樁基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度評定應(yīng)考慮混凝土工藝影響

內(nèi)容提要：在分析各相關(guān)規(guī)范對樁基礎(chǔ)混凝土設(shè)計要求和檢驗、驗收要求基礎(chǔ)上，提出在樁基礎(chǔ)混凝土質(zhì)量驗收時應(yīng)考慮混凝土施工工藝和成樁條件對樁身混凝土強(qiáng)度影響這一因素，并對相關(guān)規(guī)范的對此問題的統(tǒng)一和提高規(guī)范可操作性提出建議。

關(guān)鍵詞：樁基礎(chǔ)混凝土工藝系數(shù)

0前言

隨著工程檢測技術(shù)的進(jìn)步，樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量檢驗和驗收評定工作逐步走向規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，工程中的一些問題也相繼顯現(xiàn)出來。對于樁基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度的評定，過去多數(shù)是以施工時予留的混凝土立方體試塊抗壓強(qiáng)度檢驗結(jié)果作為主要評定依據(jù)，近些年來，相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)對部分樁基礎(chǔ)混凝土質(zhì)量檢驗提出了鉆孔取芯要求，通過混凝土芯樣的抗壓強(qiáng)度試驗確定樁基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度，以此來評定樁基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度是否滿足設(shè)計要求。通過一段時間的實踐發(fā)現(xiàn)，通常情況鉆芯取樣試塊的抗壓強(qiáng)度小于混凝土立方體試塊抗壓強(qiáng)度，有時施工期間予留的混凝土立方體試塊抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計強(qiáng)度等級要求，而鉆芯取樣得到的混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計強(qiáng)度等級要求，由于設(shè)計計算時考慮了混凝土工藝系數(shù)，用芯樣抗壓強(qiáng)度驗算樁身承載力又滿足要求，此時質(zhì)量驗收評定是以設(shè)計強(qiáng)度等級為準(zhǔn)還是以承載力計算為準(zhǔn)，對此，現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的不明確也不統(tǒng)一，質(zhì)量監(jiān)督部門和工程監(jiān)理人員對規(guī)范的理解也不同，給一些工程的質(zhì)量評定和驗收帶來了問題。就此問題，提出個人看法。

1現(xiàn)行規(guī)范在樁基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度方面的有關(guān)規(guī)定

相關(guān)規(guī)范在樁身承載力計算時對混凝土強(qiáng)度都有具體規(guī)定，其主要內(nèi)容為：

①《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002規(guī)定樁身承載力計算中應(yīng)按樁的類型和成樁工藝的不同將混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值乘以一個工作條件系數(shù)，該系數(shù)取值范圍在0.6~0.75之間；

②《建筑樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》JGJ94-94規(guī)定在計算樁身承載力時應(yīng)將混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值和彎曲抗壓強(qiáng)度設(shè)計值乘以基樁施工工藝系數(shù)，該系數(shù)取值范圍在0.8~1.0之間。在條文說明中解釋為“考慮到樁身混凝土實際承載力隨成樁條件而異，因此在計算樁身承載力時，應(yīng)將混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值和彎曲抗壓強(qiáng)度設(shè)計值按樁類別乘以不同的工藝系數(shù)”。該說明清楚的表達(dá)了不同施工工藝和成樁條件會造成樁身混凝土實際強(qiáng)度與設(shè)計強(qiáng)度等級存在差異這一事實；

③《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》JGJ106-2003規(guī)定在進(jìn)行樁身混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度計算時，乘以混凝土芯樣試件抗壓強(qiáng)度折算系數(shù)，該系數(shù)“應(yīng)考慮芯樣尺寸效應(yīng)、鉆芯機(jī)械對芯樣的擾動和混凝土成型條件影響，通過試驗統(tǒng)計確定，當(dāng)無試驗統(tǒng)計資料時，宜取為1”。同時規(guī)定當(dāng)受檢樁混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度代表值小于混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級時，應(yīng)判定該受檢樁不滿足設(shè)計要求。

④《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50202-2002在混凝土灌注樁質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)表格中，要求主控項目混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計要求，檢查方法為試件報告或鉆芯取樣送檢。

⑤《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99在排樁截面承載力計算中，要求按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范進(jìn)行計算，此時將不考慮混凝土施工工藝和成樁條件對樁身混凝土強(qiáng)度的影響。

由此可見，地基規(guī)范、樁基規(guī)范和樁檢規(guī)范都考慮了混凝土成型條件對混凝土強(qiáng)度的影響，但系數(shù)取值有較大差異，基坑規(guī)范中排樁計算則沒有考慮這一影響。此時，出現(xiàn)如下情況時規(guī)范的執(zhí)行可能會出現(xiàn)問題：

