基于SAD模型的預應力混凝土管樁施工質量控制研究
——以天隆·三千海桃花島一期項目為例

楊道欣 楊大田 范良宜

(廣州高新工程顧問有限公司，廣東 廣州 510640)

0 引言

隨著我國建筑業的快速發展，建設項目規模越來越大，預應力混凝土管樁的應用范圍越來越廣泛。2017年，住房和城鄉建設部出臺了預應力混凝土管樁相關技術標準[1]。但是，施工工藝不合理、作業不規范等導致的管樁施工質量問題時有發生，因此，如何開展科學有效的預應力混凝土管樁施工質量管理受到業界關注。

近年來，國內外許多學者在工程質量管理、預應力混凝土管樁施工質量缺陷產生原因、管樁施工質量控制、系統調整與發展分析方法(System Accommdation and Development，SAD)模型應用等方面開展了大量研究和實踐。Elliott[2]認為，人是工程質量活動的主體，對施工參與方人員進行控制是工程質量控制的重點。Arditi等[3]認為，項目質量管理貫穿項目管理全過程。Daniel等[4]認為，質量管理是施工過程管理的核心。Willar[5]認為，提高施工單位自身管理水平是工程質量管理的關鍵。Meijer等[6]指出，工程質量控制的重點是作業人員的質量行為。甘元初等[7]通過對預應力混凝土管樁質量問題進行分析，提出相應的防治措施。陳曉東[8]結合工程實例，研究了靜壓預應力管樁施工過程中常見的質量問題與管控措施。鄭曉偉等[9]分析了預應力管樁施工中的質量問題與質量控制和管樁防護。陳文國[10]結合工程實例從5個方面分析了PHC管樁施工質量缺陷產生的原因，并提出了4個方面的應對方案。周勁松[11]從沉樁終壓值、斜樁、樁體破損三個方面分析了靜壓預應力管樁施工中存在的質量問題及防治策略。何凱等[12]從人、機、料、法、環5個維度分析了混凝土強度不足的原因，并提出了基于SAD的施工質量控制方法。宋俊杰等[13]應用SAD-AHP組合模型研究了建設工程評標指標影響因素。于春紅[14]運用SAD分析法，分析了農田水利工程設計質量管理措施。李中勝[15]研究了SAD模型在農村小型水利工程中的應用問題。劉舉進[16]結合工程實例，應用SAD模型對混凝土強度不足的問題進行了量化分析研究。

綜上所述，雖然國內外學者針對施工質量管理以及預應力混凝土管樁施工質量缺陷產生原因及控制措施等方面開展了大量的研究，但是，有關SAD模型在預應力混凝土管樁施工質量控制方面的研究較少，特別是缺乏SAD-AHP-PDCA組合模型在預應力混凝土管樁施工質量控制領域的應用研究。基于此，本文以SAD模型為核心，結合工程實例，研究預應力混凝土管樁施工質量控制方法，以實現管樁工程質量過程控制，為預應力混凝土管樁工程質量精細化管理提供新的思路與方法。

1 SAD模型簡介

1.1 基本理論

系統調整與發展分析方法(System Accommodation and Development，SAD)的基本原理是通過定量分析對影響總體目標完成的各種因素加以整合并計算其影響程度，針對原有控制系統的控制措施進行優化和改進，以強化管理效果，實現最終總體目標。

SAD模型是將質量問題的各影響因素按因果關系進行關聯形成的矢量方框圖，即方框B4、B5、B6到方框B1、B2、B3、B7、B8再到方框A三者之間的關系框圖，如圖1所示。在圖1中，無輸入線的方框(B4、B5、B6)表示“改善手段”，也稱為外因問題；雙實線方框(A)表示“最終總體目標”；其他單線方框(B1、B2、B3、B7、B8)表示“中間目標”，也稱為內因問題。

圖1 SAD模型示意圖

從圖1可以看出，只有經過多級“中間目標”(方框B1、B2、B3、B7、B8)和“改善手段”(方框B4、B5、B6)才能到達“最終總體目標”(方框A)。由此可知，改善手段需要通過兩級或多級中間目標才能實現最終目標。

