預(yù)應(yīng)力混凝土管樁樁身混凝土質(zhì)量檢測(cè)方法探析

張守仁 （安徽省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所，安徽 合肥 230001）

1 引言

預(yù)應(yīng)力混凝土管樁是一種重要的樁基材料，憑借其單樁承載力高、施工速度快、抗彎性能好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于高層建筑、港口、高速公路等各類建筑物的基礎(chǔ)工程中[1]。但在管樁的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，樁身混凝土質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題而導(dǎo)致的糾紛卻時(shí)有發(fā)生，給設(shè)計(jì)單位、施工單位以及檢測(cè)單位帶來(lái)許多不必要的麻煩，同時(shí)也給管樁生產(chǎn)廠家和甲方帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。究其原因，主要在于以下兩個(gè)方面。一是在管樁的生產(chǎn)過(guò)程中，往往存在混凝土攪拌不均勻、計(jì)量誤差導(dǎo)致的配合比不準(zhǔn)確、養(yǎng)護(hù)時(shí)間偏短等問(wèn)題，導(dǎo)致管樁樁身的混凝土強(qiáng)度達(dá)不到規(guī)定指標(biāo)或者離散率過(guò)大。二是在管樁的施工過(guò)程中，常存在吊樁不當(dāng)、錘形選擇不合理等問(wèn)題，導(dǎo)致管樁沉樁過(guò)程中樁身破壞[2-4]。

根據(jù)《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T406-2017）[5]中關(guān)于管樁質(zhì)量檢測(cè)與驗(yàn)收的相關(guān)規(guī)定，當(dāng)對(duì)樁身混凝土質(zhì)量存在爭(zhēng)議時(shí)，宜采用鉆芯法或者全截面抗壓試驗(yàn)方法來(lái)對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)。本文分析了使用這兩種檢測(cè)方法在檢測(cè)過(guò)程中的注意事項(xiàng)，討論了這兩種方法的優(yōu)劣勢(shì)，明確了兩種方法的適用范圍，希望能為相關(guān)從業(yè)人員提供借鑒。

2 鉆芯法

鉆芯法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度是現(xiàn)今使用較為廣泛的用于管樁質(zhì)量評(píng)定的方法，使用該法既可以準(zhǔn)確的獲得管樁樁身混凝土的實(shí)際強(qiáng)度，又可以驗(yàn)證混凝土的砂石級(jí)配和離心工藝的合理性，具有眾多優(yōu)點(diǎn)。依據(jù)《鉆芯檢測(cè)離心高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法》（GB/T 19496）[6]中對(duì)鉆芯法檢測(cè)過(guò)程的規(guī)定，其難點(diǎn)主要在于其對(duì)鉆樣設(shè)備以及芯樣的形位公差要求較高，一般的實(shí)驗(yàn)室條件無(wú)法滿足，具體體現(xiàn)為芯樣鉆取難度大和尺寸加工要求高。

2.1 鉆取芯樣的注意事項(xiàng)

由于預(yù)應(yīng)力混凝土管樁樁身混凝土強(qiáng)度較高（通常為C80），樁內(nèi)含有高強(qiáng)的螺紋鋼筋，同時(shí)管樁自身為離心成型構(gòu)件，外觀為空心圓筒，給鉆樣帶來(lái)了較大的困難，在實(shí)際取樣過(guò)程中需要注意以下三個(gè)問(wèn)題。

2.1.1 鉆芯取樣機(jī)的固定

為了保證鉆芯取出的樣品外觀平整，不出現(xiàn)裂紋或者斷裂的現(xiàn)象，鉆樣機(jī)必須平穩(wěn)地固定在管樁樁身。目前較好的方法是針對(duì)管樁的不同直徑制作不同直徑的鐵箍，然后在鐵箍上加工支撐取樣機(jī)的工作平臺(tái)。這樣做的好處主要是既方便了取樣機(jī)在管樁樁身移動(dòng)，又能使得鉆樣機(jī)平穩(wěn)地固定在樁身，提高了鉆芯的效率。

2.1.2 避開主筋鉆芯取樣

管樁的樁身含有高強(qiáng)度的預(yù)應(yīng)力鋼筋（主筋）和纏繞在其上的箍筋，如果在鉆芯過(guò)程中不慎碰到了這些鋼筋，可能會(huì)導(dǎo)致鉆機(jī)電機(jī)的損壞。故在鉆芯取樣的過(guò)程中，應(yīng)特別注意避免鉆到管樁的主筋。實(shí)際上，不含主筋的混凝土芯樣才能較為真實(shí)的反映管樁樁身混凝土的真實(shí)強(qiáng)度。

