黃瑋琦
(珠海市嘉辰市政工程有限公司,廣東 珠海 519000)
水泥攪拌樁具有經(jīng)濟(jì)適用、施工期短、加固深度大、處理效果好等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)于鐵路、公路、市政道路、港口碼頭和工業(yè)與民用建筑等行業(yè)中的軟基處理及加固工程。珠海西部主城區(qū)地處珠江出??冢叵萝浲翆由詈?,市政道路路基廣泛采用水泥攪拌樁的處理措施。珠海市某區(qū)審計(jì)部門對(duì) 2018~2019 年區(qū)域內(nèi)的 4 個(gè)采用水泥攪拌樁復(fù)合地基處理的工程項(xiàng)目進(jìn)行審計(jì),審計(jì)結(jié)論為:“水泥攪拌樁水泥用量設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)未按規(guī)范要求直接按 180~250 kg/m,或 15 %~20 % 不等水泥摻入量確定,既未按規(guī)范要求通過室內(nèi)試配確定,也無經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定,水泥用量確定無依據(jù),存在虛增投資和工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)象。”筆者認(rèn)為有必要對(duì)規(guī)范要求在設(shè)計(jì)前進(jìn)行水泥攪拌樁室內(nèi)配合比試驗(yàn)的重要性和必要性進(jìn)行重新認(rèn)識(shí)。本文對(duì) 7 個(gè)采用水泥攪拌樁軟基處理的市政工程項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)研,通過對(duì)技術(shù)規(guī)范、設(shè)計(jì)文件、水泥土配合比試驗(yàn)及應(yīng)用等環(huán)節(jié)進(jìn)行分析,指出存在的問題,提出建議,希望與同行一起交流、探討。
水泥攪拌樁室內(nèi)配合比試驗(yàn)是為了掌握加固某種軟土所用水泥的摻入比、水灰比和最佳外摻劑,摸清水泥土強(qiáng)度增長的規(guī)律,推求齡期與強(qiáng)度的關(guān)系。JGJ/T 233-2011《水泥土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》總則 1.0.1 條文說明“室內(nèi)試驗(yàn)在工程設(shè)計(jì)中起著很關(guān)鍵的作用,在一定程度上決定了處理方案的經(jīng)濟(jì)性、合理性以及工程的成敗”[1]。因此 JGJ 79-2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》中第 11.1.5 條明確規(guī)定“設(shè)計(jì)前應(yīng)進(jìn)行擬處理土的室內(nèi)配比試驗(yàn),為設(shè)計(jì)提供依據(jù)”[2]。由此可見室內(nèi)配合比試驗(yàn)是為水泥攪拌樁的設(shè)計(jì)計(jì)算和施工提供可靠的參數(shù),是決定復(fù)合地基處理效果和合理控制工程投資的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
JGJ 79-2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》第 7.3.1 條第 4 款及 GB/T 50783-2012《復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范》第 6.1.5 條都要求“設(shè)計(jì)前,應(yīng)進(jìn)行擬處理土的室內(nèi)配比試驗(yàn),應(yīng)針對(duì)現(xiàn)場擬處理土層的性質(zhì),選擇固化劑和外摻劑類型及其摻量。固化劑為水泥的水泥土強(qiáng)度宜取 90 d 齡期試塊的立方體抗壓強(qiáng)度平均值?!保?]DBJ/T 15-38-2019《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》第 8.1.3 條第 2 款“設(shè)計(jì)前應(yīng)做好下列工作:對(duì)擬處理地基各類土層宜進(jìn)行室內(nèi)試配試驗(yàn)。”[4]國家標(biāo)準(zhǔn)及地方規(guī)范都要求在設(shè)計(jì)前進(jìn)行室內(nèi)配比試驗(yàn),其主要目的是出于對(duì)工程質(zhì)量和投資的控制。由于涉及的條文并不是強(qiáng)制性條文,導(dǎo)致在執(zhí)行過程中的執(zhí)行力度難以保證統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)要求。