一种用于市政工程施工的质量评估方法及系统与流程

本发明涉及市政工程施工质量检测及数据处理，具体为一种用于市政工程施工的质量评估方法及系统。

背景技术：

1、市政工程是城市基础设施建设的重要组成部分，通常包括市政道路、桥梁、排水管网、地下综合管廊以及其他公共基础设施工程。市政工程施工质量直接关系到工程结构的安全性、耐久性以及后期运行稳定性，因此，在市政工程施工过程中以及施工完成后，通常需要对不同施工区域的施工质量进行检测和评估，以判断相应施工区域是否符合设计要求以及施工质量验收标准。

2、现有市政工程施工质量评估过程中，通常按照工程类型以及施工工序获取多个施工质量检测指标。例如，在市政道路施工过程中，可以检测压实度、结构层厚度、路面平整度、高程以及弯沉值等指标；在市政管网施工过程中，可以检测管道埋深、管道坡度、接口偏差以及管道压力等指标；在混凝土结构施工过程中，还可以检测混凝土强度、结构尺寸、保护层厚度以及结构位移等指标。通过将上述施工质量检测指标的检测结果与相应设计值或者验收允许偏差进行比较，可以对施工质量进行初步判断。

3、在实际市政工程施工质量检测过程中，由于施工质量检测指标数量较多，且不同施工质量检测指标具有不同的量纲、允许偏差以及质量重要程度，若直接根据各施工质量检测指标与标准值之间的差值进行综合评价，难以准确反映不同检测指标对整体施工质量的实际影响程度。

4、施工现场检测数据容易受到检测设备运行状态、检测设备校准误差、检测数据缺失以及重复检测波动等因素的影响。当某一施工质量检测指标对应的检测数据存在较大波动或者对应检测设备存在明显校准偏差时，直接将该检测数据作为质量评价依据，容易使低可信度检测数据对综合施工质量评估结果产生较大影响，从而降低质量评价结果的可靠性。

5、市政工程施工质量不仅与最终检测结果有关，还与施工过程中的施工工艺参数以及施工环境状态密切相关。例如，道路施工中的碾压次数、碾压速度和摊铺温度会影响压实质量，环境温度、湿度以及降雨量等环境因素也可能对施工状态以及检测结果造成一定影响。现有部分质量评价方式通常仅基于最终检测数据进行质量判断，未能将施工结果数据、施工过程数据以及施工环境数据进行有效关联，导致难以区分由于实际施工质量异常形成的检测偏差与由于环境变化或者检测波动形成的暂时性异常。

6、同一施工单元在连续多个检测时刻获得的检测结果可能存在一定波动。若仅依据单次检测结果进行质量判断，容易将偶发性检测误差识别为实际质量异常；而对于在连续多个检测时刻持续出现异常的施工单元，又缺少针对其时序变化特征的进一步分析，难以及时识别持续性质量异常。

7、市政道路、管网以及桥梁等工程通常具有连续施工特征，相邻施工单元之间的材料来源、施工工艺以及施工环境通常具有一定一致性，因此相邻施工单元的施工质量状态通常具有较强空间连续性。现有质量评价方式往往对各施工单元进行相互独立的评价，未充分考虑目标施工单元与相邻施工单元之间的质量差异，从而可能难以及时识别局部突变型施工质量缺陷。

8、现有施工质量评价结果通常以合格或不合格、质量分数或者质量等级的形式输出，在确定某一施工单元质量异常后，难以进一步确定造成质量下降的主要施工质量检测指标以及不同异常指标的复检优先程度，使质量评价结果对后续复检和施工质量整改的指导作用受到限制。

9、因此，本技术提出一种用于市政工程施工的质量评估方法及系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于市政工程施工的质量评估方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于市政工程施工的质量评估方法，包括以下步骤：

3、获取待评估市政工程的若干施工单元，获取每个施工单元对应的施工质量检测数据、施工过程数据、施工环境数据以及施工质量标准数据，所述施工质量标准数据至少包括不同施工质量检测指标对应的标准值和允许偏差；

