基于层次分析法的钻孔灌注桩施工质量控制

董纪伟

（山西西山金信建筑有限公司，山西 太原 030200）

0 引言

A 项目共设计桩数为822 根，其中试、锚桩桩数为40 根，试桩（p1t）为8 根，锚桩（p1a）32 根，工程桩（p1）共计782 根。试桩桩长44.5m，混凝土强度为C50，锚桩桩长44.5m，混凝土强度为C45。工程桩桩长为36.6m（一桩一柱部位为38.2m），桩端持力层位细砂层，桩端进入持力层不小于1.6m，工程桩混凝土强度为C45。本工程所有桩桩径均为800mm，钢筋笼笼径700mm，锚桩钢筋笼主筋为HRB400-32/HRB400-28，工程桩及试桩钢筋笼主筋为HRB400-25/HRB400-22。本工程桩基设计等级为甲级。试桩极限承载力为8800kN。

1 相关理论

本文主要是以全面质量管理理论为基础，从刘源张教授“三全”管理出发，结合“4M1E”质量管理因素分类方法，对JX 公司A 项目钻孔灌注桩质量进行控制。

1.1 全面质量管理理论起源

全面质量管理理论的前身为美国某学者于1951 年所提出的全面质量控制理论（TQC），其指出，质量是一个结合了价格、成本、资源、战略等诸多因素的综合概念，不能只着眼于质量控制本身，要树立起“大质量”的意识。另一位学者强调了全员参与的重要性，认为随着生产率的发展，质量控制会变得越来越重要，随着全球化生产格局的形成，质量控制水平的提高，形成“世界级”质量，必须人人都参与进来。随后，“PDCA”循环的全面质量管理的工作程序即plan、do、check、action 质量控制循环吧被提出，通过这个循环，使质量控制能够循环上升。再经过进一步完善，才形成了全面质量管理理论（TQM），随后TQC 逐步被TQM 所取代。

我国对于全面质量管理的应用起源于1978 年党的十四届五中全会，如今也有四十多年的历史。刘源张[1]指出全面质量管理是指对质量控制进行全人员，全过程，全方面的“三全”管理，也是对领导，干部、群众的“三结合”管理。不仅是一种保证质量的技巧，更是一种应当全社会参与的活动。焦绪学[2]提出了施工项目管理中人力（manpower）、资金（money）、材料（material）、机械（machine）、环境（environment）的4M1E 项目分类。王树德[3]在此基础上，提出了施工阶段影响质量的五大因素，人（man）、机械（machine）、材料（material）、方法（method）、环境（environment），使质量控制因素分类变得更加科学和实用。

1.2 全人员质量管理控制

JX 公司A 项目全人员主要是指项目施工人员、项目技术人员及项目领导者。

（1）项目领导者是指项目经理、安全、质量副经理等管理层成员，这类人员属于项目的领导者，对于项目的质量控制进行大方向的把控。

（2）项目技术人员是指项目安全、技术部门负责人及相关管理人员。这类人员并不直接进行工程实体建造工作，但是需要对施工质量目标如何完成进行具体的、系统性、科学性的安排和交底，并全程监督施工是否按照工程交底进行施工，是保证施工必不可少的一类人员。

（3）项目施工人员是指直接参与具体施工工序，在项目领导者及项目技术人员的领导下，进行项目施工的人员。

1.3 全过程质量管理控制

JX 公司A 项目全过程控制是指事前控制、事中控制、事后控制。

（1）事前控制是指在进行某工序施工前，为了保证施工质量，进行的全方面、一系列准备工作。

（2）事中控制是指在进行某工序施工过程中，将施工实际情况控制在施工质量目标范围内的一系列质量控制工作。在实际施工过程中，会遇到一些质量问题，这些质量问题中，一部分我们在事前控制环节已经有所预料并制定了相应的质量控制措施，面对这些质量问题，只需要严格按照措施进行控制即可。但是由于施工过程的复杂和不可控性，会产生一些不可预料的质量问题，这类问题对于人员、机械、材料、方法及环境都是很大的考验，只有进行科学的决策，合理地安排各施工要素，才能保证施工质量处于可控的状态。

（3）事后控制是指在某项工序施工完成后，对完成施工的部分进行验收并对通过验收的部分进行保护的工作。

1.4 全方面质量管理控制

JX 公司A 项目全方面控制主要体现在“4M1E”质量控制，即对人的因素、机械因素、材料因素、方法因素、环境因素全等方面控制。值得注意的是，这里所提出的各类因素，并不是相互割裂、相互独立的关系，相反，只有将各因素看做一个整体，弄清楚其之间相互影响、相互作用的关系，才能够做好项目整体的质量控制。

2 单位概况及质量问题

2.1 JX 公司概况

JX 公司始建于1966 年8 月。现为国家认定的矿山施工总承包、市政公用工程总承包、房屋工程总承包壹级和冶炼工程总承包贰级及起重设备安装、建筑装饰装修、钢结构、土石方、管道工程等专业承包贰级企业。公司于2004 年通过了质量、环境、职业健康三位一体的管理体系认证。2006 年取得了由国家电力监管委员会颁发的承装（修、试）电力设施许可证，具备承修一级、承装三级、承试三级能力。公司下设土建、路桥、机电设备安装、管道和装饰工程等专业分公司及项目经理部23 个，国家二级资质试验室等辅助生产和服务单位5 个。公司现有在册职工1220 人，其中高、中级工程技术职称人员70 人，一、二级资质项目经理（建造师）68 人。拥有资产总额1.6 亿元，各类主要施工机械设备和加工设备1279 台（件），年施工能力达6.5 亿元。几年来，先后有30 多个单位工程被评为市级以上优良工程和安全文明工地，其中两项工程被评为山西省汾水杯工程，两项被评为中煤协会太阳杯工程。

