樁基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度評(píng)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(duì)樁基礎(chǔ)混凝土設(shè)計(jì)要求和檢驗(yàn)、驗(yàn)收要求基礎(chǔ)上，提出在樁基礎(chǔ)混凝土質(zhì)量驗(yàn)收時(shí)應(yīng)考慮混凝土施工工藝和成樁條件對(duì)樁身混凝土強(qiáng)度影響這一因素，并對(duì)相關(guān)規(guī)范的對(duì)此問(wèn)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(cè)技術(shù)的進(jìn)步，樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量檢驗(yàn)和驗(yàn)收評(píng)定工作逐步走向規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，工程中的一些問(wèn)題也相繼顯現(xiàn)出來(lái)。對(duì)于樁基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度的評(píng)定，過(guò)去多數(shù)是以施工時(shí)予留的混凝土立方體試塊抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)結(jié)果作為主要評(píng)定依據(jù)，近些年來(lái)，相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)部分樁基礎(chǔ)混凝土質(zhì)量檢驗(yàn)提出了鉆孔取芯要求，通過(guò)混凝土芯樣的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)確定樁基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度，以此來(lái)評(píng)定樁基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求。通過(guò)一段時(shí)間的實(shí)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(shí)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(jì)強(qiáng)度等級(jí)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(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求，由于設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)考慮了混凝土工藝系數(shù)，用芯樣抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算樁身承載力又滿足要求，此時(shí)質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定是以設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為準(zhǔn)還是以承載力計(jì)算為準(zhǔn)，對(duì)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(duì)規(guī)范的理解也不同，給一些工程的質(zhì)量評(píng)定和驗(yàn)收帶來(lái)了問(wèn)題。就此問(wèn)題，提出個(gè)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(jì)算時(shí)對(duì)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(jì)規(guī)范》GB50007-2002規(guī)定樁身承載力計(jì)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(jì)值乘以一個(gè)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(jì)算樁身承載力時(shí)應(yīng)將混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和彎曲抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)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(shuō)明中解釋為“考慮到樁身混凝土實(shí)際承載力隨成樁條件而異，因此在計(jì)算樁身承載力時(shí)，應(yīng)將混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和彎曲抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按樁類別乘以不同的工藝系數(shù)”。該說(shuō)明清楚的表達(dá)了不同施工工藝和成樁條件會(huì)造成樁身混凝土實(shí)際強(qiáng)度與設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)存在差異這一事實(shí)；

③《建筑基樁檢測(cè)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(jì)算時(shí)，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(duì)芯樣的擾動(dòng)和混凝土成型條件影響，通過(guò)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)確定，當(dāng)無(wú)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，宜取為1”。同時(shí)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(jì)強(qiáng)度等級(jí)時(shí)，應(yīng)判定該受檢樁不滿足設(shè)計(jì)要求。

④《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50202-2002在混凝土灌注樁質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)表格中，要求主控項(xiàng)目混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，檢查方法為試件報(bào)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(jì)算中，要求按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)將不考慮混凝土施工工藝和成樁條件對(duì)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(duì)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(jì)算則沒(méi)有考慮這一影響。此時(shí)，出現(xiàn)如下情況時(shí)規(guī)范的執(zhí)行可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題：

①鉆孔取芯試驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)，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(shí)的擾動(dòng)，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(lái)了一個(gè)問(wèn)題，即：用鉆芯法試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算樁身承載力滿足要求，但混凝土沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)，是合格工程還是不合格工程；

②計(jì)算鉆孔取芯試驗(yàn)結(jié)果的強(qiáng)度代表值時(shí)，折算系數(shù)沒(méi)有地方統(tǒng)計(jì)資料，按樁檢規(guī)范只能取1，此時(shí)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(jì)等級(jí)現(xiàn)象，按樁檢規(guī)范只能判定為不滿足設(shè)計(jì)要求。目前多數(shù)地區(qū)還沒(méi)有建立地方統(tǒng)計(jì)資料確定的折算系數(shù)，因此采用鉆孔取芯法檢測(cè)樁基礎(chǔ)混凝土質(zhì)量時(shí)，經(jīng)常會(huì)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(yàn)結(jié)果應(yīng)乘以大于1的折算系數(shù)，但就因?yàn)闆](méi)有地區(qū)統(tǒng)計(jì)資料而不能實(shí)現(xiàn)，此時(shí)能否判定為合格工程；

