李東曄， 王 剛， 王 建， 王 楠， 王 健

(1 大連市建設(shè)工程質(zhì)量與安全監(jiān)督服務(wù)中心， 大連 116031； 2 大連市建筑科學(xué)研究設(shè)計院股份有限公司， 大連 116021； 3 大連市建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司， 大連 116021)

0 引言

為落實“強(qiáng)化驗收”和“過程控制”，自2002年起，《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB 50204—2002)[1]對梁板鋼筋保護(hù)層厚度提出了實體檢驗的具體要求。這主要是基于耐久性和結(jié)構(gòu)安全性考慮[2]：保護(hù)層厚度過小易導(dǎo)致鋼筋提前發(fā)生腐蝕或粘結(jié)錨固破壞；保護(hù)層厚度過大即鋼筋移位易導(dǎo)致構(gòu)件的承載力降低。從實際情況看，由于施工精度不高、判定標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)苛、施工難度較大等原因，現(xiàn)澆混凝土板頂部鋼筋保護(hù)層厚度不滿足規(guī)范要求的現(xiàn)象普遍存在。

相關(guān)質(zhì)量問題的處理需要檢測、建設(shè)、設(shè)計、施工、監(jiān)理及工程質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)等多家單位的參與和配合，將會產(chǎn)生額外的經(jīng)濟(jì)和時間成本支出，而其中較大比例的構(gòu)件經(jīng)設(shè)計核算后無需處理，實際造成了社會生產(chǎn)力的浪費。探討合理控制保護(hù)層厚度偏差，避免該類問題的普遍發(fā)生，有著積極的現(xiàn)實意義。

1 板頂鋼筋保護(hù)層厚度偏差現(xiàn)狀

1.1 檢測結(jié)果分析

表1統(tǒng)計了大連市檢測業(yè)務(wù)量排名前列的3家檢測企業(yè)2019年8月現(xiàn)澆混凝土樓板頂部鋼筋保護(hù)層厚度的檢測結(jié)果。這3家企業(yè)的檢測項目遍布大連市全域，并覆蓋遼寧省其他地市，檢測結(jié)果具有一定的普遍性和代表性。

對表1數(shù)據(jù)分析可以得到以下結(jié)論：1)保護(hù)層厚度合格率較低；2)負(fù)偏差發(fā)生概率很??；3)正偏差發(fā)生概率很大；4)最大正偏差問題嚴(yán)重。

板頂鋼筋保護(hù)層厚度偏差檢測結(jié)果統(tǒng)計 表1

需要注意的是，鋼筋移位和混凝土超厚或超薄都可引起保護(hù)層厚度偏差，在判別時應(yīng)排除板厚的影響。圖1和圖2分別列出了部分板厚偏差(企業(yè)一提供)的檢測結(jié)果和保護(hù)層厚度偏差的統(tǒng)計結(jié)果。由圖1可見，所檢構(gòu)件中除小部分發(fā)生板厚正偏差，其余均在允許范圍之內(nèi)，說明板厚控制較好，板頂鋼筋向下移位是保護(hù)層厚度正偏差的主要原因。實際操作中，應(yīng)對保護(hù)層厚度不合格的板進(jìn)行板厚檢測，修正保護(hù)層厚度檢測結(jié)果。而設(shè)計單位在未掌握板厚的情況下，直接出具設(shè)計意見，是不負(fù)責(zé)任的。

圖1 板厚偏差統(tǒng)計結(jié)果

圖2 保護(hù)層厚度偏差統(tǒng)計結(jié)果

圖2中給出了根據(jù)實測結(jié)果繪制的正態(tài)分布曲線，其中μ=11.52，σ=7.24，總體情況好于文獻(xiàn)[3]中的檢測結(jié)果，說明保護(hù)層厚度的質(zhì)量控制水平得到了一定提升。

1.2 保護(hù)層厚度偏差問題處理

對于驗收不合格的情況，《建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50300—2013)[4]規(guī)定了處理流程。當(dāng)判定保護(hù)層厚度偏差不合格時，首先需擴(kuò)大樣本空間二次抽檢，全面反映質(zhì)量問題。然后由設(shè)計單位(或鑒定單位)根據(jù)兩次檢測數(shù)據(jù)復(fù)核計算并出具設(shè)計意見，設(shè)計意見可概況為三類：第一類是可滿足要求，無需處理；第二類是滿足承載力但不滿足耐久性要求，需采取提高耐久性措施；第三類是不滿足承載力要求，需加固維修。最后參建單位根據(jù)設(shè)計意見進(jìn)行處理，直至最終通過質(zhì)量驗收。

