JTJ T 261-1997（条文说明） 港口工程预应力混凝土大直径管桩设计与施工规程.pdf

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1、JTJ/T261-97 条文说明42 制订说明本规程根据交通部工技字(1993)305号文件，(关于召开部分标准规范项目计划工作会议和基技宇(1994)43号文，关于港口工程大直径预应力棍凝土管桩技术规程编制工作大纲的批复要求进行编写。主编单位为交通部第三航务工程局科学研究所，参加单位为交通部第二航务工程局第三工程公司、交通部第三航务工程勘察设计院、交通部第三航务工程局第四、五工程公司、交通部第二航务工程局科学研究所。本规程是在已取得的科技成果和多年来工程实践的基础上，经征求有关单位的意见，并多次反复修改而成的。为了便于使用者正确理解和掌握本规程的条文，在编写条文的同时，编写了条文说明。本规程

2、各章条文、条文说明及附录的编写人员如下z第1章伍荣官第2章严忠英第3章李元)能曹称宇张才博第4章严忠英朱仰圣第5章朱仰圣严忠英第6章严忠英刘鹏飞第7章严忠英朱仰圣第8章刘鹏飞罗晓明附录A曹称宇附录B罗晓明刘鹏飞附录C刘鹏飞参加本规程工作人员还有z余丰、张水涛43 本规程于1996年9月12日通过部审，于1997年7月31日颁布，1997年10月1日起实施。44 目次1.总则. . . . . . . . . . . . . . . . (46) 3.蕾桩设计. (47) 4.管节制造. . (49) S.管桩拼接.(51) 6.管桩吊运、堆存和襄运. (53) 7.管桩质量检验. . . (5

3、4) 8.管桩的沉桩. . (55) 附录A常用预应力混凝土大直径管桩型号、规格和力学性能.(58) 附录B预应力混凝土大直径管桩嵌岩施工.(59) 45 1总则1. 0.1 预应力混凝土大直径管桩系采用分段成型混凝土管节，管节间涂刷粘结剂，张拉预应力钢绞线，预留孔道内压力灌注水泥浆体，使钢绞线自锚等工艺手段拼接成的管桩。1.0.2 现在预应力混凝土大直径管桩绝大部分用于港口工程的高桩码头中，而造船工程中的脑装码头是相类似的，故亦可应用，对于桥梁工程，只要地质条件适合，并有沉桩条件，同样可以采用。目前已在浙江的内河及跨海大桥工程中得到应用。本规程管桩直径为1.Om. 4m.大于目前生产的预应力

4、混凝土管桩，故增加定语大直径以示区别。46 3管桩设计3. 1计算3.1.2 粘结剂预应力损失值13计算方法参照公路预应力混凝土桥梁设计规范)(试行)确定。复合法桩因接缝处粘接剂相当薄，其收缩徐变极微，造成预压应力损失甚少，设计计算时13可取0。3.1.4 由于管桩的单桩垂直承载力可达9000kN以上，故施工中均采用锤能较大的锤来施打，打桩拉应力较预应力提凝土方桩为大z对组合桩，实测最大打桩拉应力可达1OMPa -12MPa。从技术经济综合因素考虑确定打桩拉应力标准值为6MPa-9MPa，因此在设计管桩时，必须根据地质条件和锤能等情况综合考虑。3.1.7 根据以往管桩桩端持力层为砾石层、砂砾层

5、、风化层等情况，锤击压应力不大于桩体温凝土轴心抗压强度设计值。3.1.8 依据桩制作工艺的不同，分别限制沉桩锤击总数。如复合法桩，因它的耐锤击性能较好，沉桩采用DI00型锤1档或2档施打，其最大锤击总数，桩顶管节加钢板套箍的可控制在2500击以内，桩顶管节为钢纤维混凝土的可控制在3500击以内。3. 1. 12 高应变动测可验证桩的承载力，特别是在复杂地质条件下，对调整桩长有一定的指导意义。3.2构造3.2.5 现在管桩还只应用于没有抗冻要求的连云港以南地区。为了在北方港口工程中推广应用管桩，曾在60MPa的管桩温凝土中加PC-2引气剂，然后进行抗冻试验，试验做至350个循环，未做至破坏。另外

