JTS-167-8-2013水运工程先张法预应力高强混凝土管桩设计与施工规程

中华人民共和国行业标准JTS167—8—2013水运工程先张法预应力高强混凝土管桩设计与施工规程发布中华人民共和国交通运输部发布中华人民共和国行业标准水运工程先张法预应力高强混凝土管桩设计与施工规程施行日期：2014年1月1日本规程是在对国内外PHC管桩设计与施工技术系统调研、专题研究的基础本规程的主编单位为中交第三航务工程局有限公司，参编单位为中交上海三航科学品种不断丰富，制桩技术不断提高。为了使PHC管桩的设计、制作和施工质量得到更好本规程共分6章和4个附录，并附条文说明。本规程编写人员分工如下：4制作：徐坚波周菊芳陈志良金建昌王成启周郁兵5储运：吴锋丁捍东周菊芳陈志良沈火群附录B:吴锋时蓓玲程泽坤附录C:曹金宝郑荣平沈火群本规程于2013年3月22日通过部审，2013年8月21日发布，自2014年1月1日起本规程由交通运输部水运局负责管理和解释。请各有关单位在使用过程中将发现的问题和意见及时函告交通运输部水运局(地址：北京市建国门内大街11号，交通运输部 2术语 3设计 3.1一般规定 4.1原材料和混凝土 4.2钢模 4.3成型 4.4养护 4.6质量控制 5.1场内吊运 5.2场内堆存 5.3装运 6.1沉桩工艺 6.2质量控制 附录A常用PHC管桩型号、规格和力学性能 附录B常用PHC管桩轴力与抗弯能力 附录C常用锤型参考表 附录D本规程用词用语说明 附加说明本规程主编单位、参编单位、主要起草人、总校人员和管理组人员名单 附条文说明 11.0.1为保证水运工程先张法预应力高强混凝土管桩的设计与施工质量，制定本规程。1.0.2本规程适用于水运工程先张法预应力高强混凝土管桩的设计与施工。1.0.3先张法预应力高强混凝土管桩的设计与施工除应符合本规程规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。22.0.1先张法预应力高强混凝土管桩PretensionedSpunHigh-strengthConcretePile采用先张法预应力、经离心工艺成型的混凝土强度等级不低于C80的管桩，简称组成PHC管桩的节段。2.0.3常压蒸养NormalPressureSt管桩混凝土在常压蒸汽环境中的养护过程。2.0.4高压蒸养HighPressureSteamCuring管桩混凝土在高温高压蒸汽环境中的养护过程。 3标准《港口工程桩基规范》(JTS167—4)的有关规定。面以上的接头应采取防腐措施。选择桩型、控制混凝土耐久性指标。当设计使用年限大于50年时，应增加桩身包覆玻璃钢等附加防腐措施。设计使用年限75年100年3.1.6PHC管桩设计应进行吊运、吊立阶段的内力计算。吊运、吊立计算时，应将桩重4力乘以动力系数。动力系数在起吊和水平吊运时宜取1.3,吊立过程中宜取1.1。3.2.3.1在进行施了期内另验算时，应根据实际情况考店下列作(1)桩的吊运和锌击作桩作用；(2)桩的自重力、桩内水体重力和浮托力；(4)上部结构安转过程中可能出现的偏心荷载等3.2.4进行正被而乐型力计算和抗裂验算时，应根据PHC管桩实际受力状记按表的规定进行计算。承受较大扭矩或剪力作用时，尚应对受扭或受剪情况进行验算。受力状况正截可受弯作用和受用盛轴心压力；桩压应力受拉桩轴心拉力；锤击沉桩拉应力；3.2.5PHC管桩正截Ⅲ承载力计算和抗裂验算方法除应符合现行行业标准《水运工程混凝土结构设计规范(号5)的有关规定外应符合下列规定。式中σ——张拉控制应力值(MRa),考虑各项预应力损大，σ可提高0.05f;k-张拉控制应力折减系数，一般取0.7,当预应力筋布置受限制时可适当fu——钢棒强度标准值(MPa)。