①鉆孔取芯試驗結(jié)果沒有達(dá)到混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級，但滿足樁身承載力要求。這是比較常見的一種現(xiàn)象，如果考慮到混凝土成型條件和取樣時的擾動，理論上講應(yīng)該是必然現(xiàn)象，否則考慮混凝土工藝系數(shù)就不合理。這就帶來了一個問題，即：用鉆芯法試驗結(jié)果計算樁身承載力滿足要求，但混凝土沒有達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度等級，是合格工程還是不合格工程；

②計算鉆孔取芯試驗結(jié)果的強(qiáng)度代表值時，折算系數(shù)沒有地方統(tǒng)計資料，按樁檢規(guī)范只能取1，此時就出現(xiàn)了受檢樁混凝土芯樣抗壓強(qiáng)度代表值小于混凝土強(qiáng)度設(shè)計等級現(xiàn)象，按樁檢規(guī)范只能判定為不滿足設(shè)計要求。目前多數(shù)地區(qū)還沒有建立地方統(tǒng)計資料確定的折算系數(shù)，因此采用鉆孔取芯法檢測樁基礎(chǔ)混凝土質(zhì)量時，經(jīng)常會遇到這一情況，這就造成了一種現(xiàn)象，即：明知道鉆孔取芯試驗結(jié)果應(yīng)乘以大于1的折算系數(shù)，但就因為沒有地區(qū)統(tǒng)計資料而不能實現(xiàn)，此時能否判定為合格工程；

③按照驗收規(guī)范，予留試塊和鉆孔取芯只要采取了一種方法，就可評定混凝土施工質(zhì)量是否滿足要求，這就容易給人一種理解，即鉆孔取芯試件強(qiáng)度應(yīng)等同于予留混凝土試塊強(qiáng)度，如果鉆孔取芯試驗強(qiáng)度低于設(shè)計強(qiáng)度等級，即說明施工沒有達(dá)到設(shè)計要求。而目前予留混凝土試塊是普遍的做法，采用鉆孔取芯法的工程也都有予留試塊，當(dāng)兩種試驗方法結(jié)果不同時，應(yīng)以那種方法作為驗收依據(jù)；

④按基坑規(guī)程計算支護(hù)樁截面承載力時執(zhí)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，此時不考慮樁身混凝土工藝系數(shù)，這就出現(xiàn)了一個矛盾，既同樣的施工工藝和成樁條件，作為工程樁時承認(rèn)施工工藝和成樁條件對混凝土有影響，作為支護(hù)樁又不考慮這一影響，此處是否出現(xiàn)了規(guī)范的不統(tǒng)一，支護(hù)工程雖然多數(shù)是臨時結(jié)構(gòu)，但也有永久支護(hù)結(jié)構(gòu)，不考慮樁基礎(chǔ)施工工藝對混凝土強(qiáng)度的影響是否會出現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)安全問題；

⑤同一種樁型，地基規(guī)范和樁基規(guī)范規(guī)定的混凝土工藝系數(shù)差異較大，計算樁身承載力時應(yīng)執(zhí)行哪個規(guī)范，當(dāng)檢測結(jié)果按樁基規(guī)范計算滿足要求，按地基規(guī)范計算不滿足要求時矛盾更加突出。

2施工工藝對樁身混凝土強(qiáng)度的影響

目前，很多質(zhì)量監(jiān)督部門和工程監(jiān)理單位在控制樁基礎(chǔ)混凝土施工質(zhì)量和評價樁基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度時，還是以設(shè)計強(qiáng)度等級為質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)樁身混凝土實際強(qiáng)度沒有達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度等級時即認(rèn)為樁基礎(chǔ)混凝土工程施工質(zhì)量不合格，這種做法實際上沒有考慮成樁條件對混凝土強(qiáng)度的影響。
地基規(guī)范和樁基規(guī)范都有規(guī)定，在計算樁身承載力時混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值應(yīng)乘以一個小于1的工藝系數(shù)，樁檢規(guī)范規(guī)定在計算芯樣強(qiáng)度時乘以一個大于1的折算系數(shù)，這樣做是必要的，也是合理的。這種做法同時已經(jīng)承認(rèn)了一個事實，既施工工藝不同，將會造成樁身混凝土的實際強(qiáng)度小于設(shè)計強(qiáng)度等級。在計算樁身承載力時已經(jīng)考慮了這一影響，而在質(zhì)量驗收時又不承認(rèn)這一影響，顯然是不合理的。

對于灌注樁，樁基礎(chǔ)施工工藝對混凝土強(qiáng)度的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