6、在东北某港口码头工程中，为了论证采用的预应力棍47 凝土大直径管桩抗冻性能的要求，从制作的60MPa混凝土管节本体上取样做了抗冻试验，试验做至300个循环，亦未做至破坏，满足设计要求。由此说明，管桩在1昆凝土中掺加合适的引气剂，管桩在有抗冻要求的地区完全可以应用。3.2.6 管节最小壁厚130mm是根据主筋保护层厚度要求而定。3.2.7 复合法工艺制作的管节混凝土密实性和抗渗性较好，经技术论证，50mm的保护层已可满足要求。按现行行业标准港口工程?昆凝土设计规范对桩预应力钢筋保护层厚度规定亦为不小于50mmo故本条文统一规定预应力钢筋保护层厚度不小于50mm。3.2.8 主筋预留孔径和孔距是分

7、别根据钢绞线水泥浆体自锚握裹力和管节成型工艺要求确定。3.2.11 管桩顶设置铜板套箍，或采用钢纤维?昆凝土，对锤击沉桩过程中防止桩顶打碎有明显的效果。3.2.12 桩端设置带有法兰的钢管长度1m以内的，一般称之为钢桩靴，钢管妖度超过1m的，称之为组合桩。当桩打入硬土层、老粘土层、风化岩层和砾石层时，桩端设置钢桩靴可增加沉桩的穿透能力。组合桩一般使用在由于沉桩设备的限制而需减轻桩自重或管桩嵌岩施工。钢桩靴和组合桩的钢管直径一般按管桩的内径设置。当需植桩嵌岩等情况，亦可按管桩的外径设置。48 4管节制造4.4 管节成型工艺4.4.1 塑料垫块表面制成凹凸面，阻止海水楼入，保证管节棍凝土的高密实性

8、。塑料垫块压制成卡式，易卡住钢筋笼，使钢筋笼与钢模内壁固定牢靠，保证保护层厚度尺寸一致。4.4.2 橡胶套管的壁厚视其成型孔道直径而定，太薄总的拉断力不够，胶管易拉断，太厚则抽拔力很大，因此一般控制在4mm4.5mm为宜。4.4.5 目前复合法管节构造筋采用树圆钢冷拔至cL7，cL6后进行编织，经冷拔后，钢筋的抗拉强度和焊接性能都得到提高。4.4.7 用复合法制管节专用设备成型的管节截面骨料均匀，无分层离析现象，棍凝土密实性好。规定布料连续一次完成，可使整个管节断面?昆凝土均质，避免棍凝土分层。4.4.8 为保证?昆凝土质量应严格控制每次下料量和振动时间。4.4.13 试验结果表明，管节端面提

9、凝土经磨除后进行粘结，与未经磨除进行粘结相比，可提高弯曲抗拉强度35%。因此在管节制作工艺中规定了管节的端磨工序。4.5管节弊护4.5.1 采用立式放置进行蒸养有利于克服管节内壁纵向裂缝的发生。4.5.3 采取蒸汽养护以加速混凝土的固化，从而加快钢模的周转。根据生产实践经验，蒸汽养护的温度和时间关系应严格执行，否则将会产生严重的质量问题。特别指明，静定干热温度应在30C左右，时间在2h以上。如静定温度偏低，必须适当延长静定时间，或采用取暖方式提高静定温度，不得在静定时间内直接通入温蒸汽提高温度。4.5.4 经蒸养后的管节，应采取有效措施继续养护，这对提高棍凝土耐久性有重要的作用。4.6 管节质

10、量检查4.6.1 根据对复合法成型的、混凝土管节取芯与标准试件取芯测定结果，前者比后者抗压强度平均约高10%.本条文中复合法管节棍凝土亦采用标准试件强度是偏于安全的。4.6.3 根据复合法管节温凝土性能的测定，均比现规程中指标高，故本规程中只作定期定量抽样测定。50 5管桩拼接5.2 钢绞线锚具5.2.2 本条文根据国家标准混凝土结构工程施工及验收规范(GB50204-92)有关规定和管桩拼接张拉工艺特点制订。5.3 粘结剂技术参数5.3.3 管桩拼接缝粘结剂的材性和质量，是用户及工程设计人员非常关心和重视的问题，因此在本规程中对粘结剂作了比较详细的规定。根据对粘结剂的试验资料及工程制作实际应