另外規(guī)范對(duì)落實(shí)設(shè)計(jì)前室內(nèi)配合比試驗(yàn)的責(zé)任主體未明確,是規(guī)范執(zhí)行不到位的因素之一。筆者走訪了 7 個(gè)采用水泥攪拌樁軟基處理的市政工程項(xiàng)目,發(fā)現(xiàn)都沒有按照規(guī)范要求在設(shè)計(jì)前進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗(yàn),設(shè)計(jì)施工圖紙都是要求施工前進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗(yàn)(見表 1)。
表 1 中體現(xiàn)的 7 個(gè)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工圖都做出以下類似說明:提出了每米樁的水泥用量或水泥摻入比(個(gè)別項(xiàng)目給出了淤泥容重)以及樁身 90 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和水灰比范圍,同時(shí)要求實(shí)際施工前應(yīng)進(jìn)行室內(nèi)配比試驗(yàn),并根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)承載力和樁身強(qiáng)度要求、施工工藝要求、室內(nèi)配比試驗(yàn)、現(xiàn)場試樁等綜合確定水泥摻量、水灰比和外加劑等參數(shù)。設(shè)計(jì)前并沒有在進(jìn)行室內(nèi)配比試驗(yàn)的前提下,設(shè)計(jì)施工圖紙上就確定了相關(guān)指標(biāo),缺乏有效依據(jù)。設(shè)計(jì)將室內(nèi)配比試驗(yàn)安排在現(xiàn)場施工之前進(jìn)行,明顯違反了規(guī)范要求。并且設(shè)計(jì)施工圖對(duì)施工前的室內(nèi)配比試驗(yàn)沒有做出相關(guān)具體要求,主要存在以下問題。
1)對(duì)用以進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗(yàn)的土樣沒做具體要求,對(duì)施工單位的取樣工作造成困擾。
2)未說明設(shè)計(jì)摻入比是否作為試驗(yàn)基準(zhǔn)值。
3)設(shè)計(jì)文件未明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖且?yàn)證設(shè)計(jì)水泥摻量是否滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求,或是要調(diào)整水泥摻量。從表 1 可以看出,所調(diào)查的 7 個(gè)市政工程項(xiàng)目水泥摻入比基本是 18 %,有的項(xiàng)目直接明確每米水泥摻量不少于多少千克,那么進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗(yàn)對(duì)調(diào)整水泥摻量則沒有任何意義。施工單位進(jìn)場后按照設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行委托配合比試驗(yàn),水泥土配合比報(bào)告反映的水泥摻入比由委托方提供,調(diào)研的項(xiàng)目都是按照 15 %、18 %、20 % 水泥摻入比進(jìn)行試配,但施工時(shí)按照設(shè)計(jì)水泥摻入比進(jìn)行,基本不做調(diào)整,因此室內(nèi)配合比試驗(yàn)未發(fā)揮其實(shí)際作用。
表1 設(shè)計(jì)文件對(duì)水泥攪拌樁室內(nèi)配合比試驗(yàn)的具體要求
由于設(shè)計(jì)文件對(duì)于加固土的取樣沒有具體要求,則存在采用機(jī)械揭露表層覆蓋土挖取淺層軟土送樣的現(xiàn)象,該取樣方式不符合 JGJ 79-2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》第 7.3.1 條文說明“當(dāng)擬加固的軟土地基為成層土?xí)r,應(yīng)選擇最弱的一層土進(jìn)行室內(nèi)配比試驗(yàn)?!币?yàn)闇\表層軟土通常是粉質(zhì)黏土或淤泥質(zhì)土,不是規(guī)范要求的最弱土層,所以取樣不具代表性,所測(cè)定的土的濕密度普遍高于設(shè)計(jì)施工圖紙所列巖土物理力學(xué)性質(zhì)的淤泥指標(biāo)。如某一市政道路改造工程設(shè)計(jì)圖紙淤泥濕容重 1.55 g/cm3,設(shè)計(jì) 90 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥2.0 MPa,2019 年 11 月 6 日一次送檢,三個(gè)不同水泥摻入比配合比報(bào)告試驗(yàn)結(jié)果匯總?cè)绫?2 所示。