4、根据每个施工质量检测指标的检测值、对应的标准值以及允许偏差，获得每个施工单元中各施工质量检测指标对应的质量偏离量，并根据各施工质量检测指标对应的质量偏离量构建质量偏离向量；

5、获取各施工质量检测指标对应的检测数据缺失程度、重复检测离散程度以及检测设备校准偏差，根据所述检测数据缺失程度、重复检测离散程度以及检测设备校准偏差获得各施工质量检测指标对应的数据可信度；

6、根据各施工质量检测指标对应的质量偏离量、数据可信度以及指标权重，获得每个施工单元对应的初始质量评价量；

7、根据所述施工过程数据与预设施工过程基准数据之间的偏离程度获得施工过程偏离量，并根据所述施工环境数据与预设施工环境基准数据之间的偏离程度获得环境扰动量；根据施工过程偏离量与各施工质量检测指标之间的关联程度获得施工过程修正系数，根据环境扰动量与各施工质量检测指标之间的关联程度获得环境修正系数；

8、根据同一施工单元在连续多个检测时刻获得的施工质量检测数据的变化程度，获得对应施工单元的时序稳定修正系数；

9、根据所述初始质量评价量、施工过程修正系数、环境修正系数以及时序稳定修正系数，获得每个施工单元的第一修正质量偏离量；

10、获取目标施工单元与其相邻施工单元的第一修正质量偏离量之间的差异，根据所述差异获得目标施工单元的空间异常修正系数，并根据空间异常修正系数对目标施工单元的第一修正质量偏离量进行修正，获得最终质量偏离量；

11、根据所述最终质量偏离量获得对应施工单元的施工质量分值，并根据施工质量分值与预设质量等级阈值之间的关系确定施工质量等级，同时根据各施工质量检测指标对最终质量偏离量的贡献程度确定异常施工质量检测指标。

12、作为本技术技术方案一个具体的方案，所述获得各施工质量检测指标对应的质量偏离量的方法包括：

13、将任意一个施工单元记为目标施工单元，将目标施工单元的第i个施工质量检测指标对应的检测值记为，对应的标准值记为，对应的允许偏差记为；根据：

14、

15、获得第i个施工质量检测指标对应的质量偏离量；

16、式中，为预设的非零常数；

17、按照各施工质量检测指标的预设排列顺序，将全部质量偏离量组成目标施工单元的质量偏离向量：

18、

19、其中，n为目标施工单元所包含的施工质量检测指标数量。

20、作为本技术技术方案一个具体的方案，所述获得各施工质量检测指标对应的数据可信度的方法包括：

21、获取第i个施工质量检测指标在预设检测周期内的数据缺失率；

22、根据第i个施工质量检测指标的多次重复检测结果获得重复检测变异系数；

23、获取对应检测设备的当前校准结果与标准校准结果之间的校准偏差；

24、根据：

25、其中，、以及分别为预设的数据缺失影响系数、重复检测影响系数以及校准偏差影响系数。

26、作为本技术技术方案一个具体的方案，所述根据各施工质量检测指标对应的质量偏差量、数据可信度以及指标权重获得每个施工单元对应的初始质量评价量的方法包括：

27、根据各施工质量检测指标的允许偏差以及对应施工质量检测指标在市政工程验收标准中的重要等级确定各施工质量检测指标对应的初始指标权重；

28、对全部初始指标权重进行归一化处理，获得第i个施工质量检测指标对应的指示权重；

29、根据：

30、获取目标施工单元对应的初始质量评价量；

31、其中，为第i个施工质量检测指标对应的质量偏离量，为第i个施工质量检测对应的数据可信度。

32、作为本技术技术方案一个具体的方案，所述获得施工过程修正系数的方法包括：

33、获取目标施工单元施工过程中不同施工过程参数的实际值和对应的基准施工区间；

34、当施工过程参数的实际值位于对应基准施工区间内时，将对应施工过程参数的过程偏离量设置为零；

35、当施工过程参数的实际值位于对应基准施工区间外时，根据实际值与对应基准施工区间最近边界值之间的差值以及基准施工区间宽度获得对应的过程偏离量；

36、获取历史施工样本中各施工过程参数与各施工质量检测指标之间的相关系数，并根据所述相关系数构建施工过程质量关联矩阵；

37、根据目标施工单元的过程偏离量、施工过程质量关联矩阵以及各施工质量检测指标的质量偏离量获得施工过程影响量；

38、根据：

39、获得目标施工单元对应的施工过程修正系数;

