港口工程预应力混凝土大直径管桩设计与施工规程

中华人民共和国行业标准港口工程预应力混凝土大直径管桩设计与施工规程ＪＴＪ/Ｔ２６１—９７主编单位：交通部第三航务工程局科学研究所批准单位：中华人民共和国交通部施行日期：１９９７年１０月１日人民交通出版社１９９７年·北京关于发布《港口工程预应力混凝土大直径管桩设计与施工规程》的通知交基发［１９９７］４５５号由我部组织第三航务工程局科学研究所等单位编制的《港口工程预应力混凝土大直径管桩设计与施工规程》，业经审查，现批准为推荐性行业标准，编号为ＪＴＪ燉Ｔ２６１—９７，自１９９７年１０月１日起施行。本规程的管理工作与出版组织工作由部基建司负责，具体解释工作由第三航务工程局科学研究所负责。中华人民共和国交通部一九九七年七月三十一日中华人民共和国行业标准港口工程预应力混凝土大直径管桩设计与施工规程ＪＴＪ燉Ｔ２６１—９７正文设计：刘小方责任校对：王静红人民交通出版社出版（１０００１３北京和平里东街１０号）新华书店北京发行所发行各地新华书店经销北京牛山世兴印刷厂印刷开本：８５０×１１６８１３２印张：２．１２５字数：５０千１９９７年１１月第１版１９９７年１１月第１版第１次印刷印数：０００１～３５００册定价：１０．００元统一书号：１５１１４·０１４４前言预应力混凝土大直径管桩是“六五”国家科技攻关研究成果，在“七五”期间经过进一步的工艺改进、完善和工程实践的考验，目前预应力混凝土大直径管桩在许多大、中型港口码头工程、桥梁工程中已得到推广应用。预应力混凝土大直径管桩采用离心、振动、辊压相结合的复合法工艺生产，这种管桩混凝土强度高，密实性好，耐锤击，它使用在海岸与海洋工程的桩柱式结构方面具有优越性，是桩基工程中一种新的桩型。在内河港口工程中预应力混凝土大直径管桩也有采用立式支模浇注混凝土的立式法工艺生产。本规程是依据现行国家标准《港口工程结构可靠度设计统一标准》（ＧＢ５０１５８）规定的原则制订。符号和基本术语按现行国家标准《工程结构基本术语和通用符号》（ＧＢＪ１３２）的规定采用。本规程共分８章２４节１４４条和４个附录，另编附有条文说明。本规程对预应力混凝土大直径管桩的设计、制作、沉桩等方面分别作了较为详细的规定。由于预应力混凝土大直径管桩在国内尚属新的桩型，因此还有待于进一步的完善和发展，请有关单位在使用过程中，将发现的问题和意见及时函告主编单位第三航务工程局科学研究所，以便修订时参考。１总则１．０．１为了保证预应力混凝土大直径管桩的设计与施工质量，促进该项技术的进一步发展，制订本规程。１．０．２本规程适用于港口工程中应用的直径为１．０ｍ～１．４ｍ预应力混凝土管桩；修造船工程和其他类似工程可参照采用。１．０．３除应按本规程规定外，凡本规程未作规定的其它内容，尚应符合国家现行有关标准的规定。２术语和符号２．１术语２．１．１复合法：混凝土管节采用离心—振动—辊压复合工艺成型。２．１．２立式法：混凝土管节采用立式支模浇注混凝土工艺成型。２．１．３复合法桩：采用复合法工艺成型的混凝土管节所拼接的桩。２．１．４立式法桩：采用立式法工艺成型的混凝土管节所拼接的桩。２．１．５组合桩：混凝土管桩桩端与钢管桩组合成的桩。２．２主要符号Ａ——管桩截面面积或桩端计算面积；Ｃ60——表示立方体强度标准为６０Ｎ燉ｍｍ２的混凝土强度等级；Ｄ——管桩外径、钢模内径或外模内径；Ｅs——钢绞线弹性模量；Ｑd——单桩垂直承载力设计值；Ｑk——单桩垂直承载力标准值；ｄ——管桩内径或内模外径；ｆck、ｆc——混凝土轴心抗压强度标准值、设计值；ｆptk——钢绞线强度标准值；ｆpy——钢绞线抗拉强度设计值；ｆtk、ｆt——混凝土轴心抗拉强度标准值、设计值；σcon——钢绞线张拉控制应力值；σL——钢绞线在施工各阶段总预应力损失值；σP——锤击沉桩压应力标准值；σpc——混凝土有效预应力值；σk——锤击沉桩拉应力标准值。３管桩设计３．１计算３．１．１管桩（图３．１．１）应按下列状况进行正截面承载力计算和抗裂度验算。３．１．１．