表1數(shù)據(jù)中，共有785個構(gòu)件的實測結(jié)果超出最大正偏差，占全部構(gòu)件數(shù)的78.3%，在擴(kuò)大檢測的基礎(chǔ)上進(jìn)行了設(shè)計核算。但從結(jié)果看，只有正偏差很大的極少部分構(gòu)件采取了加固維修，絕大多數(shù)經(jīng)設(shè)計核算后滿足要求，無需處理，說明現(xiàn)澆混凝土板具有較大的承載力儲備[5-7]。對于這些工程項目，擴(kuò)大檢測和設(shè)計核算工作產(chǎn)生了額外的時間和資金支出，增加了建設(shè)成本和企業(yè)負(fù)擔(dān)，由于問題處理涉及多個部門，少則數(shù)日，多則數(shù)周，相關(guān)費用無法確切統(tǒng)計，造成了社會生產(chǎn)力的浪費。

2 保護(hù)層厚度偏差的主要原因

很多文獻(xiàn)將保護(hù)層厚度偏差的主要原因簡單歸咎于施工水平，力求通過改進(jìn)施工工藝和管理水平等措施予以根治，但事實上收效甚微。提高施工質(zhì)量確實可以在一定程度上改善保護(hù)層厚度的控制水平，但若想達(dá)到理想的質(zhì)量水平，勢必會以較高的成本投入為代價，市場接受度不高。在保證較高施工質(zhì)量水平的前提下，本文著眼于施工環(huán)節(jié)之外，希望通過多角度分析問題的成因，提出合理可行的解決辦法。

2.1 保護(hù)層厚度偏差判定標(biāo)準(zhǔn)的適用性

在實際應(yīng)用中，保護(hù)層厚度偏差判定標(biāo)準(zhǔn)的適用情況存在爭議，主要有以下兩點：

2.1.1 正偏差判別尺度不統(tǒng)一

《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB 50204—2015)(簡稱混凝土結(jié)構(gòu)工程驗收規(guī)范)對板保護(hù)層厚度的允許正偏差為8mm，是鋼筋分項工程驗收中保護(hù)層厚度允許偏差值適當(dāng)擴(kuò)大的結(jié)果[8]。從多年的應(yīng)用情況看，并未發(fā)現(xiàn)有薄板在滿足正偏差情況下影響結(jié)構(gòu)性能，說明鋼筋正偏差產(chǎn)生的承載力降幅對于薄板是安全的，保護(hù)層厚度偏差的判別尺度是可靠的。但對于厚板來說，這一判別尺度則過于嚴(yán)苛。舉例來講：設(shè)計保護(hù)層厚度15mm、板厚100mm、板頂鋼筋正偏差8mm，按彈性理論分析，對應(yīng)承載力降幅約10%；而相同設(shè)計保護(hù)層厚度的200mm厚的板，正偏差8mm時，對應(yīng)承載力降幅僅為5%；如果統(tǒng)一按照10%的承載力降幅，200mm厚的板對應(yīng)的正偏差可放寬至18mm，若按塑形理論分析(設(shè)計復(fù)核計算多采取的方法)，正偏差允許值還應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大。顯然，8mm的正偏差判定標(biāo)準(zhǔn)對薄板可以接受的話，對厚板則過于保守，未能充分發(fā)揮構(gòu)件的承載能力。

2.1.2 最大偏差判定的適用性

混凝土結(jié)構(gòu)工程驗收規(guī)范考慮有橫向鋼筋連接，一個保護(hù)層厚度不合格的測點可以代表周圍一定范圍的質(zhì)量情況，因此有必要設(shè)置最大偏差判定[8]。本文的檢測數(shù)據(jù)支持了這一觀點，見圖3，在全部785個不滿足最大正偏差的構(gòu)件中，僅有1個測點大于12mm的占比為15.9%，6個測點都大于12mm的占比達(dá)29.8%，說明實際工程中，同一構(gòu)件上的鋼筋移位不是個別現(xiàn)象。