③按照驗(yàn)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(píng)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(yàn)強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)，即說(shuō)明施工沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)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(yàn)方法結(jié)果不同時(shí)，應(yīng)以那種方法作為驗(yàn)收依據(jù)；

④按基坑規(guī)程計(jì)算支護(hù)樁截面承載力時(shí)執(zhí)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，此時(shí)不考慮樁身混凝土工藝系數(shù)，這就出現(xiàn)了一個(gè)矛盾，既同樣的施工工藝和成樁條件，作為工程樁時(shí)承認(rèn)施工工藝和成樁條件對(duì)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(shí)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(duì)混凝土強(qiáng)度的影響是否會(huì)出現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)安全問(wèn)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(jì)算樁身承載力時(shí)應(yīng)執(zhí)行哪個(gè)規(guī)范，當(dāng)檢測(cè)結(jié)果按樁基規(guī)范計(jì)算滿足要求，按地基規(guī)范計(jì)算不滿足要求時(shí)矛盾更加突出。

2施工工藝對(duì)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(píng)價(jià)樁基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度時(shí)，還是以設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)樁身混凝土實(shí)際強(qiáng)度沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)時(shí)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(shí)際上沒(méi)有考慮成樁條件對(duì)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(jì)算樁身承載力時(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以一個(gè)小于1的工藝系數(shù)，樁檢規(guī)范規(guī)定在計(jì)算芯樣強(qiáng)度時(shí)乘以一個(gè)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(shí)已經(jīng)承認(rèn)了一個(gè)事實(shí)，既施工工藝不同，將會(huì)造成樁身混凝土的實(shí)際強(qiáng)度小于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)。在計(jì)算樁身承載力時(shí)已經(jīng)考慮了這一影響，而在質(zhì)量驗(yàn)收時(shí)又不承認(rèn)這一影響，顯然是不合理的。

對(duì)于灌注樁，樁基礎(chǔ)施工工藝對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)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(huì)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(shí)際強(qiáng)度出現(xiàn)差異，此處所說(shuō)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(cè)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(cè)結(jié)果低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)，因此，評(píng)價(jià)樁身混凝土強(qiáng)度是否合格時(shí)，不應(yīng)要求樁身混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)結(jié)果必須滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)要求，而應(yīng)綜合考慮成樁條件和檢測(cè)方法的影響等因素。

3檢測(cè)方法對(duì)芯樣強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果的影響

當(dāng)采用鉆孔取芯法檢驗(yàn)樁身混凝土強(qiáng)度時(shí)，機(jī)械鉆孔對(duì)混凝土的擾動(dòng)會(huì)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(jí)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(píng)價(jià)混凝土強(qiáng)度時(shí)，適當(dāng)考慮這一因素的影響是合理的。

芯樣直徑測(cè)量誤差對(duì)試驗(yàn)結(jié)果也有一定的影響，當(dāng)鉆孔深度較大時(shí)，由于鉆桿的晃動(dòng)和鉆機(jī)在震動(dòng)下產(chǎn)生移動(dòng)，可能造成芯樣不同部位直徑相差較大，測(cè)量芯樣直徑時(shí)，按規(guī)定取芯樣中部?jī)蓚€(gè)垂直方向直徑的平均值，但有時(shí)此處并不是最小直徑，而芯樣破壞時(shí)容易在最小直徑處先發(fā)生破壞，因?yàn)榇颂幉坏芰γ娣e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(shí)不得用做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，而此部位可能正是樁身混凝土有問(wèn)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(duì)樁身混凝土的檢測(cè)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(diǎn)建議

根據(jù)上述存在的問(wèn)題和個(gè)人對(duì)這些問(wèn)題的理解，建議在樁基規(guī)范修編時(shí)考慮如下問(wèn)題。

①工程樁檢驗(yàn)時(shí)檢驗(yàn)樁混凝土強(qiáng)度評(píng)價(jià)應(yīng)考慮樁基礎(chǔ)施工工藝影響，即允許工程樁混凝土實(shí)際強(qiáng)度低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)，但必須滿足承載力設(shè)計(jì)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(yàn)法可規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)試樣尺寸，計(jì)算芯樣強(qiáng)度時(shí)，折算系數(shù)給出一個(gè)范圍，評(píng)價(jià)樁身混凝土強(qiáng)度時(shí)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(jì)算中確定樁身混凝土強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)考慮樁基礎(chǔ)施工工藝對(duì)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。