１对使用和施工状况进行正截面承载力计算和抗裂度验算。３．１．１．２锤击沉桩拉应力和压应力验算。３．１．１．３进行正截面承载力计算和抗裂度验算时，应根据管桩实际受力状况按表３．１．１规定进行计算。如承受较大扭矩作用时，尚应对受扭状况进行验算。管桩正截面承载力计算和抗裂度验算项目表表３．１．１３．１．２管桩正截面承载力计算和抗裂度验算方法，应按现行行业标准《港口工程混凝土结构设计规范》（ＪＴＪ２６７）的规定执行，并符合下列规定。３．１．２．１施加预应力时，混凝土立方体抗压强度不得低于设计强度的７５％。３．１．２．２结构计算时，不应考虑非预应力钢筋。３．１．２．３预应力主筋采用高强度低松弛钢绞线，钢绞线的强度图３．１．１预应力混凝土大直径管桩结构图（ａ）管桩正视图；（ｂ）管桩截面图１／钢管桩或钢桩靴；２／环向箍筋；３／纵向架立筋；４／基本管节；５／桩顶管节；６／钢板套箍；７／钢绞线指标应符合现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》（ＧＢ燉Ｔ５２２４）的规定。其张拉控制应力值按下式确定：σcon≤０．７０ｆptk（３．１．２／１）式中：σcon——张拉控制应力值（ＭＰａ）；ｆptk——钢绞线强度标准值（ＭＰａ）。考虑钢绞线松弛、摩擦阻力等各项预应力损失，σcon提高０．０５ｆptk。３．１．２．４在计算结构截面应力和钢绞线控制应力时，钢绞线在施工阶段的预应力损失值宜根据试验确定。如无试验资料时可按下式计算：式中：σL——钢绞线在施工阶段总预应力损失值（ＭＰａ）；σ11——锚具变形和钢绞线内缩值引起的预应力损失值（ＭＰａ）；σ12——钢绞线与预留孔道壁之间摩阻力引起的预应力损失值（ＭＰａ）；σ13——拼接缝粘结剂弹性压缩变形引起的预应力损失值（ＭＰａ）；σ14——钢绞线松弛引起的预应力损失值（ＭＰａ）；σ15——混凝土收缩徐变引起的预应力损失值（ＭＰａ）；σ16——分批张拉钢绞线时，后批张拉钢绞线所产生的混凝土弹性压缩变形对先批张拉钢绞线所引起的预应力损失值（ＭＰａ）。３．１．２．５σ11、σ12、σ14、σ15、σ16各项预应力损失值按现行行业标准《港口工程混凝土结构设计规范》有关预应力钢筋的预应力损失值规定计算。σ13应根据试验测得一条接缝粘结剂压密值和设计桩长，按下式确定：式中：Δｌ——一条接缝粘结剂压密值（ｍｍ）；Ｌ——设计桩长（ｍｍ）；Ｅs——钢绞线弹性模量（ＭＰａ）。对于复合法桩，σ13可取０。３．１．３管桩一般以成品桩提供，其型号、规格和力学性能可参照附录Ａ。３．１．４管桩锤击拉应力的标准值应根据锤能、锤击速度大小、桩垫软硬程度、桩长、联接钢管桩长度和地质条件等综合考虑。宜在６ＭＰａ～９ＭＰａ范围内确定。带有较长钢管桩的组合桩应取较大值。３．１．５管桩锤击拉应力应按下式验算：式中：γsk——锤击拉应力分项系数，γsk取１．１５；σk——锤击拉应力标准值（ＭＰａ）；σpc——管桩混凝土有效预应力值（ＭＰａ）；ｆt——管桩混凝土轴心抗拉强度设计值。３．１．６管桩锤击压应力的标准值应根据桩端支承性质、桩截面大小、桩长、选用的桩锤锤击能量和地质条件等综合考虑。锤击压应力标准值上限可取２５．０ＭＰａ。３．１．７管桩锤击压应力应按下式进行验算：γspσp≤ｆc（３．１．７）式中：γsp——锤击压应力分项系数，γsp取１．１；σp——锤击压应力标准值（ＭＰａ）；ｆc——管桩混凝土轴心抗压强度设计值（ＭＰａ）。３．１．８为了防止沉桩过程中出现冲击疲劳现象，应对管桩沉桩总锤击数加以限制。总锤击数可根据打桩机类型、桩成型工艺、地质条件、锤击能量、桩身混凝土强度、桩截面积和桩垫材料等综合考虑确定。３．１．９管桩单桩垂直承载力应按静载荷试验确定，对下列情况可不进行静载荷试验：（１）当附近工程有试验资料，且沉桩工艺相同，地质条件相近时，可按附近工程的试桩资料确定单桩承载力；（２）重要工程中的附属建筑物；（３）桩数较少，经技术论证后可不做试桩；（４）小型港口中的建筑物。３．