度的75%c3.2.5.4在计算PHC管桩截面应力和预应力筋控制应力时，预应力筋的有效拉应力宜根据试验确定。无试验资料时可按下列公式计算： 5△σ,=r。(om-2△σ水运工程先张法预应力高强混凝土管桩设计与施工规程(JTS167—8—2013)6fw——钢棒抗拉强度设计值(MPa)。σp—PHC管桩锤击沉桩时的总压应力标准值(MPa),包括预压应力和锤击压应f₂——PHC管桩混凝土轴心抗压强度设计值(MPa)。3.2.10PHC管桩的抗剪验算应符合现行国家标准《先张法预应力混凝土管桩》(GB3.2.11PHC管桩同时承受轴力和弯矩作用时，应考虑轴力对桩抗弯能力的影响，常用PHC管桩轴力与抗弯能力的关系应按照附录B确定。构如图3.3.1所示。3.3.2PHC管桩预应力筋应沿圆周均匀布置，最小配筋率不得低于0.53%,并不得少于12根。3.3.3PHC管桩箍筋直径宜取6～8mm,螺距宜取80mm,管节两端2~6m范围内箍筋的螺距可取45mm,桩径大的加密段长度应取大值。对承受较大压应力的桩顶部及其他需3.3.4PHC管桩预应力筋保护层厚度不得小于45mm。3.3.6端板厚度不得小于表3.3.6的规定，其上的沉孔和张拉孔应根据预应力筋直径、 7端板最小厚度(mm)3.3.7PHC管桩设置钢套箍时，钢套箍厚度和宽度应根据使用条件确定，厚度宜为1.6～2.3mm,宽度宜为100～300mm。3.3.8PHC管节连接可采用平接头或碗形接头形式，接头连接如图3.3.8-1和图3.3.8-2所示。3.3.9PHC管桩接头处极限弯矩不得低于本体极限弯矩。3.3.10根据地质条件PHC管桩可采用钢桩靴或钢管组合桩的结构型式。当打入风化84.1原材料和混凝上4.1.1PHC管桩混凝土所用水泥强度等级不得低于42.5。水泥品种可采用硅酸盐水为2.5～3.2,采用机制砂时，细度模数可为2.5～3.5,细骨料质量应符合现行国家标准《建筑用砂》(GB/T、46gA)的有关规定，且砂的含泥善不应大于1%,氯离子含量不应大于0.01%,硫化物及硫酸盐含量不应大于0:5%定，且石的含泥量石应大于0.5%,硫化物及硫酸盐含量不应大于0.5%。绎碱集料反应《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(275)的有关规定。4.1.3混凝土拌合用水的质量应特合现行行业标准《水运工程混凝土施工规范》(JTS202)的有关规定。4.1.5.1硅砂粉的质量应饰合现行行业标准《预应力言强混凝土管桩用硅砂粉》4.1.5.4硅灰的质量应符合现行国家标准《高强高性能混凝土用矿物外加剂》 9(5)混凝土中总氯离子含量不超过胶凝材料重的0.06%。(4)测试龄期按第.1.5条和第4.1.7条规定执行。混凝土用钢棒)CCH/T5223.3)中低松弛螺旋槽钢棒的规定，且抗拉强度不应小于4.1.9.5端板性能应符合现行行业标准《先张法预应历混凝土管桩用端板》水运工程先张法预应力高强混凝土管桩设计与施工规程(JTS167—8—2013)4.2.3钢模负载运转应平稳、无异常响声，且负载运转时钢模合缝口及法兰连接处等均4.3.2同管节中预应力筋长度小于或等于15m时，预应力筋长度相对差值不得大于1.5mm;长度大于15m时，相对差值不得大于2mm。4.3.3钢棒应采用热镦工艺，镦头部位的强度不得低于该材料抗拉强度标准值的90%。4.3.4钢棒和螺旋筋的焊接点强度损失不得大于钢棒材料强度标准值的5%。4.3.5钢筋笼制作、安装的允许偏差和检验方法应满足表4.3.5的要求。允许偏差测点1每工班制品抽查10%,2223310档4.3.6钢筋笼成型后应检查焊接部位是否牢固，发现假焊、脱焊点连续数量在3点以上时应用铁丝绑扎，绑扎铁丝头不得伸入混凝土保护层内4.3.9PHC管桩合模时上模应平稳轻放，并准确落入定位销内，应对称同步紧固合模实际预应力值的偏差不应超过±5%,实际伸长值与计算伸长值的相对偏差不应超过 4.3.12PHC管桩拆模时混凝土抗压强度不得低于45MPa。