Актуальность статистических методов контроля в дорожном строительстве

Наиболее надежным при производстве дорожно-строительных работ является сплошной контроль качества, выполняемый исполнителем работ (самоконтроль), но такой контроль требует большого количества испытаний, и в реальных производственных условиях он практически не реализуем.

Учитывая данное обстоятельство на практике более широко применяется выборочный контроль. И хотя этот вид контроля был в достаточной степени регламентирован нормативно-техническими документами, он обладает рядом недостатков и не обеспечивает надлежащей надежности оценки качества.

Так, рост объемов строительства, увеличение протяженности эксплуатируемой дорожной сети, повышение требований к дорогам, расширение номенклатуры применяемых материалов, усложнение технологических процессов и другие причины требуют увеличения объема контроля. В то же время, осуществляя традиционный контроль, вынуждены увеличивать численность контролеров, что экономически нецелесообразно. Поэтому на практике весь контроль сводится к измерению нескольких параметров, данные по которым можно получить с минимальными трудозатратами.

Кроме того, существующие методы контроля не всегда дают достаточно достоверные результаты. В большинстве нормативных документов требуемое число измерений отдельных параметров при контроле качества равняется трем. Используя статистические данные по точности контроля отдельных параметров и их фактическую однородность, можно определить достоверность существующих методов контроля. Расчеты показали, что указанная достоверность находится в пределах 35-64 % для разных контролируемых показателей. Таким образом, в 65-36 % случаев контроль является недостоверным, что приводит к неверной оценке качества производимых работ.

Нормативные документы по контролю качества требуют измерения большого количества параметров. Так, например, при контроле качества земляного полотна необходимо контролировать порядка 20-ти параметров, слоя щебня - 10-ти, при строительстве асфальтобетонных покрытий - 19-42 параметра, при подборе составов и приготовлении смеси на АБЗ - 11-22 параметра. Учитывая необходимость ежедневного контроля, а также неоднократность измерений в течение смены всех параметров, объем проводимых измерений оказывается громадным и практически неосуществимым.

Анализ многочисленных отечественных и зарубежных исследований последних лет показал наличие значительной неоднородности измеряемых параметров в дорожном строительстве. Так, коэффициент вариации параметров, характеризующий их неоднородность, по модулям упругости доходил до следующих величин: дорожной одежды 0,17-0,94; слоя щебня - 0,30-0,94; слоя песка - 0,24-0,49; земляного полотна - 0,23-0,69; по толщине слоев асфальтобетона - 0,17-0,65; щебня - 0,10-0,46; песка - 0,31-0,40. Значительная неоднородность измеряемых параметров приводит к недостоверности результатов при существующих методах контроля. Так, если считать закон распределения измеряемой величины нормальным, а коэффициент вариации (C_v) принять равным только 0,2, то измеряемая величина (X) может находиться в следующих пределах:

X_max = X_ср (1+3С_v) = X_ср (1+3×0,2) = 1,6X_ср (36.1)

X_min = X_ср (1-3C_v) = X_ср (1-3×0,2) = 0,4X_ср

При традиционном контроле три измерения могут попасть или в зону малых значений измеряемой величины или в зону больших значений, в любом случае оценка качества будет неточной.

Многие официальные допуски по качеству не могут быть выполнены при современном уровне строительства. Для примера приведем данные по контролю качества толщины слоев. Согласно СНиП 3.06.03-85 [87], допустимые колебания толщины составляют ±10 %. Определим значение коэффициента вариации толщины, при котором будут выдержаны указанные требования. Используя формулу (36.1), получим

1,1×Х_ср = Х_ср (1+3С_v), где С_v = 0,033. (36.2)

По литературным данным, минимальное значение коэффициента вариации толщины слоя равняется 0,078, следовательно выдержать эти допуски не представляется возможным.

Неоперативность существующих методов контроля не всегда позволяет производить своевременно и быстро коррекции производственных процессов. Основные причины этого связаны с отсутствием или недостаточным количеством современных приборов, часто громоздкостью оборудования, длительным временем обработки результатов контроля и пр. После такого контроля обычно фиксируется брак, а сроки для принятия оперативных решений бывают уже упущенными.

