Примеры организации и проведения статистического контроля, оценки качества и настройки технологических процессов

Чтобы глубже уяснить существо метода статистического контроля и оценки качества рассмотрим несколько примеров, иллюстрирующих всю последовательность подготовки и проведения контроля, обработки результатов контроля и оценки качества, настройки технологических процессов.

Пример 1. Необходимо оценить качество уплотнения верхнего слоя земляного полотна на участке 300 м строящейся дороги III технической категории.

Сначала определяют необходимый объем контроля. Для этого используют формулу (36.24) и табл. 36.6 и 36.9. Принимают ориентировочно n = 10, тогда для дороги III технической категории при одностороннем ограничении (ограничивают только минимальные значения плотности) по табл. 36.6 получают t = 1,83. По табл. 36.9 для плотности грунта С_v = 0,3; ρ = 0,015. Эти значения t, C_v и ρ подставляют в формулу (36.24)

Полученное значение n = 13,4 не соответствует принятому n = 10, поэтому принимают новое целое значение n, ближайшее к полученному - п = 13. По табл. 36.6 определяют новое значение t = 1,78 и подставляют его в формулу (36.24):

Окончательно принимают п = 13, то есть чтобы оценить качество уплотнения с достаточной достоверностью необходимо провести 13 измерений в разных точках контролируемого участка.

Согласно примеру, приведенному в конце раздела 4 намечают точки контроля, выбирают по таблице случайных чисел (табл. 36.10) следующие пары цифр 13, 09, 04, 10, 45, 42, 07, 77, 57, 76, 39, 75, 26. В соответствии с рекомендациями, приведенными в разделе 4, контролируемый участок разбивают на 20 равных участков по длине, каждый из которых делят на 5 частей в поперечном направлении. Для удобства на листе бумаги в клетку составляют план контролируемого участка, нумеруют зоны двузначными числами от 00 до 99 и затем отмечают те зоны, номера которых совпали с выбранными по табл. 36.10 парами (рис. 36.5).

Рис. 36.5. Пример составления плана контроля

В любой точке каждой намеченной зоны осуществляется контроль плотности. В результате контроля получены следующие значения плотностей: 1,88; 1,82; 1,84; 1,90; 1,85; 1,88; 1,87; 1,93; 1,83; 1,80; 1,88; 1,89; 1,89 г/см³.

Полученные результаты контроля расставляют по возрастающим значениям (в ранжированный ряд): 1,80; 1,82; 1,83; 1,84; 1,85; 1,87; 1,88; 1,88; 1,88; 1,89; 1,89; 1,90; 1,93 г/см³.

Улучшить ряд можно двумя способами. По упрощенному способу отбрасывают минимальное и максимальное значения ряда и получают улучшенный ряд: 1,82; 1,83; 1,84; 1,85; 1,87; 1,88; 1,88; 1,88; 1,89; 1,89; 190 г/см³.

2 способ.

Согласно второму способу проверяют крайние члены на принадлежность ряду по формулам (36.14). По табл. 36.5 для n = 13 определяют τ_крит = 0,411

Таким образом, крайние члены принадлежат имеющемуся ряду и их не следует отбрасывать. Но в дальнейших расчетах будем использовать улучшенный ряд, полученный первым способом.

Затем определяют среднее арифметическое улучшенного ряда приближенно как медиану ряда, то есть берут средний член улучшенного ряда (6-й член). Таким образом Х_ср = 1,82 г/см³, X_ср можно определить по точной формуле (36.12).

Потом определяют коэффициент вариации приближенным способом. Из табл. 36.10 видно, что плотность грунта является параметром, обладающим малым коэффициентом вариации 0,03, значительно меньшим 0,2. Следовательно используем формулу (36.15)

По табл. 36.6 для числа членов улучшенного ряда n' = 11, дороги III технической категории, при одностороннем ограничении параметра (так как по плотности ограничиваются только минимальные значения) получаем t = 1,82.

Тогда

можно определить также по точной формуле (36.13).

Далее определяют относительный показатель допуска. Максимальная плотность для использованного на данном участке грунта, полученная в приборе стандартного уплотнения составляет 1,89 г/см³. Тогда, при минимально допустимом коэффициенте уплотнения верхнего слоя земляного полотна (по СНиП 3.06.03-85) 0,98 минимальное допустимое значение плотности составляет [X] = 1,89×0,98 = 1,85 (г/см³). Следовательно, по формуле (36.11) получают

По номограмме рис. 36.4 определяют значение показателя дефектности и оценку в баллах. Для этого выбирают на номограмме кривую, соответствующую R = 0,98. По горизонтальной оси откладывают значение = 0,0116 и проводят вертикальную прямую до пересечения с выбранной кривой. Из точки пересечения проводят горизонтальную прямую до пересечения с левой вертикальной осью, по которой определяется дефектность при ограничении минимальных значений. Таким образом, получают Д = 0,071 (7,1 %), что соответствует оценке «хорошо».

Итак, статистический контроль плотности верхнего слоя земляного полотна на участке 300 м дороги III технической категории показал, что уплотнительные работы выполнены на оценку «хорошо». Данная оценка заносится в акт на скрытые работы.

