锤击式预应力砼管桩基础技术规程

广东省标准广东省标准 锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程 内内 容容 提提 要要 一 修编的总体思路 二 规程的正名 三 第 1 章 总则 的修改内容 四 第 2 章 术语和符号 的修改内容 五 第 3 章 管桩的规格 构造与质量 的修编内容 六 第 4 章 管桩基础的岩土工程勘察 的修改内容 七 第 5 章 管桩基础设计 的修改内容 八 第 6 章 管桩基础施工 的修改内容 九 第 7 章 质量监测和工程验收 的修改内容 一 修编的总体思路一 修编的总体思路 修编的总体思路是新规程修改工作的纲领 1 原规程实施多年来 收到巨大的经济和社会效益 反映良好 故原规程的基本结构和章数不变 仍 保持七章内容 2 与国家和行业的有关地基基础 岩土及管桩等规范接轨 并与省内的有关地基基础和工程检测等规 范协调一致 特别是单桩承载力的表达方式 原规程采用设计值 R 修编后的新规程采用特征值 Ra 3 管桩基础总体质量有大幅提高 但单桩承载力设计水平没多大提高 与原规程基本保持在同一水平 上 新规程主要是从桩基耐久性和整体设计 施工质量的保证上提出更具体的规定 4 针对以往管桩制作 设计 施工 检测方面存 在的问题 提出一些改进措施 并加大监管力度 尤 其在第七章 质量检测和工程验收 中 将检查和检测分为施工前 施工中和施工完成后三个阶段来进行 5 大力推广新工艺 新技术 新机械等 提倡和鼓励采用液压打桩锤 机械啮合接头 打桩自动记录仪 高应变同时检测桩身完整性和单桩承载力以及前期多做试验桩等新技术 新措施 6 尽量将复杂的问题简单化 以便提高规程的可操作性 如管桩的有效预压应力值的计算方法 桩身强 度 桩身竖向抗压承载力设计值 等 均采用简单的经验估算公式 二 规程的正名二 规程的正名 原规程名为 预应力混凝土管桩基础技术规程 由于规程适用于锤击贯入法施工的管桩基础 所以将修 订后的新规程改名为 锤击式预应力混凝土管桩基础技术规程 题目更具有针对性 与广东省正在编制的 静压预制混凝土桩基础技术规程 相对应 并有明显区别 三 第三 第 1 章章 总则总则 的修改内容的修改内容 总则是整个规程内容的主旨 一些基本的观点均在总则中列出 共有 5 条 第 1 条 为了贯彻执行国家的技术经济政策 使广东省锤击式先张法预应力混凝土管桩 以下简称管桩 基础设计与施工做到安全可靠 技术先进 经济合理 确保质量 保护环境 制定本规程 本条增添了 环境保护 这一句 要求设计人员在选择管桩沉桩方法时应考虑环保问题 第 2 条 本规程适用于工业与民用建筑低承台管桩基础的岩土工程勘察 设计 施工及质量检查与检测 港口 市政 桥梁 铁路 公路 水利等工程的管桩基础设计和施工可参考使用 但尚应符合有关行业标准 的规定 国标 先张法预应力混凝土管桩 的提法是 本标准适用于工业与民用建筑 港口 市政 桥梁 铁路 公路 水利等工程使用的离心成型先张法预应力混凝土管桩 看起来国标与广东省标准有所不同 但国标是 指管桩产品 适用范围较广 而省标是设计施工的技术标准 有一定的应用范围 第 3 条 本规程适用于锤击贯入法施工的管桩基础 当采用本规程方法确定管桩承载力时 所用的管桩 及施工工艺 质量检查及检测应同时符合本规程的规定 本规程未作规定的其他内容 尚应按现行有关标准 规范执行 本条强调二点 一是强调本规程 只适用于锤击贯入法施工的管桩基础 二是强调本规程条文内容的系统性和完整性 第 4 条 管桩适用于非抗震和抗震设防烈度 6 度 7 度和 8 度的地区 以往各种管桩结构设计图集均这样写道 