從表中可以看出,試驗(yàn)測(cè)定土的濕密度在1.9 ~2.02 g/cm3,都大于設(shè)計(jì)淤泥濕容重,也超過《珠海市軟土分布區(qū)工程建設(shè)指引》中本地區(qū)淤泥的濕容重1.48~1.59 g/cm3范圍,說明取樣沒有針對(duì)性。
筆者走訪的 7 個(gè)從事市政工程的施工企業(yè)均未成立實(shí)驗(yàn)室,施工的原材料、試壓件以及現(xiàn)場的檢測(cè)試驗(yàn)都由施工單位委托當(dāng)?shù)貦z測(cè)部門進(jìn)行。本區(qū)域開展水泥攪拌樁室內(nèi)配合比試驗(yàn)的檢測(cè)單位只有幾家,由于檢測(cè)單位工作量繁重以及委托單位送檢工作存在不及時(shí)的現(xiàn)象,所以較難按照 JGJ/T 233-2011《水泥土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》第 4.0.1 條文“土樣從現(xiàn)場鉆孔或挖掘采取后,立即用厚聚氯乙烯塑料袋封裝,4 h 之內(nèi)即開始配制試件?!钡囊螅谝?guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行加固土的室內(nèi)配合比試驗(yàn)。水泥土配合比設(shè)計(jì)的第一步驟是測(cè)定土樣天然含水率和密度,如果未能及時(shí)測(cè)定,樣品水分蒸發(fā)將影響檢測(cè)結(jié)果,從以上表 2 可以看出,土樣散失水分后含水率變小,濕密度偏大,將導(dǎo)致測(cè)定的參數(shù)失真。
表2 水泥加固土水泥配合比試驗(yàn)結(jié)果匯總
目前檢測(cè)部門施工前的室內(nèi)配合比試驗(yàn),基本采用單一的水灰比進(jìn)行試配,實(shí)踐證明同一水泥摻量不同的水灰比制成的水泥土試塊強(qiáng)度存在一定的差異。調(diào)查的項(xiàng)目配合比報(bào)告?zhèn)渥⒅卸甲⒚髁艘痪湓挕八鄵搅?、水灰比都由委托單位提供”,雖然設(shè)計(jì)文件和規(guī)范對(duì)水泥攪拌樁的水灰比都統(tǒng)一給出了 0.5~0.6 的范圍,但施工單位對(duì)于水灰比的重要性和施工的可操作性不了解,往往按照 0.5 或 0.55 委托試配,被調(diào)查的幾個(gè)項(xiàng)目都沒有采用 0.6 或接近 0.6 的水灰比委托試配。施工單位反映低于 0.55 的水灰比不便于噴漿,現(xiàn)場都會(huì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。室內(nèi)配合比是施工現(xiàn)場的可靠依據(jù),如果私自進(jìn)行調(diào)整可能會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn),所以委托配合比試驗(yàn)時(shí),應(yīng)該考慮攪拌機(jī)械可操作性的情況下選擇幾個(gè)水灰比進(jìn)行同摻量水泥試配,以供施工選擇。
2.6.1 單樁水泥用量計(jì)算不明確
水泥摻入比是指摻入的水泥質(zhì)量與被加固土的濕質(zhì)量之比,以百分?jǐn)?shù)表示;規(guī)范和設(shè)計(jì)文件對(duì)被加固土的濕質(zhì)量并沒有詳細(xì)解析,那么對(duì)于單樁的水泥摻量計(jì)算就產(chǎn)生困擾,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1)是否按照設(shè)計(jì)巖土物理力學(xué)性質(zhì)列表中,各層土天然密度的平均值來計(jì)算攪拌樁范圍內(nèi)被加固土的樁身重量來計(jì)算。
2)是否按照各層土的實(shí)際厚度和天然密度計(jì)算攪拌樁范圍內(nèi)的實(shí)際樁身重量來計(jì)算。
3)是否按照規(guī)范要求最弱一層土的天然密度,即是按照設(shè)計(jì)巖土物理力學(xué)性質(zhì)列表中淤泥的天然密度算術(shù)平均值。
4)是否按照施工前水泥攪拌樁室內(nèi)配合比測(cè)定的土的濕容重計(jì)算。配合比在現(xiàn)場施工的應(yīng)用第一環(huán)節(jié)就涉及到單樁水泥用量的計(jì)算,單樁理論水泥摻量計(jì)算如式(1)所示:
式中:Q1為單根樁水泥用量,m3;aw為水泥摻入比,無量綱;r為土的重度,kg/m3;F為水泥攪拌樁截面積,m2;L為設(shè)計(jì)樁的長度,m。
從以上公式可知,不同土的容重將得出不同的水泥用量。以上1)~4)問題得不到明確,直接影響到施工成本控制、配合比應(yīng)用及施工質(zhì)量。