11、用的二种粘结剂资料来看，复合法桩应用的粘结剂抗压强度为70MPa-90MPa，抗拉强度大于26MPa，弯曲抗拉强度大于45MPa;立式法桩应用的粘结剂抗压强度为70MPa- 90MPa ，抗拉强度大于llMPa，弯曲抗拉强度大于22MPa。远高于管桩混凝土各项强度的指标值。粘结剂基本属于塑料类，其试验方法均采用现行国家标准中有关塑料试验方法规定进行。粘结剂属于高分子材性，它的使用环境是处于封闭的接缝中，不与外界大气直接接触，因此它的老化试验可按现行国家标准攘膜温热测定法HGB1740一79)的规定进行。根据目前对二种粘结剂，按上述国家标准规定z温度为47士lOC和500C，相对湿度为96土2%

12、，以抗压强度、抗拉强度、抗折强度及其与水泥砂浆的粘结强度，通过2000h时湿热老化试验结果表明，试验前后性能没有明显的差异，由此可见，粘结剂的耐老化性能是优良的。51 本规程中所规定的粘结剂性能指标，即使老化后降低10% 亦足以保证管桩拼接粘结剂用料的要求，故平时生产中一般不做该项试验，只是在试制新的粘结剂配方时，按需要进行。5.3.4 试验结果表明，不论是标准试件和管节实体取样试件，棍凝土接头按工艺要求粘结，其断裂面均发生在棍凝土本体。5.4 拼接张拉工艺5.4.4 管桩拼接时混凝土管节端面、倒角处的清洁和干燥程度，粘结剂是否徐刷均匀，缺损处是否填实，对粘结强度都有很大影响。根据试验结果，粘

13、结表面经处理后其粘结强度可提高38%。5.4.7 管桩为对称截面构件，为避免使构件偏心受压，必须对称张拉。5. 4. 85. 4. 11 管桩预压应力比较大，一般为6MPa9MPa，而且是由多管节拼接而成，往往在拼接过程中很难绝对保证每个管节间的平直，如一次张拉至设计张拉力值时，就很有可能造成管节端部混凝土被局部挤碎或出现裂缝，因此采用二次张拉工艺，依靠粘结剂达到一定强度，即最大预压应力3倍值，使整个管节端面均匀受力，从而避免管节端部挤碎或出现裂缝。5.4.12 .1l1是初始张拉力10%的伸长量，无法实测，故只能按张拉力的理论推算值为准。5.5 预留孔道压浆5.5.2 水泥浆体的水灰比较小，

14、目前施工灌浆常用水灰比为0.32左右，因此水泥浆体必须用高速搅拌机拌制才能满足流动度的要求。拌和后的水泥浆体可使用时间为30min左右，因各地的气温和季节的差异应使浆体随气温变化而调整。5.5.5 为保证水泥浆体与管节混凝土的粘结强度和浆体与钢绞线的握裹力，故作本条规定。52 6 管桩吊运、堆存和装运6.3装运6.3.1 管桩装船是按宝塔形分层装驳，为使底层管桩稳定和受力良好，特作此规定。6.3.2 沿桩身两侧间断垫置梯形垫木时，应在甲板上焊铁件固定底楞垫木，梯形位置垫木应准确，管桩受力均匀。6.3.4 短途运输管桩，多用5000吨级以下驳船装运，打桩船可以直接在运桩船上吊桩，不必再倒驳。因此

15、，装桩时应按打桩顺序装船。于是会出现短桩在下位，长桩处于短桩上位的情况，当桩的悬臂怯度超过规定时，应妥善加撑，避免造成损失。6.3.5 管桩长途运输多采用5000吨级到10000吨级驳船装运，因装桩层数受桩身海凝土强度限制，故不能装得太高。经强度验算，管桩可装4层。53 7 管桩质量检验7.2 结构性能测定7.2.1 作为工厂化制作的预应力构件，应有反映该产品综合质量的指标。本条以抗裂弯矩作为综合指标，并规定了检测的方法和数量。54 8 管桩的沉桩8. 1 沉桩工艺选择8.1.5 根据以往桩径1200mm管桩工程经验，当桩基持力层为粘性土或桩端虽进入砂层，但桩长较短时，可选用80型锤。如MH-