本图集 PHC 桩 PC 桩适用于非抗震和抗震设防烈度 6 度 7 度 的地区 若使用抗震设防烈度 8 度的地区 则需另行验算 这样写法容易误解为管桩不适于 8 度地区应用 有些人也不知道如何进行验算 修订后的条文观点明确 第 5 条 管桩基础宜选择强风化岩或全风化岩 坚硬粘性土 密实砂土等岩土层作为桩端持力层 下列 地质条件不宜采用或慎用管桩 本条明确管桩适宜的桩端持力层和不适宜应用或慎用的地质条件 其中不宜采用或慎用管桩的地质条件 除原有的含障碍物 坚硬夹层 岩溶地区及 上软下硬 软硬突变 等 4 种外还增加了两种 一是桩端持力层为遇水易软化且埋藏较浅的风化岩层 二是地下水或地基土对管桩有强腐蚀性的岩土层 四 第四 第 2 章章 术语和符号术语和符号 的修改内容的修改内容 本章内容改动不多 术语主要增加 静载试验桩 单桩竖向承载力特征值 机械啮合接头 封底混凝土等 在术语的英文翻译中 创造了一个新的英语用词 tube pile 这就是管桩的专用名词 五 第五 第 3 章章 管桩的规格 构造与质量管桩的规格 构造与质量 的的 修修 编编 内内 容容 5 1 管桩规格型号分类有所改变 5 2 常用管桩的基本尺寸略有改变 5 3 管桩钢筋的保护层厚度有一个大的变动 5 4 管桩螺旋筋直径 间距 加密区长度的新规定 5 5 预应力钢筋代换规定和允许最小重量 5 6 管桩尺寸允许偏差和外观质量要求 5 7 管桩混凝土有效预压应力值的广东经验估算公式 5 8 将机械啮合接头列入新规程 5 9 对桩尖的制作选用有明确规定 修修 订订 的的 原原 则则 新广东规程这一章的内容与国标 先张法预应力混凝土管桩 GB13476 最新版本基本一致 尤其是管桩的 结构构造 尽量向国标靠近 本规程主要讲的是常用管桩 就是 300 400 500 和 600 管桩 管桩的结构构造特别是管桩的配筋 国标 GB13476 以前是没有的 这次修订增加了这部分内容 可以作为全国的配筋标准 不用每个省都作一个 管桩设计图集 广东省新规程也是与国标一样不仅列出了规程最小配筋面积 还列出配筋的根数和直径 5 1 管桩规格型号分类有所改变 管桩规格型号分类有所改变 根据新国标 先张法预应力混凝土管桩 GB13476 的规定 管桩按外径分为 300 400 500 600 700 800 1000 1200 1300 1400mm 等规格 按管桩混凝土有效预压应力值和抗弯性能分为 A 型 AB 型 B 型和 C 型 A 型 AB 型 B 型和 C 型管 桩混凝土有效预压应力值分别为 4 0N mm2 6 0 N mm2 8 0 N mm2 和 10 0 N mm2 新标准是用双控法来分类的 GB13476 1999 是用单控法来分类的 即按管桩的抗弯性能或混凝土有效预压应力值来分 一般是满足管 桩的抗弯性能就算行了 而不问有效预应力值 这样实际的有效预压应力值往往偏小 新标准要求钢筋的有 效预应力计算值应先达到规定标准 而不是抗弯性能先达到规定标准 5 2 常用管桩的基本尺寸略有改变 常用管桩的基本尺寸略有改变 常用管桩的外径为 300 400 500 和 600mm 取消 550 管桩 300 管桩壁厚定为 70mm 400 管桩壁厚定为 95mm 不变 500 管桩壁厚分两种 100mm 和 125mm 600 管桩壁厚分两种 110mm 和 130mm 单节桩长 300 桩 L 11m A 型和 AB 型 400 桩 L 12m B 型和 C 型 400 桩 L 13m A 型 500 桩 L 14m 其余 L 15m 600 桩 L 16m 原规程是 300 桩 L 11m 400 桩 