Пример 2. Необходимо оценить качество земляного полотна при приемке. Согласно СНиП 3.06.03-85 при контроле качества земляного полотна проверяют: высотные отметки продольного профиля, ширину земляного полотна, поперечные уклоны, крутизну откосов, поперечные размеры кюветов, нагорных и других канав (по дну), глубину кюветов при условии обеспечения стока, поперечные размеры дренажей, продольные уклоны дренажей, ширину насыпных берм, толщину слоя растительного грунта на откосах, плотность грунта естественного основания и слоев насыпи.

Методом статистического контроля ранее по перечисленным параметрам были получены следующие оценки: по высотным отметкам продольного профиля 5; по ширине земляного полотна 5; по поперечным уклонам 4; по крутизне откосов 4; по поперечным размерам кюветов (по дну) 3; по глубине кюветов (сток обеспечен) 3; по поперечным размерам дренажей 3; по продольным уклонам дренажей 4; по ширине насыпных берм 4; по толщине слоя растительного грунта на откосах 3; по плотности грунта естественного основания 5; по плотности грунта в слоях насыпи 4.

По формуле (36.19) определяют значение комплексного показателя качества устройства земляного полотна.

По табл. 36.7 п. 2 по значению Р, равному 3,91 устанавливаем оценку качества устройства земляного полотна: 3,51 < 3,9 1< 4,5, что соответствует оценке «хорошо».

Пример 3. Необходимо оценить качество двухслойного основания. Нижний слой основания выполнен из пескоцемента (сметная стоимость 121 ед.), верхний слой - из гравийно-песчаной смеси, укрепленной цементом (сметная стоимость 145 ед.). При приемке по нижнему слою была выставлена оценка «хорошо», по верхнему - «отлично».

По формуле (36.20) определяют значение комплексного показателя качества

По табл. 36.7 п. 2 по значению Р, устанавливаем оценку качества устройства основания: 4,54 > 4,5, что соответствует оценке «отлично».

Пример 4. Необходимо установить среднюю оценку качества покрытия, состоящего из трех одинаковых по конструкции участков, каждый из которых был принят ранее. Участок протяженностью 400 м был принят с оценкой «отлично», участок протяженностью 200 м - с оценкой «отлично», участок протяженностью 700 м - с оценкой «хорошо».

По формуле (36.21) рассчитывают

По табл. 36.7 п. 2 устанавливают среднюю оценку качества покрытия: 3,5 < 4,46 < 4,5, что соответствует оценке «хорошо».

Пример 5. Необходимо установить среднюю оценку по четырем путепроводам и мостам, входящим в состав принимаемой автомобильной дороги. Путепровод сметной стоимостью 143 ед. был принят с оценкой «удовлетворительно», два моста сметной стоимостью 215 ед. и 244 ед. приняты с оценкой «хорошо» и путепровод сметной стоимостью 158 ед. - с оценкой «отлично».

По формуле (36.23) рассчитывают

По табл. 36.7 п. 3 устанавливают среднюю оценку качества по путепроводам и мостам: 3,76 < 4,01 < 4,5, что соответствует оценке «хорошо».

Пример 6. Необходимо выставить оценку по законченной строительством автомобильной дороге. Ранее по отдельным видам работ и конструктивным элементам дороги были установлены следующие оценки: по подготовительным работам 3; по земляному полотну 4; по основанию 5; по покрытию 4; по искусственным сооружениям 4; по обстановке дороги 5; по зданиям и сооружениям, входящим в комплекс дороги 4.

При приемке комиссия сочла необходимым снизить результат оценки на 0,1 балла за недостаточную эстетичность сдаваемого объекта.

По формуле (36.22) с учетом коэффициентов значимости, приведенных в табл. 36.8, рассчитывают комплексный показатель качества

По табл. 36.7 п. 3 устанавливают оценку качества по законченной строительством автомобильной дороге: 3,76 < 4,09 < 4,5, что соответствует оценке «хорошо».

Пример 7. Необходимо подобрать оптимальный режим уплотнения слоя земляного полотна, то есть осуществить настройку технологического процесса уплотнения.

Исходные данные.

Необходимо произвести настройку технологического процесса устройства слоя земляного полотна из легкого суглинка при укатке его катком на пневматических шинах типа Д-551 (В = 3,6 м). Рекомендуемая СНиП 3.06.03-85 толщина слоя - 30 см, максимальная плотность в приборе стандартного уплотнения - 1,87 г/см³, оптимальная влажность - 14,2 %. Скорость движения катка на двух первых и двух последних проходах - 5 км/ч. Эталонный участок длиной 40 м и шириной 10 м устраивают на дороге III технической категории. Требуемый по СНиП 2.05.02-85 [86] коэффициент уплотнения грунта - 0,98.

Необходимый объем и местоположение точек контроля определяются аналогично примеру 1 (n = 13).

Контроль плотности грунта в уплотняемом слое земляного полотна.

После 8 проходов катка производят контроль плотности грунта в намеченных выше точках контроля. Получили следующие значения плотности: 1,82; 1,77; 1,82; 1,85; 1,76; 1,86; 1,82; 1,83; 1,76; 1,75; 1,83; 1,76; 1,78 г/см³.