16、80锤.KB-80锤或类似锤型。当桩基持力层为标准贯入度击数较高的密实砂层、风化岩或桩长较长时，则宜选用D-I00型桩锤或其他能量类似的锤型。8.1.6 替打制作应保证加工质量，主要是指焊缝质量。另外当用钢板组合制作替打，其焊接应力较大，为消除此应力，所以要求作回火处理。近年研制成功的大型碟簧桩帽，基本与管桩的沉桩相配套，碟簧桩帽在沉桩过程中主要功效:(1)可以显著削平锤击峰值，降低锤击应力，减小偏心锤击，因而可以避免桩头炮凝土碎裂，确保沉桩质量P(2)延长有效锤击力的作用时间，提高穿透能力z(3)节省锤垫和桩垫材料。管桩沉桩所用桩垫一般都用木垫，且木垫多是木板拼接制成，制作粗糙，且厚薄和木质

17、软硬不一，致使打桩时桩顶局部应力过大，桩顶易打碎。有的工程改用棕绳或麻绳垫后，效果较好。80锤和D-I00锤的锤垫多用直径25mm以上粗钢丝绳割成小段，纵横分层铺设制成。使用效果较好。8.1.8 为降低工程造价，试打桩可利用工程桩，因此试打桩可以多打几根桩。试打桩可采用以下2种形式z(1)单一试打桩，只是验证桩好不好打，以及所选用的锤型能55 不能将桩顺利打到设计标高，为设计确定桩长作参考;(2)试打桩加以动测，并进行复打，取得单桩极限承载力，以提供停锤标准。对第二种试打桩的位置，必须考虑间歇期后复打的可能性，并在选择桩位时考虑其地质情况，应具有一定的代表性。8.2 沉桩控制及质量标准8.2.

18、2 本条第8.2.2.2款是根据沉桩经验考虑桩的安全，并非控制贯入度。因为断桩往往就在贯入度很小而要求再继续锤击时发生。对于桩径1200mm的管桩最后一阵10击贯入度80型锤不宜小于5mm，D-100型锤2档油门不宜小于10mm。风化岩地基沉桩的控制贯入度以动测和设计单桩承载力相应的贯入度作为该工程控制贯入皮。关于在风化岩地基沉桩施工中对停锤标准争议较多。某码头管桩设计对风化岩地基停锤标准曾提出过三点要求:(1)控制贯入度按80锤最后一阵30击平均贯入度不小于3mm; (2)桩端距设计标高不宜超过1m;(3)沉桩总锤击数不宜少于1200击。要求以上三点必须同时满足方可停锤。但实际上对高于设计桩

19、端标高的桩，最后都是截除。故本规程规定对风化岩地基停锤标准只以控制贯入度控制。在风化岩地基，由于岩面起伏变化较大，会出现当桩端打到设计标高，而贯入度仍大于控制贯入度的情况，此时应继续锤击，直打到控制贯入度为止。因此设计单位在这种地基中应增加钻孔的密度，尽量避免桩端已达到设计标高而贯入度仍很大的现象。8.2.7 根据管桩码头沉桩，曾发生过断桩事故。断桩的处理应会同设计单位研究解决。一般处理方法是补打一根1011-1211斜桩。并保持其桩顶位置不变。为避免发生断桩事故，应选择适当的桩型、桩锤、替打和桩垫，确定合理的控制贯入度，注意周围环境对汀桩船施工作业的影响。8.3 沉桩注意事项8.3.1 锤击

20、沉桩时，在管桩下桩后，管桩空腔内留有气体、水体或涌入淤泥，在锤击过程中这些媒介质会产生动水压力，当动水压力达到某一值后会使桩身产生纵向裂缝。57 附录A常用预应力混凝土大直径管桩型号、规格和力学性能本附录常用管桩型号和规格，是依据近10年在港口码头工程中应用过的产品为基础而编制的。管桩的力学性能曲线图是按结构可靠度设计统一标准的原则和现行行业标准港口工程提凝土结构设计规范的规定计算绘制。目前管桩产品中用的预应力钢绞线强度标准值为1570MPao国内钢绞线强度标准趋向提高。当采用强度标准值为1720MPa或1860MPa时，附录表和图中的有关技术参数应重新计算绘制。58 附录B预应力混凝土大直径管桩嵌岩施工管桩嵌岩所采用的施工工艺基本与钢管桩、混凝土管桩和钻孔灌注桩嵌岩施工方法相似。管桩嵌岩，在浙江、福建、湖北、江西、江苏等港口码头工程中均应用过，取得了一定的经验。本附录是在总结近年港口工程中管桩嵌岩施工经验的基础上编制的。从总体上讲，管桩嵌岩施工，试验数据较少，本附录的规定，还有不尽完善之处，有待于今后进一步工作。59 统一书号:15114 0144 定价:10.00元