40、其中，为预设施工过程修正系数。

41、作为本技术技术方案一个具体的方案，所述获得环境修正系数的方法包括：

42、获取目标施工单元施工期间的至少一种环境参数，所述环境参数包括环境温度、环境湿度、降雨量、风速中的一种或多种；

43、根据每一种环境参数的实际值与对应基准环境范围之间的偏离程度获得环境偏离量；

44、根据历史施工质量检测数据获取不同环境参数与不同施工质量检测指标之间的环境敏感系数；

45、根据各环境偏离量以及对应环境敏感系数获得目标施工单元的综合环境影响量e；

46、根据：

47、获得目标施工单元对应的环境修正系数；

48、其中，为预设环境修正系数。

49、作为本技术技术方案一个具体的方案，所述获得时序稳定修正系数的方法包括：

50、针对目标施工单元的每一个施工质量检测指标，获取预设时间窗口内连续多个检测时刻对应的检测值；

51、根据连续多个检测值的平均值和标准差获得对应施工质量检测指标的时序波动量；

52、根据各施工质量检测指标对应的指标权重对全部时序波动量进行加权融合，获得目标施工单元的综合时序波动量t；

53、根据：

54、获得时序稳定修正系数，其中为预设时序修正系数。

55、作为本技术技术方案一个具体的方案，所述获得每个施工单元的第一修正质量偏离量的方法包括：根据：，获得目标施工单元对应的第一修正质量偏离量；

56、其中，为初始质量评价值，为施工过程修正系数，为环境修正系数，为时序稳定修正系数，为计算结果映射至预设质量偏离量取值区间的归一化函数。

57、作为本技术技术方案一个具体的方案，所述获得空间异常修正系数以及最终质量偏离量的方法包括：

58、将与目标施工单元具有施工边界相邻关系和/或属于同一连续施工区段的施工单元确定为目标施工单元的邻接施工单元；

59、获取各邻接施工单元对应的第一修正质量偏离量，并获得全部邻接施工单元第一修正质量偏离量的中位值以及绝对中位差；

60、根据目标施工单元的第一修正质量偏离量与所述中位值之间的差值，获得空间异常量：

61、

62、式中，为邻接施工单元第一修正质量偏离量的中位值，为邻接施工单元第一修正质量偏离量的绝对中位差；

63、根据：，获得目标施工单元的空间异常修正系数；

64、并根据：，获得目标施工单元对应的最终质量偏离量。

65、作为本技术技术方案一个具体的方案，所述根据最终质量偏离量获得施工质量分值并确定异常施工质量检测指标的方法包括：

66、根据：，获得目标施工单元的施工质量分数s；

67、根据施工质量分值s与预设的多个施工质量等级阈值之间的关系，将目标施工单元划分为至少包括优良、合格、待复检以及不合格中的一种施工质量等级；

68、分别获取各施工质量检测指标的质量偏离量、数据可信度以及对应指标权重，根据所述质量偏离量、数据可信度以及指标权重获得各施工质量检测指标对最终质量偏离量的质量异常贡献值；

69、按照质量异常贡献值由大至小对各施工质量检测指标进行排序，并将质量异常贡献值超过预设异常贡献阈值的施工质量检测指标确定为异常施工质量检测指标，根据所述排序确定各异常施工质量检测指标的复检优先级。