１．１０当进行静载荷试桩时，单桩垂直承载力设计值按下式计算：式中：Ｑd——单桩垂直承载力设计值（ｋＮ）；Ｑk——单桩垂直承载力标准值（ｋＮ），当试桩数量大于２根，且各桩桩的承载力最大值与最小值之比小于或等于１．３时，应取其平均值作为单桩垂直承载力标准值；其比值大于１．３时，应分析确定；γR——单桩垂直承载力分项系数，γR取１．２５，当地质状况复杂时可适当提高，但不得大于１．３５。３．１．１１凡允许不做静载荷试桩的工程，可采用承载力经验参数法确定单桩垂直承载力。３．１．１１．１管桩按承载力经验参数法确定单桩垂直承载力设计值时，可按下式计算：式中：Ｑd——单桩垂直承载力设计值（ｋＮ）；γR——单桩垂直承载力分项系数，γR取１．４５；Ｕ——桩身截面周长（ｍ）；ｑfi——单桩第ｉ层土的侧摩阻力标准值（ｋＰａ）；Ｌi——桩身穿过ｉ层土的长度（ｍ）；ｑR——单桩桩端阻力标准值（ｋＰａ）；Ａ——桩端计算面积（ｍ２）。３．１．１１．２桩侧摩阻力标准值和桩端阻力标准值的取值，如无当地经验值时，按现行行业标准《港口工程桩基规范》（ＪＴＪ２５４）的规定确定；桩端计算面积的取值应根据桩径、地质条件和入土深度等因素综合考虑。对于直径１２００ｍｍ，入土深度大于２０ｍ的管桩，桩端计算面积可取全面积乘以０．８０～０．８５的折减系数。３．１．１２管桩工程应通过高应变动测对承载力标准值进行验证。３．１．１３管桩受水平力作用下的计算，应符合现行行业标准《港口工程桩基规范》的规定。３．２构造３．２．１管桩主筋应采用在每个预留孔道中设置单股或双股高强度低松弛钢绞线。３．２．２管桩主筋应沿周边均匀布置，不宜少于１６根。３．２．３管节纵向架立钢筋和箍筋应采用Ｑ２３５钢筋，其材质应符合现行国家标准《普通低碳钢热轧圆盘条》（ＧＢ７０１）的规定。３．２．４管节纵向架立钢筋直径不应小于７ｍｍ；箍筋直径不应小于６ｍｍ。箍筋除两端圈为平圈外，其余可做成螺旋环向式，桩顶管节环向筋螺距为５０ｍｍ，基本管节两端１ｍ范围螺距为５０ｍｍ，中间范围为１００ｍｍ。３．２．５混凝土强度等级不应小于Ｃ６０。当有抗冻要求时，应按现行行业标准《港口工程混凝土结构设计规范》的有关规定执行。３．２．６管节壁厚不得小于１３０ｍｍ。３．２．７管桩预应力钢筋保护层厚度不应小于５０ｍｍ。３．２．８预应力钢筋的预留孔应符合下列要求。３．２．８．１单股钢绞线预留孔的孔径控制在３２ｍｍ左右。３．２．８．２双股钢绞线预留孔的孔径控制在４０ｍｍ左右。３．２．８．３预留孔中心间距不小于１６０ｍｍ。３．２．９管桩拼接必须采用粘接剂。拼接接缝处粘结后的强度应高于管节混凝土设计强度。粘接材料应满足抗锤击、防腐蚀和耐久性的要求。３．２．１０预留孔道压力灌注水泥浆体应密实，其立方体抗压强度不应小于４０ＭＰａ。３．２．１１桩顶管节宜设置钢板套箍（图３．２．１１）或采用纤维混凝土。图３．２．１１桩顶钢板套箍剖视图１／钢板套箍；２／管桩外壁；３／管桩内壁３．２．１２根据工程的需要，可采用组合桩或在管桩桩端设置钢桩靴。组合桩或钢桩靴的钢管直径、长度和钢板厚度，以及钢板材质、桩尖结构型式、锚具保留数量，应根据施工和地质条件确定。组合桩或混凝土管桩与钢桩靴的联接形式如图３．２．１２。图３．２．１２组合桩或混凝土管桩与钢桩靴联接图１／钢管桩或钢桩靴；２／钢绞线；３／钢绞线锚具；４／锚垫板；５／管桩外壁；６／管桩内壁４管节制造４．１钢模设计与制作４．１．１钢模设计应符合下列要求：（１）型式与所采用的混凝土管节成型工艺相适应；（２）满足成型混凝土管节的相应尺寸要求；（３）结构具有足够的强度和刚度；（４）合缝口平顺严密；（５）模板平整和光滑；（６）制作简单、装拆方便和定位可靠，并能提高周转次数。４．１．２钢模材料的选用符合下列规定。４．１．２．１复合法钢模筒体应选用强度高、弹性好和焊接性能优良的钢材。４．１．２．２复合法钢模的端盖宜采用铸钢。４．１．２．３复合法钢模锁紧端盖的拉杆，应选用抗拉强度高的优质合金钢。４．１．２．４立式法钢模的内外模、底