Не имеется достаточно проработанных теоретических основ существующей оценки качества, отсутствуют единые критерии оценки, а также единый математический аппарат и пр. Так, согласно СНиП 3.06.03-85 дефектность для различных параметров принимается различной: 2, 5, 10 и 20 %. Аналогично максимальные отклонения параметров от допустимых также приняты различными: в 1,5; 2,0; 3,3 раза больше средних значений.

Одинаковые допуски для дорог 1-III категории обеспечивают разную доверительную вероятность контроля качества, что безусловно неверно. То же можно сказать о дорогах IV-V категорий. В допусках не оговорена требуемая однородность параметров, тогда как при разной однородности процент брака будет различным. В качестве примера определим процент брака для ровности асфальтобетонного покрытия при среднем значении просвета под рейкой - 2 мм и допустимом значении - 5 мм: при коэффициенте вариации С_v = 0,6 - дефектность составит 2,5 %, при С_v = 0,8 - 6 %; при С_v = 1,0 - 9 %; при С_v = 1,2 - 11 %. СНиП 3.06.03-85 оговаривает лишь 5 % дефектности.

В заключение приведем простой пример, показывающий некорректность существующей оценки ровности (аналогичные примеры можно привести и по другим параметрам).

Пусть произведены замеры ровности на двух участках. Участок 1 имел просветы под рейкой, равные: 0 мм в 20 случаях, 1 мм - в 22; 2 мм - в 15; 3 мм - в 10; 4 мм - в 5; 5 мм - в 4; 7 мм - в 3 и 10 мм в одном случае (дефектность 5 %).

Участок 2 имел просветы под рейкой равные: 0 мм в 5 случаях; 1 мм - в 7; 2 мм - в 3; 3 мм - в 15; 4 мм - в 20; 5 мм - в 26; 7 мм - в 3 и 10 мм в одном случае (дефектность 5 %).

Согласно СНиП 3.06.03-85 эти два участка имеют одинаковую оценку, хотя совершенно очевидно, что ровность первого участка лучше.

Действующие нормативно-технические документы заранее определяют места проведения испытаний, что заставляет исполнителей работ уделять усиленное внимание именно тем местам, которые будут подвергаться контролю, а не всей дороге. Так, контроль плотности по полосе наката (1,5 м от кромки) часто приводит к недостаточному уплотнению кромок и центра покрытия.

При использовании традиционного контроля отсутствует четкая специализация между отдельными службами. Как известно производственный контроль в дорожном строительстве подразделяется на три вида: входной, операционный и приемочный. Входной контроль, как правило, возлагается на службу производственно-технической комплектации. Операционный контроль должны выполнять лаборанты, производители работ и мастера, а также исполнители работ в форме самоконтроля. Приемочный контроль выполняется заказчиками и приемочными комиссиями.

Наиболее ответственным и трудоемким видом контроля является операционный. Именно от того как четко будет организован контроль на стадии производства работ, зависит будущее качество дороги. Специализация различных служб при проведении операционного контроля позволит существенно сократить его объем, высвободить значительное количество контролеров и при этом обеспечить повышение качества выполняемых работ. Возможность такой специализации будет рассмотрена в разделе 36.6.

Существенной помехой в организации контроля качества является различная квалификация персонала, осуществляющего контроль. Результаты испытания одного и того же материала в определенной мере зависят от профессионального уровня контролеров. В этой ситуации, видимо, необходимо проводить систематическое повышение квалификации персонала лабораторных служб и обеспечить периодическую аттестацию их знаний.

Перечисленные выше факторы указывают на необходимость перехода на новые методы контроля - более достоверные и менее трудоемкие. К таким методам относятся статистические методы контроля качества. При этом следует помнить, что несмотря на кажущуюся сложность, статистические методы являются в достаточной степени простыми, надежными, экономически выгодными и, что самое главное, не приводят к увеличению объема контроля, а наоборот часто значительно его сокращают, чем разумеется облегчают работу лабораторий и расширяют охват контролем. Эти методы создают условия для более объективной оценки качества и совершенствования организации службы контроля качества.