4.4.1PHC管桩养护宜采用常压蒸养，也可采用常压蒸养与高压蒸养相结合的养护工个阶段。3个阶段的总时间不得少于11h,恒温温度宜控制在(175±5)℃,压力宜在4.5.2碗形端头的拼接应符合下列规定。允许偏差应符合表4.5.2的规定。焊缝外形尺寸应符合现行国家标准《钢结构焊缝外形尺寸》(GB10854)的有关图4.5.1图4.5.1管节与钢管桩拼接示意图允许偏差单元测点111用大角尺和楔形塞尺检查垂直两方向231311用1/4周长的弧形靠尺和塞尺检查或用靠尺和412502工程施工及验收规范》(GB50205)中Ⅱ级焊缝要求；超声4.5.2.3碗形端头拼接时，相邻碗形端头的纵缝应错开1/8周长以上。4.5.3PHC管桩拼装应在拼接胎架上进行。相邻管节对接时，相邻管节两端面间隙不得大于2mm。4.5.7拼接允许偏差和检验方法应满足表4.5.7的要求。允许偏差单元测点1(22桩身弯曲将拉线紧靠桩的两端部，用钢尺测量其弯曲处的最大距离3240质量控制PHC管桩的外观质量检验项目及要求表4.6.2项12于管桩长度的10%,或对称漏浆的投影搭接长度不修补3局部磕损局部磕损深度不应大于5mm,每处面积不得大于5000mm²,且应修补4内外表面露筋5不得出现环向和纵向裂缝，但龟裂、水纹和内壁67断筋、脱头8桩套箍凹陷凹陷深度不应大于10mm9内表面混凝土塌落漏浆深度不应大于5mm,漏浆长度不得大于周长的1/6,且应修补空洞和蜂窝 4.6.3PHC管桩制作的允许偏差和检验方法应符合表4.6.3的规定。允许偏差单元测点22230242用直角尺测量垂直两方向51614.6.4PHC管桩应进行抗弯承载力检验。检验时应以同规格的PHC管桩连续生产(1)合格证编号(2)采用的技术横准：(3)PHC管址品规格、型星、长度及壁厚(5)混凝土强度等级；(7)制造厂厂名、日期；(8)检验员签名或盖章水运工程先张法预应力高强混凝土管桩设计与施工规程(JTS167—8—2013)5.1.3吊运时桩身可采用钢丝绳扣捆绑。吊点位置偏差不应大于200mm,并应符合下5.1.3.2长度大于22m且不大于60m的管节或PHC管桩，宜采用四点吊，吊点位置如图5.1.3-2所示。5.1.3.3长度大于60m的PHC管桩，应采用多点吊，吊点位置应符合现行行业标准 5.2.3PHC管节及管桩应采用多5.2.4.1长度不大于15m的PHC管桩，最下层应按图5.2.4所示的两支点位置放在图5.2.4两支点法位置示意图5.2.5PHC管桩宜按规格、长度分别堆存，堆存过程中应采用可靠的防滑、防滚等安全措施。堆存层数不宜超过表5.2.5的规定。外径D(mm)长度L(m)45345.3.1.1PHC管桩吊运应符合第5.1.2条和第5.1.3条的规定。5.3.1.2PHC管桩在运输过程中的支承要求应符合第5.2.4条的规定，各层间也应设水运工程先张法预应力高强混凝土管桩设计与施工规程(JTS167—8—2013)5.3.2PHC管桩船舶运输过程中堆放层数不宜超过表5.3.2的规定。运输PHC管桩堆放层数外径D(mm)4433 6.1沉桩工艺6.1.1PHC管桩沉桩应符合现行行业标准《港口工程桩基规范》(JTS167—4)的有关6.1.2沉桩工艺应根据水女、地质条件和单桩极限承教力设计值，桩身强度确定。6.1.3PHC管桩可采用锤击沉桩。砂性土地基沉桩有困难时，可采用内冲内排法水冲锤击沉桩，且冲水管的位置不应超出桩端，最后2～3m应采用锤击法沉桩。