1.2 應用流程

SAD模型在預應力混凝土管樁施工質量控制中的應用思路是：首先，通過對預應力混凝土管樁施工過程中質量控制的PDCA循環檢查，及時發現質量問題；其次，運用魚骨圖分析影響質量問題的各種因素[17]，并通過層次分析法(AHP)確定各影響因素權重；再次，構建SAD模型，量化分析質量問題各影響因素，并計算各因素影響程度；最后，制定相應的整改措施，并將改進措施應用于下一輪的PDCA循環控制過程。具體步驟如下：

(1)針對PDCA閉環質量控制過程中存在的質量問題，圍繞人員、設備、材料、方法和環境五大因素(4M1E)，將質量問題影響因素逐級分層，從小到大、從粗到細，初步篩選出主要的質量問題影響因素，并繪制魚骨圖。

(2)梳理和分析各質量問題影響因素及相互關系，基于AHP分析法建立階梯層次結構模型，構建比較判斷矩陣，計算各質量問題影響因素權重。

(3)根據因果關系構建質量問題SAD模型，并計算各因素的影響程度(對外因問題進行加權求和，得到其影響程度)，明確改進對象。SAD模型定量計算步驟如下：

1)設總體目標為Y，Y≤1。設影響總體目標的外因問題為X1，X2，…，Xn，且0≤X1，X2，…，Xn≤1。

2)Y和Xi(i=1，2，…，n)之間的關系用線性數學方程式表示，即

Y=A1X1+A2X2+…+AnXn

式中，A1，A2，…，An為各影響因素Xi對總體目標影響程度的權重，0≤A1，A2，…，An≤1，且A1+A2+…+An=1。

(4)對計算結果進行分析，并按影響程度對各影響因素進行排序，確定影響質量問題的主要因素和次要因素。針對影響質量問題的主要因素制定相應的改進措施，并將改進措施應用于下一輪的PDCA閉環控制過程。

2 案例分析

2.1 項目概況

天隆·三千海桃花島一期項目(1、2、3、4棟住宅樓及地下室)位于廣西北海市銀海區美景路88號，總建筑面積約9.4萬m2。其中，地下一層高度為5.3m，建筑面積約1.4萬m2；地上4棟33層住宅，首層架空層高為5.3m，2～33層層高為2.95m，總高度為99.55m，建筑面積約7.5萬m2。建筑抗震設防烈度為6度，耐火等級為一級，屋面防水等級為一級。結構類型為框架、剪力墻結構，塔樓外為天然地基筏板基礎，塔樓內采用PHC管樁基礎(靜壓預應力高強混凝土Φ500mm×125mm(AB型)管樁)。該項目于2018年6月1日開工建設，2020年12月25日竣工驗收。

該項目屬于創優工程，樁基工程施工工期緊、質量要求高，保證樁基工程施工質量是實現項目創優目標的關鍵所在。

2.2 樁基施工概況

按照樁基施工程序，施工前進行了試樁，確定了壓樁標準。在施工過程中，通過PDCA質量控制例行檢查發現了一些質量問題，如管樁出現孔洞及表面裂紋、管壁厚度不夠等。經過工程現場處理，順利完成了樁基施工。通過樁基檢測發現，在198根動測樁中，Ⅰ類樁為195根，Ⅱ類樁為3根。在管樁施工過程中采取了基于PDCA質量閉環管控措施，保證了管樁施工質量，取得了良好的控制效果。

2.3 質量影響因素分析

限于篇幅，本文僅對管樁沉樁達不到設計要求的質量問題進行分析，確定質量影響因素，繪制魚骨圖，如圖2所示。

2.4 確定質量影響因素權重

運用AHP分析法對該質量問題進行多因素決策分析，建立層次結構模型，計算各影響因素權重。首先，邀請來自項目施工和監理等單位的10名具有高級工程師職稱的技術專家依據項目工程特點及巖土勘察報告等資料，基于SAD-AHP模型，按照1～9標度法對比較判斷矩陣進行賦值，并將賦值的平均值作為最終數據輸入MATLAB軟件進行計算，得到各影響因素權重。