70、一种用于市政工程施工的质量评估系统，包括：

71、数据获取模块，用于获取待评估市政工程的若干施工单元，以及各施工单元对应的施工质量检测数据、施工过程数据、施工环境数据和施工质量标准数据；

72、质量偏离计算模块，用于根据施工质量检测数据以及施工质量标准数据获得各施工质量检测指标对应的质量偏离量并构建质量偏离向量；

73、数据可信度计算模块，用于根据施工质量检测数据的数据缺失程度、重复检测离散程度以及检测设备校准偏差获得各施工质量检测指标对应的数据可信度；

74、初始评价模块，用于根据各施工质量检测指标对应的质量偏离量、数据可信度以及指标权重获得初始质量评价量；

75、过程修正模块，用于根据施工过程数据与预设施工过程基准数据之间的偏离程度以及施工过程参数与施工质量检测指标之间的关联程度获得施工过程修正系数；

76、环境修正模块，用于根据施工环境数据与预设施工环境基准数据之间的偏离程度以及环境参数与施工质量检测指标之间的关联程度获得环境修正系数；

77、时序修正模块，用于根据同一施工单元连续多个检测时刻的施工质量检测数据的变化程度获得时序稳定修正系数；

78、第一修正模块，用于根据初始质量评价量、施工过程修正系数、环境修正系数以及时序稳定修正系数获得第一修正质量偏离量；

79、空间异常修正模块，用于根据目标施工单元与邻接施工单元之间第一修正质量偏离量的差异获得空间异常修正系数，并根据空间异常修正系数获得最终质量偏离量；

80、以及质量结果输出模块，用于根据最终质量偏离量获得施工质量分值和施工质量等级，并根据各施工质量检测指标对最终质量偏离量的贡献程度确定异常施工质量检测指标以及复检优先级。

81、作为本技术技术方案一个具体的方案，所述系统包括存储器、处理器以及存储于所述存储器中并能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上述实施例任一项所述的一种用于市政工程施工的质量评估方法的步骤。

82、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

83、本发明提供的一种用于市政工程施工的质量评估方法及系统，通过获取待评估市政工程中各施工单元对应的施工质量检测数据、施工过程数据、施工环境数据以及施工质量标准数据，根据不同施工质量检测指标的检测值、标准值以及允许偏差获得质量偏离量，并进一步构建质量偏离向量。通过将不同量纲以及不同取值范围的施工质量检测指标转换为统一的质量偏离量，能够减少不同检测指标量纲差异以及数值范围差异对综合评价过程产生的影响，为不同质量检测指标的统一处理提供数据基础。

84、同时，进一步获取各施工质量检测指标对应的数据缺失程度、重复检测离散程度以及检测设备校准偏差，并据此确定各施工质量检测指标的数据可信度，在根据质量偏离量进行综合评价时引入检测数据的可靠程度，使数据完整性较高、重复检测稳定且检测设备校准状态较好的检测数据具有较高的评价作用，而对存在较大数据缺失、重复检测波动或者设备校准偏差的检测数据降低其评价影响，从而减少低可信检测数据对施工质量综合评估结果产生的干扰，提高施工质量评价结果的可靠性。

85、本发明根据各施工质量检测指标对应的质量偏离量、数据可信度以及指标权重获得初始质量评价量，使施工质量综合评价结果能够同时反映不同质量指标的实际偏离程度、检测数据可信程度以及各质量指标在工程质量验收中的重要程度，相较于简单平均或者固定权重评价方式，能够更加合理地反映不同施工质量检测指标对施工单元整体质量状态的影响。

86、根据施工过程数据与预设施工过程基准数据之间的偏离程度获得施工过程偏离量，并进一步结合施工过程参数与不同施工质量检测指标之间的关联程度获得施工过程修正系数。当某施工质量检测指标出现明显偏离，同时与该质量检测指标关联程度较高的施工过程参数也出现异常时，能够提高对应施工单元质量异常结果的修正程度，从而使施工结果异常能够与可能引起该异常的施工过程状态相互印证，提高施工质量异常识别的准确性。