圖3 最大偏差測點數(shù)的占比

但如前文所述，對于混凝土受彎構(gòu)件而言，除懸挑構(gòu)件外，其他構(gòu)件的承載力儲備較大，即使發(fā)生了一定范圍內(nèi)的鋼筋移位，對整體結(jié)構(gòu)性能的影響也較為有限，應(yīng)該通過擴(kuò)大檢測以更全面地反映構(gòu)件的整體質(zhì)量水平，而不是直接按最大偏差的標(biāo)準(zhǔn)判定為不合格。

2.2 施工難度的影響

梁的保護(hù)層厚度偏差問題遠(yuǎn)少于板，這是因為梁中受力主筋與架立鋼筋、箍筋等構(gòu)成了一個牢固、完整的鋼筋骨架，可以保證上下層鋼筋位置的相對固定，控制梁底部鋼筋保護(hù)層厚度，可確保整個鋼筋骨架的位置準(zhǔn)確。對板來說，底部鋼筋保護(hù)層可以依靠墊塊控制；但頂部鋼筋多采用分離式且非貫通(扁擔(dān)筋、扣筋)的做法，施工難度較大，位置難以得到有效保證。

在此基礎(chǔ)上，建設(shè)方和設(shè)計方并未充分考慮施工復(fù)雜性，而是為了追求更低的建設(shè)成本，不惜以更高的施工難度為代價，諸如同一樓層存在的多個板厚、多規(guī)格鋼筋以及多種鋼筋間距混用的情況，這類設(shè)計方案增大了板的施工難度，容易誘發(fā)工程質(zhì)量問題。

3 相關(guān)建議

自2002年以來，實體檢驗對保護(hù)層厚度的質(zhì)量控制起到了積極的促進(jìn)作用。但從近幾年的實際情況看，保護(hù)層的施工控制水平已趨于穩(wěn)定，大多數(shù)施工企業(yè)對加大投入換取更高施工精度的做法積極性不高，在全行業(yè)推動施工保證措施的繼續(xù)提高存在難度。建議從放寬判定標(biāo)準(zhǔn)和降低施工難度等方面著手解決問題。

3.1 適度調(diào)整驗收標(biāo)準(zhǔn)

保護(hù)層厚度偏差的問題多是以設(shè)計核算階段發(fā)掘構(gòu)件承載力儲備的方法加以解決。既然如此，可以考慮適當(dāng)放寬判定標(biāo)準(zhǔn)，在質(zhì)量驗收環(huán)節(jié)釋放構(gòu)件的承載力儲備。需要指出的是，隨著保護(hù)層厚度偏差允許值增大，荷載作用引起的構(gòu)件橫向裂縫寬度也會增加，但對構(gòu)件的耐久性影響有限[9]，不應(yīng)為了減小橫向裂縫寬度而加以限制。

3.1.1 調(diào)整正偏差判定標(biāo)準(zhǔn)

考慮不同截面厚度構(gòu)件承載力儲備的差異，根據(jù)可接受的承載力降幅設(shè)定正偏差允許值，建議對非懸挑構(gòu)件采取以下判定標(biāo)準(zhǔn)(h為截面高度，mm)：當(dāng)h≤120mm時，正偏差允許值取max8mm，h/10；當(dāng)120mm200mm時，正偏差允許值取18mm。允許偏差取整數(shù)，見圖4。

圖4 板厚對應(yīng)的保護(hù)層厚度偏差允許值

3.1.2 部分取消最大偏差判定

保護(hù)層厚度對安全性或耐久性影響較大的構(gòu)件，建議保留最大偏差判定，例如懸挑構(gòu)件和厚度較小構(gòu)件的正偏差判定，以及侵蝕性介質(zhì)環(huán)境中構(gòu)件的負(fù)偏差判定等；其他構(gòu)件，建議取消最大偏差判定，根據(jù)抽檢數(shù)據(jù)，在綜合分析構(gòu)件整體質(zhì)量水平的基礎(chǔ)上，進(jìn)行合格率判定。

3.1.3 有針對性地進(jìn)行板厚檢測

板厚檢測可以發(fā)現(xiàn)混凝土超厚或超薄現(xiàn)象，修正保護(hù)層厚度的檢測結(jié)果，是進(jìn)行設(shè)計核算的必要條件。建議增加對板厚抽檢的限制條款，明確要求對保護(hù)層厚度超差的構(gòu)件進(jìn)行板厚檢測，保證板厚抽檢樣本可以覆蓋保護(hù)層厚度超差的樣本，根據(jù)實際檢測情況確定是否增加抽檢數(shù)量。