圖2 沉樁質量問題影響因素魚骨圖

2.5 基于SAD模型的質量控制分析

2.5.1 構建SAD模型

為了確定管樁沉樁質量問題的主要影響因素和次要影響因素，以更好地優化項目資源，提高管樁施工質量控制水平，根據管樁沉樁質量問題因果分析結果，建立SAD模型(圖3)。圖3中數據為各影響因素權重。

2.5.2 計算各因素影響度

假設管樁沉樁質量Y=1，造成管樁沉樁質量達不到設計要求的外因為Xi(i=1，2，…，19)，按SAD模型計算步驟及方法，得到各影響因素的權重，結果如下：

δx1=0.405×0.374+1.000×0.164×0.272×0.177+1.000×0.418×0.372×0.177+1.000×0.328×0.372×0.177+1.000×0.200×0.372×0.177+1.000×0.163×0.079=0.24，同理可得：δx2=0.24，δx3=0.06，δx4=0.02，δx5=0.01，δx6=0.07，δx7=0.02，δx8=0.02，δx9=0.03，δx10=0.04，δx11=0.09，δx12=0.02，δx13=0.03，δx14=0.03，δx15=0.01，δx16=0.03，δx17=0.01，δx18=0.01，δx19=0.02。

根據以上計算結果，繪制沉樁質量問題影響因素權重分布圖，如圖4所示。

圖3 管樁沉樁質量問題SAD模型圖

圖4 沉樁質量問題影響因素權重分布圖

2.5.3 結果分析與對策

從圖4可知，人員、設備、材料、方法和環境五大因素(4M1E)影響權重分別為：“人員”因素影響權重0.64(0.24+0.24+0.06+0.02+0.01+0.07=0.64)；“設備”因素影響權重0.11(0.02+0.02+0.03+0.04=0.11)；“材料”因素影響權重0.09；“方法”因素影響權重0.09(0.02+0.03+0.03+0.01=0.09)；“環境”因素影響權重0.07(0.03+0.01+0.01+0.02=0.07)。因此，在管樁沉樁質量達不到設計要求的五大影響因素中，影響最大的因素是“人員”，高達64%；排名第2的是“設備”；排名第3的是 “材料”和“方法”；影響最小的是“環境”。

在管樁沉樁質量達不到設計要求的各影響因素中：排在第1位的是“施工人員缺乏責任心”和“管理人員管理不到位”，其影響度均為24%；排在第2位的是“管樁強度不符合要求”，影響度為9%；排在第3位的是“技術交底不明確”，影響度為7%；排在第4位的是“施工人員操作經驗不足”，影響度為6%；排在第5位的是“設備故障”，影響度為4%；排在第6位的是“未配置應急電源”“接樁質量不良”“施工方案不合理”“雨季、臺風天氣施工”，影響度均為3%；排名第7位的是“施工人員不聽從專業指揮”“設備老舊，保養不當影響正常使用”“未對壓樁設備進行性能檢查”“沉樁順序不當”“管樁持力層發生變化”5個因素，影響度均為2%；其他因素(施工人員流動性大、未按作業指導書施工、地下有障礙物、有厚度較大的硬夾層)影響度最低，均為1%。

綜上所述，“管樁沉樁質量達不到設計要求”這一質量問題主要影響因素是“人員”。為提高預應力混凝土管樁工程施工質量，應針對“施工人員缺乏責任心”“管理人員管理不到位”“施工人員操作經驗不足”“技術交底不明確”等因素采取以下措施：①貫徹落實質量責任制，強化作業人員教育；②建立施工動態協同管理機制，強化現場協同管理；③增強學習意識，積累管理經驗，實施創新管理；④強化施工隊伍的專業技術和施工規范、施工工藝標準的學習和考核；⑤細化技術交底內容，嚴格執行將交底內容落實到施工過程中等有針對性的措施。

3 結語

本文基于SAD模型，將決策分析方法(AHP)與PDCA質量閉環管理方法相結合，應用于預應力混凝土管樁施工質量控制研究，拓寬了SAD-AHP-PDCA組合模型理論工程應用領域，豐富了樁基工程施工質量控制理論體系，提供了預應力混凝土管樁工程質量過程管理與精細化管控的新思路，優化了預應力混凝土管樁施工質量控制措施，提升了管樁工程施工質量管理效能。