鐵路工程用混凝土強度檢驗評定方法的研究

王濤 付廷宇

【摘 要】《鐵路混凝土強度檢驗評定標準》（TB10425-94）（以下簡稱94版《鐵標》）已經實施了20多年，在此期間，鐵路混凝土的原材料制備水平、生產機械裝備水平、生產管理水平、拌制和質量控制技術都有了很大的提高，若沿用之前的評定標準可能會出現不安全或不經濟的問題。本文通過對混凝土強度檢驗過程中存在的特殊和隱性問題進行分析，提出具體和有針對性的監督管理方法，探討樣本容量和檢驗批劃分對混凝土強度檢驗評定結果產生的影響，為提高項目管理和質量監督水平提供一定的思路和經驗，進而規范混凝土強度檢驗和評定。

【關鍵詞】鐵路工程;混凝土強度;檢驗;評定方法

在我國鐵路工程建設中，混凝土是一種使用非常廣泛的土木工程材料。從94版《鐵標》距今已20多年，在此期間，由于新材料、新技術、新設備、新工藝的不斷出現，使鐵路工程混凝土的制備原材料，制備工藝，施工控制水準都發生了很大的變化。尤其是近年來，鐵路混凝土中各種添加劑、外加劑及礦物摻合料的使用，使鐵路混凝土朝著高強度、低收縮和高耐久性方向發展。因此，對鐵路混凝土強度檢驗評定方案中的風險分析研究比較重要。

一、鐵路混凝土的特點

鐵路混凝土不同于一般的房屋建筑混凝土，具有服役環境復雜、施工水平要求高、單項工程混凝土用量大、原材料要求較高、承受疲勞荷載以及耐久性要求高等特點。

（一）服役環境復雜

眾所周知，鐵路線路呈長條狀分布，跨度較大。一方面鐵路工程的基礎必須與土壤、地下水或河水接觸，服役環境中的硫酸鹽、氯離子、堿等會對混凝土的性能產生影響;另一方面，鐵路工程處于露天的服役環境當中，這決定了鐵路混凝土結構必須經受外界惡劣氣候環境（溫度、濕度、風、霜、雨、雪）的影響，比如在沿海地區的混凝土結構會受到鹽霧的影響，西南地區的混凝土結構要收到酸雨的影響，東北地區的混凝土結構要收到凍融破壞的影響。

（二）施工水平要求高

由于鐵路工程大多處于交通不便的露天環境，混凝土施工還可能處于荒無人煙或大風口等惡劣環境的地方，因此混凝土結構的施工除了要考慮通常意義上的冬期施工或熱期施工對混凝土性能的影響外，還要考慮特殊環境下施工。

（三）單項工程混凝土用量大

2000年以來，為了方便人民的出行生活，開始大量修建鐵路工程。如連接天津和保定的津保高鐵，全長157.8公里，使用的混凝土量高達700萬方。青煙威榮城際鐵路，全長299公里，使用的混凝土量高達1600萬方。

（四）原材料要求高

在鐵路工程建設中，對混凝土的原材料要求比較高，如《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》（TB10424-2010）、《鐵路混凝土》（TB/T3275-2011）和《鐵路混凝土工程施工技術規程》（Q/CR9207-2017）中規定水泥宜為硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，且對硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的各性能參數做了規定。

（五）耐久性要求高

高速鐵路主題混凝土結構的安全性和耐久性要求很高，為了確保鐵路混凝土在正常使用情況下不出現安全事故，不同的國家對鐵路混凝土結構的使用年限規定不同。德國規定無砟軌道結構設計的使用壽命至少為60年，而整體式混凝土軌枕設計規定軌枕的使用年限至少為40年，歐洲規定橋梁等主要結構物的設計使用年限為100年，美國則規定為75-100年，日本建筑學會按使用等級的不同規定了三個使用年限。我國對不同道路的使用年限規定為50年或100年，而鐵路混凝土結構按實際使用年限級別的不同，分為100年、50年和30年。