2.1.3 鉆芯取樣的部位及數(shù)量

由于管樁為離心成型的空心圓筒形構(gòu)件，所以應(yīng)當(dāng)在管樁的兩頭及中間部位鉆取芯樣，然后再將管樁樁身旋轉(zhuǎn)120。后繼續(xù)取樣，共鉆取9個(gè)芯樣，最后通過(guò)觀察這些芯樣的緊密程度來(lái)判斷混凝土的砂石級(jí)配和離心工藝的是否合理。

2.2 芯樣加工的注意事項(xiàng)

芯樣兩端的平整度會(huì)對(duì)其抗壓強(qiáng)度造成很大的影響，若芯樣兩端平整度差，則混凝土芯樣在施壓過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象[7]，使得測(cè)得的混凝土抗壓強(qiáng)度值偏小，故在芯樣的加工處理過(guò)程中應(yīng)對(duì)其外觀質(zhì)量和形位公差應(yīng)格外重視。

最終制得的芯樣應(yīng)滿足以下要求：芯樣表面不得有可見(jiàn)的裂縫、挖角和孔洞；芯樣的圓柱度、平面度、平行度以及垂直度應(yīng)分別不大于1.5mm，0.06mm，1.0mm 和 2.0。

3 全截面抗壓試驗(yàn)法

《鉆芯檢測(cè)離心高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法》（GB/T 19496）中規(guī)定當(dāng)對(duì)鉆芯法的檢測(cè)結(jié)果有爭(zhēng)議時(shí)，可采用全截面抗壓試驗(yàn)法來(lái)對(duì)樁身混凝土的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。全截面抗壓試驗(yàn)法在國(guó)內(nèi)最早由郭楊[8]等人提出，該方法首先在每批管樁中隨機(jī)抽取一根管樁，然后在管樁箍筋非加密區(qū)切割制成長(zhǎng)徑比為1.0～2.0的試件，與鉆芯法類似，在對(duì)試件進(jìn)行抗壓試驗(yàn)前，應(yīng)保證試件的平整度和垂直度滿足試驗(yàn)要求，當(dāng)管樁全截面試件的抗壓強(qiáng)度不小于管樁樁身混凝土設(shè)計(jì)等級(jí)的95%時(shí)，可以認(rèn)為抽檢的管樁混凝土合格。

全截面抗壓法相較于鉆芯法有以下優(yōu)點(diǎn)：①抗壓試件的受力狀態(tài)與管樁正常工作時(shí)一致；②試件加工和抗壓試驗(yàn)時(shí)不會(huì)受到浮漿層的影響；③試件的加工過(guò)程只需要控制兩端的平整度，制樣過(guò)程不像鉆芯法一樣繁瑣。

4 結(jié)論及建議

目前在國(guó)內(nèi)，鉆芯法已被業(yè)內(nèi)諸多相關(guān)部門和技術(shù)人員所接受，應(yīng)用極為廣泛，但該法對(duì)鉆芯、磨平、鋸切等設(shè)備和工藝以及芯樣的平面度、垂直和平行度的要求較高，因此對(duì)芯樣的鉆取過(guò)程和加工過(guò)程應(yīng)予以充分重視。在實(shí)際工程中，可以根據(jù)檢測(cè)的需求靈活選用兩種檢測(cè)方法。在兩種方法均可行的條件下，由于鉆芯法的廣泛認(rèn)可程度，可以優(yōu)先選用鉆芯法檢測(cè)；當(dāng)使用鉆芯法獲得的結(jié)果出現(xiàn)爭(zhēng)議時(shí)，可以采用全截面抗壓法來(lái)對(duì)樁身混凝土質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。特別地，在經(jīng)費(fèi)及時(shí)間允許的情況下，可以分別采用鉆芯法和全截面抗壓試驗(yàn)法對(duì)樁身混凝土的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行比較分析，以使獲得的結(jié)果更加具有說(shuō)服力。

5 展望

鉆芯法和全截面抗壓法是目前對(duì)預(yù)制管樁樁身混凝土質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)效果較好的兩種方法，在實(shí)際工程中，應(yīng)將兩種檢測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，使檢測(cè)結(jié)果更加具有說(shuō)服力。同時(shí)，可以看到的是鉆芯法和全截面抗壓法均為破壞性試驗(yàn)，一般在斷樁上使用較多，難以大范圍使用。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，未來(lái)管樁樁身混凝土的檢測(cè)應(yīng)朝著無(wú)損檢測(cè)的方向前進(jìn)，以使得檢測(cè)成本進(jìn)一步降低。