3.2 優(yōu)化設(shè)計方案

設(shè)計文件應(yīng)該兼顧產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性和施工便利性，優(yōu)秀的設(shè)計作品有助于降低施工難度，提高施工效率，保證施工質(zhì)量。鑒于設(shè)計方迫于建設(shè)成本控制的壓力，主動降低施工難度的可行性不高，因此，應(yīng)對設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化。

3.2.1 推薦板頂貫通配筋

板頂部采用分離式非貫通配筋節(jié)約鋼筋量約25%(單向板中略大)，考慮附加的施工成本(加工、損耗、人工等)，節(jié)約量要打折扣，且板頂中部易產(chǎn)生溫度或收縮裂縫；比較而言，采用分離式貫通配筋，可以增加鋼筋的整體性，提高施工效率，減小施工難度，降低板面開裂風(fēng)險，綜合效益更高。有地區(qū)已經(jīng)推廣多年，取得了不錯的效果[10]。

3.2.2 推薦采用大直徑鋼筋

板中常用鋼筋的直徑范圍是8～12mm，近些年光圓鋼筋不再用作板的受力鋼筋，板頂鋼筋易受擾動變形的情況已大大改善。但從實際情況看，直徑8mm和10mm帶肋鋼筋的變形情況仍很普遍，建議在滿足最小鋼筋間距的基礎(chǔ)上，盡量避免使用直徑8mm鋼筋，優(yōu)先采用HRB400級直徑12mm鋼筋，可以從根本上杜絕施工過程中鋼筋變形的問題。

3.2.3 避免板厚和鋼筋間距的多樣化

建議規(guī)范板厚和鋼筋間距的取值，在滿足結(jié)構(gòu)安全性的基礎(chǔ)上，盡量減少同一樓層板厚和鋼筋間距的規(guī)格，或推薦設(shè)計人員采用常用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，避免多樣化取值導(dǎo)致施工難度增大。這種做法雖然會造成材料用量一定程度的增加，但會大大提高施工精度和效率，改善質(zhì)量水平。

4 結(jié)論與建議

必須認(rèn)清施工質(zhì)量控制水平是影響板鋼筋保護(hù)層厚度控制的關(guān)鍵因素，考慮到板的承載力儲備和鋼筋安裝的特殊性，提出在保證板鋼筋施工質(zhì)量的前提下，應(yīng)適度放寬驗收標(biāo)準(zhǔn)、降低施工難度，為解決板鋼筋保護(hù)層厚度普遍不滿足驗收標(biāo)準(zhǔn)的問題提供技術(shù)參考。

(1)檢測數(shù)據(jù)表明，混凝土板的負(fù)彎矩鋼筋保護(hù)層厚度不滿足正偏差的現(xiàn)象很普遍，最大正偏差問題較為嚴(yán)重；由于承載力儲備較大，絕大多數(shù)因保護(hù)層厚度正偏差判定不合格的混凝土板經(jīng)設(shè)計復(fù)核后可以滿足要求，不需要進(jìn)行處理。

(2)從承載力分析角度考慮，現(xiàn)行混凝土保護(hù)層正偏差判別標(biāo)準(zhǔn)，適合厚度較小的板，而對于厚度較大的板過于嚴(yán)苛，易受偶然因素誤導(dǎo)，造成承載力儲備的浪費。

(3)建議根據(jù)板厚逐步放寬保護(hù)層厚度的質(zhì)量判定標(biāo)準(zhǔn)，在質(zhì)量驗收環(huán)節(jié)釋放構(gòu)件的承載力儲備；除保護(hù)層厚度對安全性或耐久性影響較大的構(gòu)件外，應(yīng)取消最大偏差判定，代以對檢測數(shù)據(jù)的綜合分析；應(yīng)增加對保護(hù)層厚度超差構(gòu)件進(jìn)行板厚檢測的要求，為設(shè)計分析提供依據(jù)。

(4)建議通過采用板頂貫通配筋、配置大直徑鋼筋等方法，優(yōu)化鋼筋混凝土板的設(shè)計方案，降低施工難度，從而保證鋼筋混凝土板的施工質(zhì)量。