Статистическая обработка результатов контроля включает следующие операции.

Полученные результаты контроля расставляют по возрастающим значениям: 1,75; 1,76; 1,76; 1,77; 1,78; 1,79; 1,82; 1,82; 1,82; 1,82; 1,83; 1,85; 1,86 г/см³.

Отбрасывают крайние члены ранжированного ряда: минимальный - 1,75 г/см³, максимальный - 1,86 г/см³. Получают улучшенный ряд: 1,76; 1,76; 1,77; 1,78; 1,79; 1,82; 1,82; 1,82; 1,82; 1,83; 1,85 г/см³.

Потом определяют среднее арифметическое улучшенного ряда приближенно к медиану ряда. Средним членом улучшенного ряда является 7-й член - 1,82 г/см³. Таким образом Х_ср = 1,82 г/см³.

Коэффициент вариации определяют по формуле (36.15)

Относительный показатель допуска определяют по формуле (36.11). Нормативное значение плотности по СНиП составляет 1,87 г/см³. Допустимое значение коэффициента уплотнения согласно исходным данным составляет 0,98. Таким образом, [X] = 0,98×1,87 = 1,83 г/см³. Следовательно

На номограмме рис. 36.4 выбирают кривую, соответствующую R = 1,005. На абсциссе (горизонтальной оси) номограммы откладывают значение = 0,0139 и проводят вертикальную линию до пересечения с выбранной на номограмме кривой. Из точки пересечения проводят горизонтальную линию до пересечения с ординатой (вертикальной осью). Так как при уплотнении ограничиваются минимальные значения плотностей, то определяют дефектность (или оценку) качества по левой ординате. Получилось Д ≈ 0,6, что соответствует оценке «неудовлетворительно».

В связи с этим принимают решение о проведении дополнительной укатки на четыре прохода по одному следу, а затем производят контроль плотности и вновь обрабатывают результаты контроля.

Полученный ряд: 1,80; 1,82; 1,83; 1,84; 1,85; 1,87; 1,87; 1,88; 1,88; 1,88; 1,89; 1,90; 1,93 улучшают исключением максимального и минимального значения: 1,82; 1,83; 1,84; 1,85; 1,87; 1,88; 1,88; 1,88; 1,89; 1,89; 1,90. Находят X_ср = 1,88 г/см³;

По номограмме Д ≈ 0,04, что соответствует оценке «отлично».

Следовательно, для обеспечения высокого качества устройства земляного полотна необходимо произвести уплотнение грунта 12 проходами катка по одному следу.

В заключение определяют необходимое время работы катка на захватке длиной 250 м при заданном режиме уплотнения по формуле (36.26)

По результатам настройки составляется акт настройки технологического процесса.

Основные выводы

Метод настройки технологических процессов создает все условия для выполнения требований СНиП к конечной продукции - автомобильной дороге - при имеющемся в распоряжении строителей механизированном парке и арсенале технологических средств. Тогда как порядок работ, предписанный действующими нормативными документами, часто бывает невыполним из-за отсутствия необходимых механизмов, что приводит к низкому качеству результатов работы.

Метод статистического приемочного контроля позволяет при значительном сокращении объема контроля с достаточной достоверностью и точностью оценить результаты работ.

Основными особенностями рассмотренных в настоящей главе статистических методов контроля и регулирования качества в дорожном строительстве, характеризующими их преимущество, являются:

разделение операционного контроля на два этапа - настройку технологического процесса и текущий контроль;

сокращение объема операционного контроля при повышении достоверности его результатов;

повышение качества операционного контроля за счет проведения наиболее ответственной части операционного контроля (настройки) силами центральных лабораторий, располагающих квалифицированными кадрами и оснащенных современными средствами измерения;

сокращение необходимого количества средств измерения для проведения производственного контроля, за счет сокращения инструментального текущего контроля, проводимого непосредственными исполнителями дорожно-строительных работ;

сокращение номенклатуры контролируемых показателей при текущем контроле;

многоступенчатость контроля, предусматривающая постепенный переход ответственности за качество работ от исполнителя к исполнителю по мере выполнения отдельных видов работ;

использование математического аппарата, основанного на законе распределения Вейбулла с переменными параметрами, который позволяет производить оценку качества на единой методической основе для всех видов дорожно-строительных работ, отличающихся значительными колебаниями однородности;

дифференцирование оценок качества в зависимости от технической категории дорог;

применение в качестве критерия качества дорожно-строительных работ показателя дефектности, позволившее создать единую балльную систему оценок;

сокращение технической документации при проведении операционного контроля.

Методы статистического контроля позволяют оптимально спланировать контроль, перейти от контроля констатирующего к контролю управляющему или регулирующему и с высокой достоверностью оценить качество готовой продукции [44, 45].

Таблица 36.12

Параметры, используемые при оценке качества работ, и условия их оценки

Продолжение таблицы 36.12

Продолжение таблицы 36.12

Продолжение таблицы 36.12

Окончание таблицы 36.12

РАЗДЕЛ VII