L 12m 500 600 桩 L 15m 这主要是用吊钩钩住管桩两端起吊所产生的弯矩来控制的 5 3 管桩钢筋的保护层厚度有一个大的变动 管桩钢筋的保护层厚度有一个大的变动 根据国家标准 工业建筑防腐蚀设计规范 和行业标准 海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范 的要求 管桩的保护层厚度加大了许多 主要是提高管桩基础的耐久性 延长建 构 筑物的使用年限 新规程是这 样规定的 管桩钢筋的混凝土内外保护层均应符合国家标准 混凝土结构设计规范 GB50010 的规定 其厚度不得 小于 40mm 300 管桩的混凝土保护层厚度不得小于 25mm 用于腐蚀环境下的管桩 应根据设计要求采取 增加保护层厚度等措施 原规程是以预应力钢筋外的混凝土厚度作为混凝土保护层厚度 规定不小于 25mm 显然 新规程对保护 层厚度有较大的变动 因 300 管桩壁厚只有 70mm 预应力钢筋放在壁中间也达不到要求 所以还维持原样 因此 300 管桩只能用于次要工程 由于保护层厚度加大 相应的预应力钢筋的布置位置要内移 而管桩开裂弯矩和极限弯矩值比原来略有 提高 所以钢筋用量要适当增加 新规程中列出了各种规格管桩的最小配筋面积 5 4 管桩螺旋筋直径 间距 加密区长度的 管桩螺旋筋直径 间距 加密区长度的 新新 规规 定定 螺旋筋直径变动不大 300 400 管桩 螺旋筋直径应不小于 4mm 500 600 管桩 螺旋筋直径应不小于 5mm 700 1200 管桩 螺旋筋直径应不小于 6mm 其中 1000 1200 的 C 型桩 螺旋筋直径应不小于 8mm 桩端加密区长度有变动 原规程 300 管桩为 1200mm 400 600 管桩为 1500mm 而新规程一律定为 2000mm 管桩螺旋筋间距减少 桩端加密区间距 原规程为 40 50mm 新规程定为 45 5mm 非加密区间距 原规程为 100 110mm 新规程定为 80 5mm 严格来讲 螺旋筋间距应通长一致 有利于抗弯和抗压 5 5 预应力钢筋代换规定和允许最小重量 预应力钢筋代换规定和允许最小重量 这是为了保证管桩的钢筋用量即钢筋总公称截面面积而规定的 其中列出钢筋的允许最小重量 是针对某 些钢筋生产厂生产不合格钢筋而定的规定 公称直径 mm 基本直径及允许偏差 mm 公称截面面积 mm2 最小截面面积 mm2 理论重量 kg m 允许最小重量 kg m 7 25 0 150 3140 306 9 15 0 200 5020 490 11 10 0 200 7070 687 13 10 0 20125 0121 50 9810 954 当管桩运到工地使用时 应按本规程有关规定 将管桩作破损检查 取出一段钢筋 称其重量 折算出 每米重量 若小于本规程规定的允许最小重量 那么这批管桩作不合格论处 另外钢筋的数量 螺旋筋的直径 间距 加密区长度以及钢筋 螺旋筋材质都要进行检查 5 6 管桩尺寸允许偏差和外观质量要求 管桩尺寸允许偏差和外观质量要求 管桩标准 GB13476 1999 将产品质量标准分为优等品 一等品和合格品 新标准 GB13476 只有合格品一 档 原广东省规程 也只列合格标准 这次编订后也还是只列合格标准 但强调用于设计等级为甲级的工程及 腐蚀性环境下的管桩不允许桩身合缝处和桩套箍与桩身结合面处出现漏浆 5 7 管桩混凝土有效预压应力值的广东经验估算公式 管桩混凝土有效预压应力值的广东经验估算公式 pc 800 n Aa A 其中 pc 为管桩混凝土有效预压应力值 MPa n 为预应力钢筋数量 Aa 为单根预应力钢筋的公称截面面积 