二、鐵路混凝土強度評定方法

（一）標準差已知法

在現行的鐵路混凝土檢驗評定方法中，標準差已知法比較符合現代統計學思想精髓，但是該方法要求進行多組試驗求出標準差，限制了其在實踐中的廣泛應用。在鐵路施工過程中，對于一些混凝土工程量較大的項目，例如橋梁、隧道等，應盡量多采用標準差已知法。

（二）標準差未知法

該方法比較適用于工程量小、工期短、工程技術不成熟的項目上，例如鐵路橋梁較大孔徑通道、站臺混凝土工程項目等。這類工程在鐵路施工中比較常見，所占比例較高，因此建議采用標準差未知方法，盡量保證工程技術和建筑材料成熟穩定，節省工程成本。

（三）小樣本方法

小樣本方法比較適用于工程量小、分散稀疏的工程項目。小樣本法檢驗精度不高、容易造成較大損失，對于分布在鐵路線上各種涵洞、交通立交橋等混凝土工程比較適用。這類工程項目有比較分散、位置偏僻、工程技術不穩定等特點。

三、檢驗批劃分方案對評定結果的影響

除上文所述混凝土強度檢驗評定存在的錯誤和問題外，檢驗批樣本容量及其劃分方案也會直接影響混凝土強度檢驗評定結論，關系到混凝土工程質量驗收，影響施工企業的工作效率和經濟利益，因此，同樣值得關注和研究。

（一）明顯不合格及無代表值樣本的處理

參與混凝土強度檢驗評定計算的數值是按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法》進行檢測所得的混凝土立方體抗壓強度代表值。因此，一種情況是個別混凝土試件有可能無強度代表值;另一種情況是混凝土試件抗壓強度代表值明顯低于抗壓強度標準值（如低于標準值的85%）。如將以上兩種混凝土納入檢驗批進行強度評定，則評定將無法進行或結論顯然是不合格的。對此，應將其不納入檢驗批進行評定，但必須單獨進行現場實體結構檢測、鑒定或其他處理，使其滿足設計要求，并對處理情況予以記錄和驗收。

（二）單個異常值影響數據離散性時的檢驗批劃分

個別混凝土樣本強度代表值雖高于評定標準規定的檢驗批強度最小限定值，但將其劃入某個檢驗批進行評定時，會使數據離散性較大，直接影響到混凝土強度檢驗評定結果。為盡可能減少混凝土強度評定不合格結果的影響范圍，降低設計驗算、檢測或鑒定成本，可以根據實際將個別強度值異常的混凝土樣本從檢驗批中去除后再進行強度評定。對于去除的樣本，可納入臨近的其它檢驗批，或單獨進行處理，使其滿足專業驗收規范和設計要求，并對處理情況進行記錄和重新驗收。

（三）混凝土評定檢驗批劃分的優化設置

混凝土立方體抗壓強度代表值的檢測結果受諸多因素影響，試驗數值均存在一定的離散性。混凝土強度檢驗評定時，若檢驗批的樣本容量較小，其中的個別值或異常值可對結果產生較大的影響，當適當增大檢驗批的樣本容量時，可以弱化個別值的這種影響，對強度評定結果有利。

結束語

在實際的鐵路工程中，混凝土強度檢驗評定雖然經常存在一些細節和隱性問題，但通過采取一定的監督檢查方法，問題很容易被找到。單個異常樣本的科學處理以及檢驗批的優化劃分不僅有助于混凝土檢驗評定獲得理想的效果，也有利于評定結果的準確性和有效性。通過深入研究混凝土強度檢驗評定相關標準、規范要求及評定原理，精準把握其評定方法和計算過程，對保證混凝土工程質量、提高混凝土生產的質量管理水平以及提高企業經濟效益等具有非常重要的意義和作用。

參考文獻：

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（作者單位：1中國建筑第六工程局有限公司;2中鐵九局集團工程檢測試驗有限公司）