樁基礎(chǔ)混凝土強度評定應(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)范化和標準化，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)范和標準對部分樁基礎(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度試驗確定樁基礎(chǔ)混凝土強度，以此來評定樁基礎(chǔ)混凝土強度是否滿足設(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度小于混凝土立方體試塊抗壓強度，有時施工期間予留的混凝土立方體試塊抗壓強度滿足設(shè)計強度等級要求，而鉆芯取樣得到的混凝土抗壓強度達不到設(shè)計強度等級要求，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)計強度等級為準還是以承載力計算為準，對此，現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范標準規(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度設(shè)計值和彎曲抗壓強度設(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度設(shè)計值和彎曲抗壓強度設(shè)計值按樁類別乘以不同的工藝系數(shù)”。該說明清楚的表達了不同施工工藝和成樁條件會造成樁身混凝土實際強度與設(shè)計強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)定在進行樁身混凝土芯樣試件抗壓強度計算時，乘以混凝土芯樣試件抗壓強度折算系數(shù)，該系數(shù)“應(yīng)考慮芯樣尺寸效應(yīng)、鉆芯機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度代表值小于混凝土設(shè)計強度等級時，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)量檢驗標準表格中，要求主控項目混凝土強度滿足設(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)果沒有達到混凝土設(shè)計強度等級，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，但混凝土沒有達到設(shè)計強度等級，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度代表值小于混凝土強度設(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，即鉆孔取芯試件強度應(yīng)等同于予留混凝土試塊強度，如果鉆孔取芯試驗強度低于設(shè)計強度等級，即說明施工沒有達到設(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，作為工程樁時承認施工工藝和成樁條件對混凝土有影響，作為支護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，支護工程雖然多數(shù)是臨時結(jié)構(gòu)，但也有永久支護結(jié)構(gòu)，不考慮樁基礎(chǔ)施工工藝對混凝土強度的影響是否會出現(xiàn)支護結(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)混凝土強度時，還是以設(shè)計強度等級為質(zhì)量驗收標準，當(dāng)發(fā)現(xiàn)樁身混凝土實際強度沒有達到設(shè)計強度等級時即認為樁基礎(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度小于設(shè)計強度等級。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，造成混凝土強度的降低；

④混凝土養(yǎng)護條件不同造成相同齡期同條件養(yǎng)護試塊強度與樁身混凝土實際強度出現(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)護試塊的養(yǎng)護條件相近，而樁身下部所處的溫度、濕度條件與同條件養(yǎng)護試塊所處的養(yǎng)護條件并不相同，造成同齡期樁身混凝土強度與同條件養(yǎng)護試塊強度出現(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度檢測結(jié)果低于設(shè)計強度等級，因此，評價樁身混凝土強度是否合格時，不應(yīng)要求樁身混凝土強度檢驗結(jié)果必須滿足設(shè)計強度等級要求，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度時，機械鉆孔對混凝土的擾動會造成芯樣內(nèi)部產(chǎn)生細微的裂隙，從而造成芯樣抗壓強度偏低，這種現(xiàn)象是存在的，越是強度等級低、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度低于設(shè)計強度等級，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，地方標準有規(guī)定的執(zhí)行地方標準；

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

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