mm2 A 为管桩截面面积 mm2 这是按张拉应力的 20 作为预应力损失值来估算的 而张拉力一般以达到预应力钢筋抗拉强度标准值的 70 时的总拉力来控制的 用此公式计算结果与国标 GB13476 推荐的计算方法所计算的结果基本一致 5 8 将机械啮合接头列入新规程 将机械啮合接头列入新规程 由于有广东省标准 预应力混凝土管桩机械啮合接头技术规程 新规程对其结构构造不作详细赘述 机械啮合接头适用 300 400 500 和 600 的 A 型和 AB 型管桩 上节桩的下端粘沥青胶 上节桩的下端 下节桩的上端放沥青胶 上 下节桩对接 优点 1 抗弯 抗拔性能好 2 施工时人为因素少 质量较稳定 3 施工速度快 4 抗腐蚀性能好 5 施工不受大雨 严寒等环境的影响 不足之处和进一步要解决的问题 1 这项新技术刚推广应用 有些施工人员还不熟悉 2 每米造价比电焊贵一些 但综合造价不一定贵 3 底桩垂直度要求更严 上桩拖桩时要保护插销 4 目前的低应变动测方法对这种接头检测判断经验还不够 但高应变检测效果较好 5 9 对桩尖的制作选用有明确规定 常用管桩的桩尖构造图列入新规程附录 B 管桩桩尖分常用型和特殊型 还提出每种桩尖的基本重量 便 于监督检查 新规程还建议直径不大于 600mm 的管桩宜选用封口型桩尖 便于成桩后作内腔质量检查 桩尖 的材质也作出明确的规定 必要时要作化学成分分析和机械力学性能测试 新规程规定不得采用未设桩尖的管桩基础 开口桩尖不等于没有桩尖 标准十字型钢桩尖 开口型钢桩尖 混凝土锥形连体桩尖 六 第六 第 4 章章 管桩基础的岩土工程勘察管桩基础的岩土工程勘察 的的 修修 改改 内内 容容 管桩基础的岩土勘察 这一章修改不大 主要增加一条 岩土勘察中应对工程场地中的水和土对管桩的 腐蚀性进行判定 目的是为管桩基础防腐蚀设计服务的 另外 强调打桩用的标准贯入击数应采用修正后的 标准贯入击数 以便于较正确地确定桩端持力层埋深和桩的打入深度 七 第七 第 5 章章 管桩基础设计管桩基础设计 的修改内容的修改内容 管桩基础设计 这一章修改内容的比较多 7 1 对管桩基础设计等级按行业标准 建筑桩基设计规范 JGJ94 2008 要求分为甲 乙 丙三级 原规 程是按管桩基础的安全等级来分的 7 2 管桩基础设计时 所采用的荷载效应最不利组合及相应抗力与变形限值的条文是新添加的 是根据国 家标准 建筑地基基础设计规范 所列的有关强制性条文结合广东管桩基础设计的特点提出来的 首次出现 单桩承载力特征值的概念 7 3 管桩的选用原则是新添加的 1 用于抗震设防烈度 8 度地区的管桩基础工程 宜选用 AB 型或 B 型 C 型管桩 且所选桩型的各项力 学指标应满足管桩基础的实际受力情况 2 工程地质条件较复杂的管桩基础工程宜选用 AB 型或 B 型 C 型管桩 3 设计等级为甲级的管桩基础工程 宜选用 AB 型或 B 型 C 型管桩 不得选用桩身合缝和端头有漏 浆的管桩 不得选用 300 管桩 4 在地下水或地基土对混凝土 钢筋和钢零部件有腐蚀的环境下应用的管桩基础工程 应选用 AB 型 或 B 型 C 型且桩身合缝和端头不得有漏浆的管桩 不得选用 300 管桩 同时应按本规程 5 3 6 条规定根据 不同的腐蚀性等级采用相应的防腐蚀措施 5 抗拔桩宜选用 AB 型或 B 型 C 型管桩 不得选用 300 管桩 同时应按本规程 5 3 5 条的规定选择 合适的管桩接头型式 7 4 管桩设计布桩时最小中心距也作了一些变通 原规程提最小中心距 新规程提相邻桩中心距的要求 桩 基 情 况 原规程 桩的最小中心距 新规程 相邻桩中心距要求 独立承台内桩数超过 