2.6.2 配合比報(bào)告執(zhí)行力度不理想
由于取樣、送樣不規(guī)范以及測(cè)定不及時(shí)或樣品保管不善將導(dǎo)致測(cè)定土的容重基本大于勘察報(bào)告中的淤泥容重。按照配合比報(bào)告的土的濕容重計(jì)算的水泥摻入量將高于設(shè)計(jì)和投標(biāo)時(shí)工程量清單量,當(dāng)市政工程為固定總價(jià)合同時(shí),因?yàn)檎袠?biāo)文件和設(shè)計(jì)圖紙中沒有明確約定工程結(jié)算時(shí)按照施工前的室內(nèi)配比報(bào)告進(jìn)行計(jì)量、計(jì)價(jià),施工單位便存在以下顧慮:若按照配合比組織施工,超出的量結(jié)算時(shí)可能不予計(jì)價(jià),所以施工單位出于成本風(fēng)險(xiǎn)和質(zhì)量考慮,往往依據(jù)勘察報(bào)告的淤泥容重和設(shè)計(jì)圖紙給定的水泥摻入比進(jìn)行計(jì)算和組織施工,室內(nèi)配合比試驗(yàn)報(bào)告未發(fā)揮其實(shí)際作用,因此工程質(zhì)量也存在一定風(fēng)險(xiǎn)。
綜上分析,施工前的水泥配合比試驗(yàn)存在諸多不可控因素,對(duì)于投資控制、施工操作、質(zhì)量監(jiān)管都產(chǎn)生困擾,據(jù)此筆者建議如下。
1)建議 JGJ 79-2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》第 7.3.1 條第 4 款及 GB/T 50783-2012《復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范》第 6.1.5 條列為強(qiáng)制性條文,并明確組織落實(shí)責(zé)任單位,細(xì)化軟土取樣和水泥摻量計(jì)算的具體要求,使條文更具可操作性和強(qiáng)制性,使工程質(zhì)量和投資控制得到有效保障。
2)施工圖審查機(jī)構(gòu)對(duì)規(guī)范條文的執(zhí)行進(jìn)行重點(diǎn)審查,確保規(guī)范所提要求得到貫徹落實(shí)。
3)設(shè)計(jì)單位依據(jù)設(shè)計(jì)前的室內(nèi)配比試驗(yàn),選定用于施工的配合比,要求施工單位按照配合比的具體指標(biāo)組織試樁、施工,不再要求施工前進(jìn)行配比試驗(yàn),簡化工作流程,保證施工質(zhì)量的可控性。
4)個(gè)別必須進(jìn)行施工前配比試驗(yàn)的工程,設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)對(duì)現(xiàn)場取樣、送樣、試配等具體細(xì)節(jié)做出詳細(xì)說明和指導(dǎo),建設(shè)單位組織參建各方共同編寫室內(nèi)配比試驗(yàn)實(shí)施方案,落實(shí)每個(gè)細(xì)節(jié)和步驟,使一系列的操作盡可能規(guī)范,嚴(yán)格執(zhí)行 JGJ/T 233-2011《水泥土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》有關(guān)要求,最終選定一個(gè)最經(jīng)濟(jì)又切實(shí)可行的施工配合比。
本區(qū)域的市政工程水泥攪拌樁室內(nèi)配合比試驗(yàn)工作基本在設(shè)計(jì)之后、施工之前完成,不符合國家規(guī)范的要求;施工前室內(nèi)配合比試驗(yàn)存在諸多不可控因素,施工過程室內(nèi)配合比試驗(yàn)報(bào)告得不到貫徹執(zhí)行,對(duì)工程投資和質(zhì)量控制存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。近年來,政府對(duì)市政工程的投資逐年增大,筆者認(rèn)為嚴(yán)格按照規(guī)范要求,設(shè)計(jì)前執(zhí)行室內(nèi)配比試驗(yàn)是十分必要的,是選擇符合設(shè)計(jì)要求最小水泥用量、最佳水灰比等參數(shù)的重要工作,為現(xiàn)場施工提供技術(shù)支撐,是科學(xué)節(jié)約水泥攪拌樁的工程投資和保證施工質(zhì)量的重要前提,也是保障工程施工能夠順利按期完成的重要環(huán)節(jié),對(duì)復(fù)合地基的處理效果將起到至關(guān)重要的作用,所以建議對(duì)現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行修改完善。希望能夠引起同行對(duì)于市政工程現(xiàn)狀的思考,以圖對(duì)行業(yè)的質(zhì)量提升及節(jié)約投資起到積極作用。Q