基桩钻芯检测的抽检样本优化

付利标 张方峥

1广东金华城建设集团有限公司（525000） 2广东电网有限责任公司茂名供电局（525000）

0 前言

采用钻芯法进行基桩检测具有数据直观可靠、误差小的优点，但要用样本数据来代表整体检验质量，样本的可信性尤为重要。样本的可信性受两方面影响。①样本的选取规则；②样本的数量。因此控制样本数量，对选取规则进行优化，可提升样本的可信度，经济且更为合理。

1 芯样的选取规则

相关规范及文献[1]规定，钻芯法是用钻机取芯样以检测桩长、桩身缺陷、桩底沉渣厚度、桩身混凝土的强度和密实性，判定桩端沿途性状的方法。当桩长小于30 m时,试件芯样不应少于3组(9块)；当桩长大于30 m时，宜适当增加试验组数；当桩长为10～30 m时，每孔截取3组芯样；当桩长小于10 m时，可取2组；当桩长大于30 m时，不少于4组。进行桩身完整性检测时，抽检数量不应少于总桩数的20%，且不能少于10根。当抽检不合格的桩数超过抽检数的30%时，应加倍重新抽检。加倍抽检后，若不合格桩数仍然超过抽检数的30%，应全数检测。此外，地基条件复杂时也应提高抽检比例，因此抽检方法和检测结果的公正性与准确率对检测和被检测双方都有一定风险性。双方可共同商定，在满足规范的统一条件下，适当选择样本容量，同时引入风险控制条件，使抽检方法更为科学合理。工程中抽样方式多为人工随机抽样，即理论上每个桩基被抽检的概率相等，但因为要考虑桩基浇筑的位置、气候环境、时间等因素，往往通过检测人的经验进行适当调整，这样掺杂人为因素的抽样容易引发暗箱操作，对检测和被检测双方都有失公正。

为此选择一个可信的随机抽样方法非常重要。常用的随机抽样方法有4种，包括单纯随机抽样法、机械随机抽样法、二次随机抽样法、分层随机抽样法。分层抽样使样本层级分明相对独立，能减少总的标准误差，对大容量样本检测更为合适，但各层级如何划分定义是难点，层级过少不容易体现各样本的特性，容易忽略某些关键因素，从而影响抽样的置信度。反之层级过多会导致同一类特性样本不能有效识别，从而增加工作量。因此合理的区分样本特性，划分层级尤为重要。

2 改进抽样方法

2.1 层级确认

以分层抽样为模板进行改进，假设基桩总数为N，分为M层，每层抽取数量相同，需要抽检n基，引入权重前每基被抽检的概率P=n/N，引入权重后将所有可能会对基桩质量产生影响的参数m，包括浇筑的位置、浇筑时间、气候环境、施工工艺等因素列举出来进行权重评分这样越容易受外部影响产生缺陷的基桩其权重比分越高（见表1），其被抽检的概率P=n/N×f（m）也高，对基桩缺陷的识别可以较之前的随机抽检更为敏感，消除检测的不确定性影响，使得缺陷的平均出现率被正确评估。

表1 权重评分

2.2 建立权重

算例分析表明，钻芯法的检测数量对合理的评估缺陷平均识别率有明显的影响，如果考虑抽检的不确定性因素影响，抽检数量过少会降低缺陷平均识别率，导致缺陷无法被正确识别。随着检测数量的增加，被抽检出的缺陷更新了相应缺陷的平均识别现率，其不确定性影响因素逐渐淡化，缺陷平均识别率得到明显提高。缺陷平均识别率达到一定程度后，继续增加检测数量反而对其影响并不敏感。因此需要对基桩质量产生影响的参数在特定环境下进行有效甄别，合理评估参数选择检测数量，降低不确定性因素影响，同时提高缺陷平均识别率。

对基桩质量产生影响的参数m可以通过建立一个专家库的机制对权重评分进行系统评估确定，因为包括浇筑的位置、浇筑时间、气候环境、施工工艺等因素对基桩缺陷的影响值并不是统一的，其内在并无直接联系，但在某特定条件下具有一定规律性。这个规律的建立需要足够的数据积累，可以引入桩身孔洞、蜂窝、桩底沉渣等多种形态的以往质量缺陷数据反推，建立一个初步模型，然后通过专家库对缺陷基桩被抽检概率P的置信区间和标准差进行校验。按照统计学的常规要求当缺陷基桩被抽检的概率P置信区间为95%时，其权重评分合理可信。

2.3 结果评估

通过实例实现模拟抽样发现，传统的分层抽样精度受层级的数量影响，层级数量少无法区分不同类型样本的差异。反之层级数量多能精确区分样本差异，但损失了抽样效率。引入权重进行改良的分层抽样法能同时兼顾样本差异和抽样效率两方面因素，同时建立的权重评分机制能对样本进行逐一区分，在同类型样本层级中也能体现差异，从而调整其抽样概率，消除检测的不确定因素影响。改良后的抽样方法更能合理体现受到各种因素影响下的基桩被检测的真实需要，在体现随机性的原则下越重要的基桩越容易被抽检，同时其概率稳定不受人为因素干扰尤为可信。更为重要的是抽样的随机特性被保留，对检测和被检测双方更能显示公正性。

3 结语

文章辨析出了目前采用钻芯法进行基桩检测的随机抽样不公正性问题，以分层抽样为模板通过引入权重评分对其进行改进，消除人为因素影响。在样本数量一定下，通过优化选取规则提升样本的可信性，减少了基桩检测中的不确定性因素，保证了缺陷的平均有效识别率，避免了将有工程质量问题的基桩验收合格，降低了检测和被检测双方的风险，能公正并且经济地对批量基桩质量作出客观评估。