所示),因此一旦确定了检验批空间,后面的取样、判定就直接可以参照《建筑结构检测技术标准》进行。
3.2 异常数据的判断及处理
异常值是指样本中的个别值,其数值明显偏离它(或它们)所属样本的其余观测值。对于这类情况可以按照《正态样本异常值的判断和处理》GB4883来分析。目前异常值的种类包括两类:
3.2.1 可能是总体固有的随机变异性的极端现象,属同一总体;
3.2.2 也可能是试验条件和方法的偶然偏离,不属同一总体。
当出现异常值时可以采用奈尔(Nair)检
验法(标准差已知),或格拉布斯(Grubbs)检验法(标准差未知)对其进行判断,如果属于异常值应将其舍弃。根据出现异常情况的偶然性,在实际分析中较多使用格拉布斯检验法,其计算流程如下:
(1)计算统计量,其公式如下(说明:在对检测结果进行数列排序时一般按照升序排列):
μx=(x1+x2+⋯+xn)/n (1)
s=(Σ(xi-μx)2)1/2 (2)
Gn=(x(n)-μx)/s (3)
(2)确定捡出水平α,查表得出对应于n、α的临界值G1-α(n)。
(3)当Gn>G1-α(n),则判断最大值xn为异常值;否则无异常值。
(4)给出剔除水平α*的G1-α(*n),当Gn>G1-α(*n)时,xn为高度异常值。
举例说明:
10个样品砖的抗压强度分别为:4.7,5.4,6.0,6.5,7.3,7.7,8.2,9.0,10.1,14.0MPa,根据公式(1)~(3)可算出:
μx=(x1+x2+⋯+xn)/n=7.89
s=(Σ(xi-μx)2)1/2=2.704
G10=(x(10)-μx)/s=2.26
对n=10,G0.95(10)=2.176,G10>G0.95(10),判断x10为异常值。
4 结语
新时期质量监督工作发生了质的转变,由传统的实体控制转变为以程序控制为主、实体控制为辅。以前在实体方面是参与工程质量的审核验收,使监督机构陷入责任主体的尴尬境地;如今质量监督机构不再作为工程质量的责任主体存在,其对实体的控制也转为抽查为主,包括观感的检查和实体的检测。为了能够反映既有结构的质量情况,采用现场实体检测非常必要。但一直以来由于装备及人员的培训问题,加之缺乏这方面检测的经验和指导依据,使实体检测工作推进缓慢。为了尽快开展这项工作,使监督工作立体化、科学化,本文结合有关标准、规范加以探讨,并提供了可操作依据以供同行参考。
目前由于设备保证情况和技术水平的限制,监督机构在现场可以先期开展的一些随机检测项目包括:混凝土强度、钢筋的分布及混凝土保护层厚度、现浇楼板的厚度、砌体强度、砂浆强度、钢结构的连接等,而其他的项目还只能限于宏观外形、几何尺寸的复核。可以用于实体检测的方法如表1所示。
另外,在针对不同项目选择检测方法时,可以根据监督机构的设备配备情况及工作开展的层次分级进行。在确定检测对象时应突出重点关键环节的把握,如地下室,主体结构的首层、顶层,高层结构的转换层实体均应采用实体检测方法进行抽检;对于有标准层的结构,可以视标准层的数量按一定比例抽检几层结构的情况,作者建议可对5%~10%的标准层进行抽检。
2 检測方案的制定及样本空间的确定
由于监督实体检测是随机的,是监督工作的组成部分,是对新建建筑的实体质量的评价,但这样的检测结果不纳入施工企业的质量验收资料,所以在制定其检测方案时应在相关规范、标准的指导下遵循一定的原则。特别是在确定样本空间时应有针对性,但不宜过大,最大数量不应超过相关规范的要求。
2.1 检测方案的制定及其遵循的原则
监督人员或委托的检测机构进行检测时,除了结构外观、尺寸检测以外,其他的实体检测均应制定相应的检测方案,并将其告知施工、监理(或建设)单位;另外在采取可能会影响结构质量的局部破损检测时还应征询设计单位的意见。
由监督机构进行的检测应由监督小组或监督机构相关部门制定方案;如已委托给专业检测单位进行检测,则应由专业检测单位提供检测方案,并经监督机构认可,监督机构有权修改检测方案。
检测方案应包括检测对象的情况概述、检测的目的、采取的检测方法、选择的检测样本空间、取样(或选点)的分布位置等。
另外,由于监督实体检测与质量验收时的检测目的不同,前者是随机的抽查行为,它可以是对局部区域内个别构件的检测,也可以是对在较大范围内按照一定抽样比例提出的样本的检测,因此在制定相应的方案时必须明确检测的目的,这是开展整个检测的前提。
在选择检测方法时必须采用操作方便、科学可靠的手段,通常情况下应选用监督小组可在现场独立操作的方法,如:混凝土、砂浆强度回弹,钢筋保护层及钢筋分布扫描,混凝土板厚局部破损检测等。当采用一般方法不能展开检测时或对由一般方法检测的结果有异议时,才采用可靠度更高的需由具备相应检测资质的单位完成的检测,如钻芯、超声波探伤等。
必须明确的是,监督实体检测是监督工作的一部分,检测部位必须由监督工程师确定。对于常规检测,尤其是对有质量疑义的构件或无法通过现场的质量控制资料有效反映其质量的构件进行检测,取样部位必须有针对性,同时以达到科学反映情况为原则,不能任意扩大范围。
2.2 抽样原则
