近年來，植筋技術(shù)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程中廣泛應(yīng)用，但在工程實(shí)踐中卻普遍存在不統(tǒng)一的做法和不規(guī)范的行為。植筋工程的施工質(zhì)量直接影響到整個(gè)工程的質(zhì)量，當(dāng)引起工程人員的重視，特別是某些植筋工程與生命線工程發(fā)生直接聯(lián)系，如果植筋過程處理不當(dāng)，可能為工程留下影響結(jié)構(gòu)安全的隱患。本文意在通過整理植筋技術(shù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定，來糾正植筋工程管理中的不規(guī)范行為!
某商住樓工程根據(jù)規(guī)劃部門的意見，將原設(shè)計(jì)面向小區(qū)外側(cè)的入口門廳拆除，將該工程的入口門廳重新調(diào)整到面向小區(qū)中庭一側(cè)，根據(jù)工程實(shí)際現(xiàn)狀，需要植筋新增11根框架柱;并對(duì)原有框架柱中的4根相關(guān)剪力墻進(jìn)行植筋加固;在采光井處新增一塊長跨6.9m、短跨4.5m的屋面板，屋面板采用與該工程現(xiàn)澆樓板配筋一樣的冷軋扭鋼筋，分別有一條短邊和兩條長邊需要植筋;新增的框架梁中部分鋼筋也需植筋。該植筋工程施工方案中部分文字內(nèi)容如下：
1、植筋工程的方案編制、施工作業(yè)、檢測驗(yàn)收均以《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》CECS25︰90為標(biāo)準(zhǔn)。
2、植筋規(guī)格、數(shù)量、鉆孔深度如下：
植筋規(guī)格(mm)φ8φ18φ22φ25植筋數(shù)量(根) 366 116 48 106鉆孔深度(mm) 120 270 330375
3、挑梁上部鋼筋膠粘劑采用喜利得結(jié)構(gòu)膠，其他部位鋼筋膠粘劑采用國產(chǎn)A級(jí)膠。鋼筋植入后7日內(nèi)嚴(yán)禁受到觸動(dòng)和干擾，并按結(jié)構(gòu)膠說明書要求加強(qiáng)保養(yǎng)和圍護(hù)。
4、鋼筋植入固化10日后，委托具備相應(yīng)資質(zhì)的檢測單位，在監(jiān)理見證下隨機(jī)抽樣進(jìn)行現(xiàn)場抗拔抽檢，每種規(guī)格鋼筋現(xiàn)場抗拔數(shù)量不得少于壹組，經(jīng)檢測合格后，才能進(jìn)行鋼筋連接和安裝綁扎等后序工作。
5、現(xiàn)場檢測抗拔力，當(dāng)鋼筋為Ⅲ級(jí)螺紋鋼時(shí)抗拔力要求必須≥360MPa;當(dāng)鋼筋為Ⅱ級(jí)螺紋鋼時(shí)抗拔力要求必須≥300MPa;當(dāng)鋼筋為Ⅰ級(jí)鋼時(shí)抗拔力要求必須≥210MPa。
二、植筋技術(shù)相關(guān)規(guī)范及規(guī)定
該工程方案編制、植筋施工、檢測驗(yàn)收均以《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》CECS25︰90為標(biāo)準(zhǔn)，其實(shí)該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于“植筋技術(shù)”并無非常具體的規(guī)定，這個(gè)古老的規(guī)范已經(jīng)被《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50367-2006(以下簡稱GB50367-2006)所替代， GB50367-2006第12章“植筋技術(shù)”對(duì)植筋提出了更具體的要求。與植筋驗(yàn)收關(guān)系更大的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》JGJ145-2004(以下簡稱JGJ145-2004)，同時(shí)不同地區(qū)還有地方標(biāo)準(zhǔn)，比如重慶市地方標(biāo)準(zhǔn)《混凝土無機(jī)錨固材料植筋施工及驗(yàn)收規(guī)程》DBJ/T50-032-2004(以下簡稱DBJ/T50-032-2004)。