①水下灌注混凝土?xí)r，樁孔中的泥漿侵入混凝土拌和物中，造成混凝土強(qiáng)度降低或樁身混凝土缺陷；

②樁孔縮徑或局部塌孔造成樁身混凝土缺陷；

③當(dāng)?shù)鼗翆訛槲暂^強(qiáng)的粘性土?xí)r，樁周土的吸水作用可能會使混凝土產(chǎn)生局部脫水現(xiàn)象，造成混凝土強(qiáng)度的降低；

④混凝土養(yǎng)護(hù)條件不同造成相同齡期同條件養(yǎng)護(hù)試塊強(qiáng)度與樁身混凝土實際強(qiáng)度出現(xiàn)差異，此處所說的同條件只是地表附近樁身與同條件養(yǎng)護(hù)試塊的養(yǎng)護(hù)條件相近，而樁身下部所處的溫度、濕度條件與同條件養(yǎng)護(hù)試塊所處的養(yǎng)護(hù)條件并不相同，造成同齡期樁身混凝土強(qiáng)度與同條件養(yǎng)護(hù)試塊強(qiáng)度出現(xiàn)差異，

⑤由于成樁條件影響，樁身混凝土均勻性不好，檢測數(shù)據(jù)離散性大。

上述影響必定造成樁身混凝土強(qiáng)度檢測結(jié)果低于設(shè)計強(qiáng)度等級，因此，評價樁身混凝土強(qiáng)度是否合格時，不應(yīng)要求樁身混凝土強(qiáng)度檢驗結(jié)果必須滿足設(shè)計強(qiáng)度等級要求，而應(yīng)綜合考慮成樁條件和檢測方法的影響等因素。

3檢測方法對芯樣強(qiáng)度檢測結(jié)果的影響

當(dāng)采用鉆孔取芯法檢驗樁身混凝土強(qiáng)度時，機(jī)械鉆孔對混凝土的擾動會造成芯樣內(nèi)部產(chǎn)生細(xì)微的裂隙，從而造成芯樣抗壓強(qiáng)度偏低，這種現(xiàn)象是存在的，越是強(qiáng)度等級低、芯樣尺寸小的情況下這種現(xiàn)象越明顯。因此，采用鉆芯法評價混凝土強(qiáng)度時，適當(dāng)考慮這一因素的影響是合理的。

芯樣直徑測量誤差對試驗結(jié)果也有一定的影響，當(dāng)鉆孔深度較大時，由于鉆桿的晃動和鉆機(jī)在震動下產(chǎn)生移動，可能造成芯樣不同部位直徑相差較大，測量芯樣直徑時，按規(guī)定取芯樣中部兩個垂直方向直徑的平均值，但有時此處并不是最小直徑，而芯樣破壞時容易在最小直徑處先發(fā)生破壞，因為此處不但受力面積小，而且混凝土強(qiáng)度可能也是比較低的部位。另外樁檢規(guī)范規(guī)定，沿試件高度任意直徑與平均直徑相差2mm以上時不得用做抗壓強(qiáng)度試驗，而此部位可能正是樁身混凝土有問題的部位，例如局部混凝土強(qiáng)度低，或該處混凝土出現(xiàn)離析、分層等現(xiàn)象，是否剔除這類試件應(yīng)慎重考慮。

上述兩種情況對樁身混凝土的檢測結(jié)果是有影響的，但要準(zhǔn)確的確定其影響程度又是很困難的事。

4幾點建議

根據(jù)上述存在的問題和個人對這些問題的理解，建議在樁基規(guī)范修編時考慮如下問題。

①工程樁檢驗時檢驗樁混凝土強(qiáng)度評價應(yīng)考慮樁基礎(chǔ)施工工藝影響，即允許工程樁混凝土實際強(qiáng)度低于設(shè)計強(qiáng)度等級，但必須滿足承載力設(shè)計要求，且不低于C20；

②樁基規(guī)范和地基規(guī)范給出的混凝土工藝系數(shù)應(yīng)統(tǒng)一，地方標(biāo)準(zhǔn)有規(guī)定的執(zhí)行地方標(biāo)準(zhǔn)；

③鉆孔取芯檢驗法可規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)試樣尺寸，計算芯樣強(qiáng)度時，折算系數(shù)給出一個范圍，評價樁身混凝土強(qiáng)度時根據(jù)不同成樁條件在該范圍內(nèi)選用；

④在基坑支護(hù)樁截面計算中確定樁身混凝土強(qiáng)度時，應(yīng)考慮樁基礎(chǔ)施工工藝對混凝土強(qiáng)度的影響，可參照樁基規(guī)范施工工藝系數(shù)取值。