当明确了检测目的、检测方法、检测范围和检测部位后,合理选择抽样数量是经济科学评判构件质量的关键。基本原则是结构连接构造的检测应选择对结构安全影响大的部件;强度检测时应选择同类构件中荷载效应相对较大和施工质量相对较差的构件或受到灾害影响、环境侵蚀影响构件中有代表性的构件。
根据检测目的的不同可以分类确定抽样空间。
2.2.1 一般质量行为的抽查在制定监督计划时,应根据结构的形式、材料的类型列出抽查计划。根据分类层次按二至三级划分,第一级可按结构类型分为钢筋混凝土结构、钢结构、砌体结构等,然后根据材料的不同或构件类型做第二或第三级细分;第二级可按构件类型分为梁、柱、墙三类;第三级可按材料类型划分,如混凝土、砌体可按强度等级划分。
在监督计划中应该明确检测内容,但抽检部位或抽检时间应根据工程进度由监督工程师掌握,不必事先明确。检测方法通过检测方案确定,尽量选择监督小组能独立完成的检测方法;不能由监督小组完成的,应注明由专业检测单位进行。
2.2.2 对有疑义的构件的抽查,原则上根据检测类别和所选定的检测批的容量来确定样本容量。作者认为,当存在有疑义的构件时,不但监督机构应该对既有的类似构件进行抽检,而且作为现场的责任单位也应该通过委托有资质的检测单位采用相应的检测,来论证有疑义的构件是否满足设计及规范要求。这时的抽检就分为监督机构抽检和第三方委托抽检,监督机构的抽检不应低于总抽检数的10%,当监督机构没有能力进行检测时,也可以全数委托给第三方进行。另外,第三方委托抽检的检测方案必须交监督机构审核,监督机构有权对方案进行修改。
值得注意的是,根据《建筑结构检测技术标准》的分类,在日常的监督检查中可将所有的检测对象都定为“一般项目”进行抽检,设定检测类别时,可以定位为A类;当对有疑义的构件进行检测时,可以将检测对象定为“主控项目”,检测类别定位为B、C类。因为主控项目与一般项目的划分主要在于漏判概率的不同(如表2),而作为日常的随机抽查是在质量控制资料完整的情况下进行的补充检测,所以不必对漏判率控制得如此严格;另外在设定检测类别时取用A类,其原因也在于此。而对于有疑义的构件进行检测时就必须从严控制。这样划分既考虑了监督工作的特殊性,又兼顾了《建筑结构检测技术标准》的基本精神。
3 检测结果的分析与判断
3.1 一般要求
每一个检验组都是一个样本空间,如何判断每组的检测结果,可以依据《建筑结构检测技术标准》中的一次或二次抽样判定表格进行。一次及二次抽样的基本程序如图1、图2所示。
从图1、2可以看出,检验批数量的确定是样本容量的控制因素,是能否科学合理的判定检测对象质量情况的前提。由于目前《建筑结构检测技术标准》中所采用的统计法判定原则是由样本的结果推定整体检验批的情况,而在推定中又设定了错判概率α和漏判概率β(如表2所示),因此一旦确定了检验批空间,后面的取样、判定就直接可以参照《建筑结构检测技术标准》进行。
3.2 异常数据的判断及处理
异常值是指样本中的个别值,其数值明显偏离它(或它们)所属样本的其余观测值。对于这类情况可以按照《正态样本异常值的判断和处理》GB4883来分析。目前异常值的种类包括两类:
3.2.1 可能是总体固有的随机变异性的极端现象,属同一总体;
3.2.2 也可能是试验条件和方法的偶然偏离,不属同一总体。
当出现异常值时可以采用奈尔(Nair)检
验法(标准差已知),或格拉布斯(Grubbs)检验法(标准差未知)对其进行判断,如果属于异常值应将其舍弃。根据出现异常情况的偶然性,在实际分析中较多使用格拉布斯检验法,其计算流程如下:
(1)计算统计量,其公式如下(说明:在对检测结果进行数列排序时一般按照升序排列):
μx=(x1+x2+⋯+xn)/n (1)
s=(Σ(xi-μx)2)1/2 (2)
Gn=(x(n)-μx)/s (3)
(2)确定捡出水平α,查表得出对应于n、α的临界值G1-α(n)。
(3)当Gn>G1-α(n),则判断最大值xn为异常值;否则无异常值。
(4)给出剔除水平α*的G1-α(*n),当Gn>G1-α(*n)时,xn为高度异常值。
举例说明:
10个样品砖的抗压强度分别为:4.7,5.4,6.0,6.5,7.3,7.7,8.2,9.0,10.1,14.0MPa,根据公式(1)~(3)可算出:
μx=(x1+x2+⋯+xn)/n=7.89
s=(Σ(xi-μx)2)1/2=2.704
G10=(x(10)-μx)/s=2.26
对n=10,G0.95(10)=2.176,G10>G0.95(10),判断x10为异常值。
4 结语
新时期质量监督工作发生了质的转变,由传统的实体控制转变为以程序控制为主、实体控制为辅。以前在实体方面是参与工程质量的审核验收,使监督机构陷入责任主体的尴尬境地;如今质量监督机构不再作为工程质量的责任主体存在,其对实体的控制也转为抽查为主,包括观感的检查和实体的检测。为了能够反映既有结构的质量情况,采用现场实体检测非常必要。但一直以来由于装备及人员的培训问题,加之缺乏这方面检测的经验和指导依据,使实体检测工作推进缓慢。为了尽快开展这项工作,使监督工作立体化、科学化,本文结合有关标准、规范加以探讨,并提供了可操作依据以供同行参考。