30 根 大面积群桩 4 0d不宜小于 4 0d 承台内桩数超过 9 根 但不超过 30 根 条形承台内排数 超过 3 排 3 5d不宜小于 3 5d 其他情况 3 0d不得小于 3 0d 7 5 单桩竖向抗压承载力特征值的 经验计算公式基本不变 Ra Up si qsia l i p qpa A p 式中 Up 管桩桩身外周长 m si p 管桩第 i 层土 岩 的侧摩阻力修正系数 端 阻力修正系数 qsia 管桩第 i 层土 岩 的侧摩阻力特征值 KPa l i 管桩穿越第 i 层土 岩 的厚度 m qpa 管桩的端阻力特征值 KPa Ap 桩尖水平投影面积 m2 当为开口型桩尖时 仍按封口型桩尖的水平投影面积计算 单桩竖向抗压承载力特征值计算公式仍用侧摩阻力修正系数 端阻力修正系数来提高管桩的承载力计算 值 新规程承载力总体水平没大的提高 除全风化 强风化岩的桩侧摩阻力和端阻力特征值的基本数值是广 东提供外 其余的基本数值与新行业标准 建筑桩基技术规范 JGJ94 2008 的基本一样 但新广东规程多了 个修正系数 尤其是端阻力修正系数最高达 1 35 其中强风化岩 N 50 的端阻力特征值 qpa 定为 4000 5500KPa 而端阻力修正系数定为 1 00 1 35 这 样 修正后的端阻力特征值约为 4000 7400KPa 与广东省标准 建筑地基基础设计规范 DBJ15 31 2003 中 提出的 qpa 4000 7000KPa 基本一致 新规程初稿时 曾把修正系数取消 将承载力参数 侧摩阻力特征值和端阻力特征值 作了相应提高 但不少工程技术人员反映 这样比较难掌握 且勘察人员理念也跟不上 提供的承载力参数偏低 因此 修编组又将承载力计算公式恢复原状 这样做 既突出本规程的一大特色 更给广东省不同地区 不同岩土物理力学指标的选择多一些余地 给设计经验丰富的设计者有一个能发挥经验和才能的空间 对刚 接触管桩工程的设计者有一个质量保证的底线 7 6 管桩桩身结构竖向抗压承载力设计值的经验公式是根据广东的实际提出来的 Rp c fc A 式中 Rp 管桩桩身竖向承载力设计值 N c 成桩工艺系数 PHC 桩取 c 0 7 PC 桩取 c 0 75 fc 管桩混凝土轴心抗压强度设计值 MPa 按国家标准 混凝土结构设计规范 取值 C80 混凝土 取 fc 35 9MPa C60 混凝土 取 fc 27 5MPa A 管桩截面面积 mm2 行业标准 JGJ 94 2008 建筑桩基技术规范 第 5 8 3 条规定 混凝土预制桩 预应力混凝土空心桩 c 0 85 广东省标准 建筑地基基础设计规范 预制桩的 c 取 0 8 0 9 考虑到管桩经过重锤击打或强力抱压后桩身混凝土强度降低较多 最低达 0 70 的特点 PHC 桩 c 取 0 7 PC 桩取 0 75 比较符合实际 也是趋于安全的 PHC 桩的脆性要比 PC 桩大一些 故 PC 桩的 c 略高一些 管桩桩身竖向承载力设计值 Rp 与所谓的管桩桩身抗压承载力特征值的关系 两者并不是同一概念 为便于应用 提出一个相当于桩身结构对应的单桩竖向抗压承载力最大特征值 Ra 简单来说 Ra Rp 1 35 按上述公式计算 500 100 PHC 桩 Rp c fc A 3150kN 则 Ra 3150 1 35 2300kN Rk 2300kN 500 125 PHC 桩 Rp 3700kN 则 Ra 3700 1 35 2700kN Rk 2700kN 7 新增了基桩在遇水易软化的风化岩层中的应对措施 当管桩基础的桩端持力层为强风化 全风化泥岩或其他遇水易软化或崩解的风化岩 土 层时 设计应注 