2.2 质量问题

杨晓菲[4]对桩位偏移；缩孔；塌孔；孔底沉渣过厚；钢筋笼吊装变形；灌注混凝土时堵管；灌注混凝土时钢筋笼上浮；桩头破除后钢筋笼未居中等常见的质量问题进行了分析并给出了质量控制措施。闻剑[5]也对混凝土钻孔灌注桩施工质量控制、坍孔偏、斜孔、导管堵塞等灌注桩常见质量问题均进行了细致地研究。

钻孔过程中护筒冒水、钻孔过程中孔壁坍陷、钻孔过程中缩颈、钻孔过程中钻孔偏斜、桩底沉渣量过多、混凝土灌注中卡管、灌注过程中钢筋笼上浮、断桩都会对灌注桩的成桩质量造成不利的影响。

3 层次分析法

层次分析法是由美国著名的运筹学家萨蒂（T.L.Saaty）教授提出的一种定性与定量相结合的多准则的决策方法。具体说就是在运用层次分析法时要把需要解决的问题分解成相关的要素，再分成目标、准则、方案等，用一定的数值对其进行量化。

层次分析法的原理是在分析问题时，先把问题分解，层次化。根据问题的性质把问题分解成相关的因素，按照因素之间的关系分类，形成多层次的结构模型。然后分析底层因素对于高层因素的相对重要性，根据重要性得出权重的排序。在过程中，每个因素的重要性程度是需要通过经验或者专家来判断衡量的。它的特点是层次化和数量化，把复杂问题的本质、因素及相关的内在关系进行分解，由难到易，就更容易对问题进行判断，并作出决策。

层次分析法被引进到我国之后，便因可以对问题层层分解，和可以将复杂问题简单化的优点以及计算过程简单被广泛应用。它适用于方案的比较、人员素质的评估、科技成果的评比等。

4 模型构建及各级评价检验

4.1 建立层次结构模型

通过查阅文献及德尔菲法确定影响钻孔灌注桩施工质量的影响因素，通过4M1E 分类法，即人（man）、机械（machine）、材料（material）、方法（method）、环境（environment），将因素分为5 个一级指标，再通过头脑风暴法和德尔菲法进一步将每个一级指标细分为若干个二级指标，合计得到5 个一级指标和19 个二级指标，下一步对每个指标进行编号方便进行下一步比选。

4.2 构建两两比较矩阵

在确定各层次各因素之间的权重时，如果只是定性的结果，则常常不容易被别人接受，因而部分学者提出一致矩阵法，即不把所有因素放在一起比较，而是两两相互比较，对此时采用相对尺度，判断矩阵元素的标度方法如表1 所示，以尽可能减少性质不同的诸因素相互比较的困难，以提高准确度。如对某一准则，对其下的各方案进行两两对比，并按其重要性程度评定等级。为要素与要素重要性比较结果，按两两比较结果构成的矩阵称作判断矩阵。

表1 判断矩阵元素的标度方法

根据以上理论，将A、A1、A2、A3、A4、A5 其中的因素通过专家打分两两进行比较，则可以得到因素两两比较矩阵。

4.3 层次单排序和一致性检验

将向量M=（M1，M2，…，Mn）归一化1，2，…，n）。

为了避免评价指标之间出现矛盾，需要对判断矩阵进行一致性检验。

RI 值可通过查表得到，当CR<0.1 则行列式一致性检验通过。

A1λmax=3.054，CI=0.027，RI=0.58，CR=CI/RI=0.046<0.1，一致性检验通过。

4.4 层次总排序和一致性检验

Aλmax=5.379，CI=0.095，RI=1.120，CR=CI/RI=0.085<0.1，一致性检验通过。

将一级权重指标Aω 乘以对应的Aiω （i=1，2，3，4，5）可以得到各二级因素在一级矩阵中对应的权重W，再对W 按降序排序，可以得到二级因素重要性。构建钻孔灌注桩质量控制因素排序如表2 所示。排名越靠前，重要性越高。

表2 构建钻孔灌注桩质量控制因素排序

从表2 可以得到领导者能力B13、长螺旋钻孔灌注机械B21、技术人员能力B12、钢筋质量B32 为钻孔灌注桩质量控制最重要因素，应制定针对性措施进行严格控制，从而确保钻孔灌注桩施工质量。

5 结语

通过制定合理的技术方法保障措施、组织保障措施、机械材料保障措施、环境保障措施。可以有效防止在钻孔过程中及水下混凝土灌注过程中常见出现的施工质量问题，保质、保量地完成桩基施工任务。具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，灌注桩桩基的施工质量是可以得到保证的。

本文虽然构建了定量的模型对控制钻孔灌注桩的质量控制进行改进，但是层次分析评价还是存在一定的主观性。针对个别工程进行的分析只针对本工程实际施工情况，缺乏普适性，其他工程仍需要具体问题具体分析。