JGJ145-2004第2.1.5條的術(shù)語：化學(xué)植筋—以化學(xué)粘結(jié)劑(錨固膠)，將帶肋鋼筋及長螺桿等膠結(jié)固定于混凝土基材錨孔中的一種后錨固生根鋼筋;GB50367-2006第2.1.10條的術(shù)語：植筋—以專用的結(jié)構(gòu)膠粘劑將帶肋鋼筋或全螺紋螺桿錨固于基材混凝土中。這兩個(gè)關(guān)于什么叫“植筋”的術(shù)語中限定了植筋所用鋼筋的種類：帶肋鋼筋或全螺紋螺桿。帶肋鋼筋的橫肋能夠使植筋膠體在錨固段形成與鋼筋橫肋相咬合的肋體，這些肋體是保證所植鋼筋長期錨固性能的機(jī)械牙鍵，牙鍵太淺不能形成與鋼筋橫肋的有效咬合，牙鍵太深則不能抵抗與鋼筋橫肋咬合作用的剪切，GB50367-2006第12.1.4條規(guī)定帶肋鋼筋的相對(duì)肋面積應(yīng)滿足0.055≤Ar≤0.08,就是為了控制牙鍵的深淺。冷軋扭鋼筋的外形不但不能形成機(jī)械牙鍵，還會(huì)使膠體局部過厚導(dǎo)致較大收縮影響錨固效果，而且還使錨固段膠體厚薄相差較大，膠體越厚在鋼筋受力后的剪切作用下剪切變形就越大，剪切應(yīng)力相應(yīng)變小，而膠體較薄的位置剪切應(yīng)力相應(yīng)增大，從而導(dǎo)致鋼筋與膠體之間的粘結(jié)剪切應(yīng)力不均勻而影響植筋效果。所以該工程屋面板設(shè)計(jì)植筋用冷軋扭鋼筋是不恰當(dāng)?shù)?
植筋不能使用冷軋扭鋼筋，能使用光圓鋼筋嗎?筆者曾經(jīng)在某工程中看到用直徑8mm的Ⅰ級(jí)鋼筋運(yùn)用于剪力墻豎向分布鋼筋植筋錨固的實(shí)例。對(duì)于Ⅰ級(jí)鋼能否用于“植筋”，目前業(yè)界爭議較大。JGJ145-2004和GB50367-2006規(guī)定不使用光圓鋼筋，原因在于光圓鋼筋不能形成機(jī)械牙鍵，所植鋼筋長期錨固性能不能得到保障。DBJ/T50-032-2004第3.0.1條規(guī)定：混凝土植筋技術(shù)不適用于各種輕質(zhì)混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)以及采用圓鋼作為植入鋼筋的承重結(jié)構(gòu)，對(duì)非承重結(jié)構(gòu)的拉接構(gòu)造的植筋施工可參照本規(guī)程執(zhí)行。根據(jù)這個(gè)規(guī)定區(qū)分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性，框架結(jié)構(gòu)填充墻拉結(jié)筋如果設(shè)計(jì)光圓鋼筋采用植筋方式施工應(yīng)該允許，而運(yùn)用Ⅰ級(jí)鋼筋剪力墻豎向分布筋植筋錨固則不太恰當(dāng)。應(yīng)該注意的是，地方標(biāo)準(zhǔn)西南05G701系列圖集中的填充墻拉結(jié)筋推薦了三種做法，一種是預(yù)留拉結(jié)筋法，另外是預(yù)埋鐵件法，較后一種是才是植筋法。然而在其后頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)06SG614圖集中卻限定使用預(yù)留拉結(jié)筋和預(yù)埋鐵件兩種方法，并不主張采用植筋方式施工填充墻拉結(jié)筋。
三、植筋錨固深度與鉆孔深度