意下列问题 1 单桩承载力问题 此时单桩承载力特征值应比常规情况下降低 20 30 甚至更低 尤其是入土深度较短的桩 单桩承载 力特征值宜通过试验桩确定 2 桩尖的密封性问题 应采用封口型桩尖 焊缝要连续饱满不渗水 且宜在施打过程中往桩孔灌注高度为 1 5 2 0m 的 C30 细石 混凝土 3 送桩深度问题 送桩深度不宜超过 1 0m 以便必要时可采取全面复打 压 的措施 7 8 桩顶与承台之间的联系 原规程对于承压桩的联结方式可采用两种做法 一是利用管桩原有的预应力钢筋锚入承台内 二是利用桩顶填芯混凝土中埋设连接钢筋的联结方式 新规程只认定用桩顶填芯混凝土中埋设连接钢筋的联结方式 作为承压桩 填芯混凝土的长度 原规程规定不应小于 2d 且不应小于 1 2m 本次修订后仍沿用 作为抗拔桩 原规程规定 应将管桩内的纵向钢筋全部锚入承台内 由于敲除管桩桩头这段混凝土较麻 烦 费工费时 且质量难以保证 设计 施工者普遍反映这种做法不可取 因此 新规程统一采用截去桩头后用桩顶填芯混凝土中埋设连接钢筋的联结方式 对于抗拔桩填芯混凝 土长度和连接钢筋总公称截面面积应按计算确定 但不应小于 2 0m 7 10 新增了管桩的防腐蚀措施和规定 新广东规程规定 1 用于弱腐蚀或中腐蚀环境下的管桩 其钢筋的内外保护层厚度均不应小于 40mm 海港工程用管桩应 按有关行业标准执行 所采用的预应力钢筋直径不应小于 9 0mm 桩尖宜采用封口型 2 在强腐蚀的环境下 不宜采用管桩 当必须选用管桩时 应经试验论证 并采取可靠措施 确能满 足防腐蚀要求时方可使用 国标 GB50046 2008 工业建筑防腐蚀设计规范 对预应力管桩在 和 pH 值为强腐蚀条件下应用所作 出的规定是 不应采用此类桩型 在 Cl 为强腐蚀条件下的规定是 不宜采用此类桩型 但在注 6 中提出 在强腐蚀环境下必须选用预应力混凝土管桩时 应经试验论证 并采取可靠措施 确 能满足防腐蚀要求时方可使用 八 第八 第 6 章章 管桩基础施工管桩基础施工 的的 修修 改改 内内 容容 本章新增条文不多 但更具体 更实用 主要有 1 强调正式施工前采用高应变动测法配合测试的试打桩工作 2 不硬性规定打桩和基坑围护结构谁先谁后的施工顺序 3 强调软土地基上管桩基础开挖土方的特殊要求 这是广东经验的总结 4 推荐选用液压打桩锤进行打桩 5 严禁使用过渡性钢套 俗称博士帽 6 废除 插销式 送桩器 7 推荐使用打桩自动记录仪 8 打桩施工要点是广东二十年打桩经验的总结 9 规定二个焊工手工电焊接桩时的工作时间 10 规定电焊后自然冷却的时间 由 8min 减为 5min 11 介绍机械啮合接头的施工方法 12 对每根桩总锤击数及最后 1 米锤击数的规定是广东的首创 13 列出封底混凝土施工的具体要求 14 对引孔打桩法的规定也是新增的 15 强调每根桩收锤后 应采用低压灯泡或孔 内摄像机对管桩内孔质量作检查 插销式送桩器 九 第九 第 7 章章 质量监测和工程验收质量监测和工程验收 的的 修修 改改 内内 容容 本章针对以往管桩制作 设计 施工 检测方面存在的问题 加大监管力度 将检查和检测分为施工前 施工中和施工完成后三个阶段来进行 9 1 桩身及桩尖的检查和检测 的内容 9 2 打桩过程中的工程质量检查和检测 所列的内容 9 3 成桩质量检测 中新增条文较多 9 1 第 第 1 节节 桩身及桩尖的检查和检测桩身及桩尖的检查和检测 的的 内内 容容 1 管桩运到工地后 对其规格 型号以及种类应逐条检查 2 按管桩桩节数量的 2 抽查管桩的尺寸偏差和外观质量 对单节桩长也要认真检查 3 应检查端板的材质 厚度和电焊坡口尺寸