植筋施工鉆孔成型后，應(yīng)報(bào)監(jiān)理檢查驗(yàn)收鉆孔直徑和鉆孔深度，我曾經(jīng)看到監(jiān)理人員在驗(yàn)孔時(shí)要求的鉆孔深度正好是設(shè)計(jì)的植筋深度，本文列舉方案中的鉆孔深度正好是鋼筋直徑的15倍，而該工程的設(shè)計(jì)植筋深度也是鋼筋直徑的15倍,這反應(yīng)出一個(gè)現(xiàn)狀: 植筋深度被認(rèn)為就是鉆孔深度。有一定現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員一定知道，鋼筋切斷加工很難保證其端面平整，不能使具有360°完整圓周鋼筋面與孔底側(cè)面對(duì)齊;植筋鉆孔作業(yè)會(huì)對(duì)孔位周邊表皮混凝土造成輕微損傷，不能保證孔口對(duì)膠體形成有效基體。基于這兩個(gè)原因，如果用端面不夠平整的鋼筋植入15倍鋼筋直徑的混凝土孔內(nèi)，肯定不能保證所植鋼筋的有效錨固長度達(dá)到15倍鋼筋直徑。歐美植筋的鉆孔深度一般要求比設(shè)計(jì)植筋深度大2～3倍鋼筋植筋，DBJ/T50-032-2004第6.0.4條規(guī)定的鉆孔深度為設(shè)計(jì)植筋深度 (10～15)mm其實(shí)是一個(gè)深度較淺的要求。
國內(nèi)早期普遍按照鋼筋直徑15倍要求植筋深度，筆者在2003年以前的植筋工程管理中就是按照設(shè)計(jì)要求的15倍鋼筋直徑實(shí)施，其中包括一些懸挑構(gòu)件、大跨度主梁的植筋。調(diào)查我國植筋技術(shù)發(fā)展歷史分析，這個(gè)15d來自于國外進(jìn)口植筋用結(jié)構(gòu)膠使用說明書上的要求，但被忽略的是這個(gè)要求是構(gòu)造性鋼筋的植筋深度。DBJ/T50-032-2004參編根據(jù)重慶市建筑科學(xué)研究院和重慶建筑大學(xué)材料系的一些相關(guān)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為采用熱軋帶肋鋼筋植筋，較小植筋深度15d能滿足設(shè)計(jì)要求，所以在該規(guī)程第4.2.1條規(guī)定：構(gòu)造要求較小植筋深度為15d。在混凝土基材強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋級(jí)別、植筋膠種類完全相同的條件下，按照鋼筋直徑統(tǒng)一倍數(shù)確定植筋深度，在0.9Asfyk拉拔力作用下，較大直徑的鋼筋將較先被拔出，反應(yīng)出植筋錨固段鋼筋表面積與鋼筋斷面積并不是理想的線性關(guān)系，瑞士聯(lián)邦技術(shù)學(xué)院的Marti教授根據(jù)該實(shí)驗(yàn)得出，膠粘劑與鋼筋之間粘合表面所承受的力隨植筋長度類似線性增長，但僅是隨鋼筋直徑的平方根增長。所以植筋深度統(tǒng)一規(guī)定成一個(gè)固定的鋼筋直徑倍數(shù)是不科學(xué)的!
GB50367-2006第12.2.3條規(guī)定了植筋的基本錨固深度ls計(jì)算公式：
ls=0.2asptdfy/fbd式中aspt—為防止混凝土劈裂引用的計(jì)算系數(shù);d—植筋公稱直徑;fbd—植筋用膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，
對(duì)于構(gòu)造性鋼筋的植筋深度，GB50367-2006第12.2.3條根據(jù)鋼筋的受力性質(zhì)不同，規(guī)定了受拉鋼筋較小錨固長度lmin=max{0.6ls;10d;100mm｝;受壓鋼筋較小錨固長度lmin=max{0.3ls;10d;100mm｝。這里可以看出，規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)匕褬?gòu)造性植筋的錨固深度交給了設(shè)計(jì)者，比DBJ/T50-032-2004的規(guī)定要合理一些，同時(shí)避免那些植筋公司或膠粘劑廠家的誤導(dǎo)