6.1.4试打模和高应疫动测试验可利用工程桩进行，试打桩的桩长可根据测试要求适当6.1.5PHC桩吊桩时吊点位置应符合设计要求和现行行业标准《港工程桩基规范》(JTS167—40的有关规定，并应采取避免钢丝扣滑动的措施。6.1.6锤击沉桩应根据地质条件和单桩极限承载力等情况选择合适的锤型，每根桩的锤击次数不宜超过2500击，且最后10m锤击次数不宜大于1500击。在缺乏施工经验的地区沉桩，可参照而录C选取柴油锤或液压锤锤型。当采用液压锤沉桩时，应根据地质情况和入土深度严格掌握落锤高度，重锤轻击。6.1.7替打送桩器应符合下列规定。6.1.7.1替打送桩器应具有足够的强度和刚度，其刚度应大于桩身刚度。送桩器应尽量减小上拔时的阻力。6.1.7.2替打送桩器应与所沉设的桩径相适应，替打的桩帽外圈内径宜比桩径大1~2cm,内圈外径宜比桩内径小4cm,桩帽宜套人桩顶30~40cm。6.1.7.3替打应设置排气孔，排气孔等效孔径不宜小于PHC管桩内径的1/10,并应保持PHC管桩内腔的空气与大气相通。6.1.8PHC管桩沉桩过程中水位不得超过桩顶。6.1.9锤垫材料应与锤型相适应，可采用钢丝绳等弹性和刚度适宜的材料，80000~100000击时应更换锤垫。6.1.10桩垫应具有一定的弹性和韧性，并有足够的厚度，形状应与桩断面相适应。桩垫6.1.11锤击沉桩时应保持桩锤、替打、送桩和桩身的中心线在同一轴线上。6.1.12锤击沉桩的停锤标准宜通过试桩确定。不具备试桩条件时，应符合下列规定。6.1.12.1设计桩端持力层为一般黏性土时，应以标高控制。6.1.12.2设计桩端持力层为硬塑状的黏性土、粉细砂或砾砂土时应首先以标高控制；沉桩贯入度比较小且达不到设计桩端标高时，应以贯入度控制，并以最后一阵10击平均6.1.12.3设计桩端持力层为风化岩时应以贯入度控制，当最后一阵10击平均贯入度平均贯入度达到或接近控制贯入度。贯入度不满足停锤标准而继续沉桩将造成桩顶标高6.1.13水上沉桩应符合下列规定。6.2.2.1设计桩顶标高处的桩中心位置应符合表6.2.2的规定。6.2.2.2水上沉桩桩的纵轴线倾斜度偏差不宜大于1%;桩的纵轴线倾斜度偏差超过1%但不大于2%的桩，其数量不应超过桩总数的10%。 6.2.2.4沉桩区土层下有柴排、木笼、抛石棱体、浅层风化岩时，或采用长替打沉桩、水冲沉桩时，或在其他特殊地区沉桩时，桩位允许偏差值可会同设计单位、建设单位、监理单位根据具体情况研究确定。允许偏差(mm)内河和有掩护近岸水域沉桩经纬仪、全站仪、卫星定位系统或拉线和6.2.3沉桩期间高应变和低应变检测可分期分批进行。高应变检测数量不应少于总沉桩数的3%,且不得少于5根。低应变检测数量不宜少于总桩数的20%。高应变和低应变检测应符合国家现行有关标准的规定。(1)PHC管桩质量保证资料，包括原材料质量保证书和复验试验报告、混凝土强度报告和验收评定等级等；(3)沉桩记录、动测检测报告。水运工程先张法预应力高强混凝土管桩设计与施工规程(JTS167—8—2013)常用PHC管桩型号、规格和力学性能外径D型号t预座应力MTpd(根ABCA0620BCAB2CA1017BCD注：①混凝土强度等级选用C80;附录B常用PHC管桩轴力与抗弯能力N(kN)N(kN)附录B常用PHC管桩轴力与抗弯能力值2N(kN)水运工程先张法预应力高强混凝土管桩设计与施工规程(JTS167—8—2013)N(kN)N(kN)附录B常用PHC管桩轴力与抗弯能力N(kN)_N(kN)N(kN)-10000-8000-6000水运工程先张法预应力高强混凝土管桩设计与施工规程(水运工程先张法预应力高强混凝土管桩设计与施工规程(JTS167-8-2013表B.0.1表B.0.10强度的抗裂弯矩设 强度的抗裂弯矩设 一强度的抗裂弯矩设 强度的抗裂弯矩设附录B常用附录B常用PHC管桩轴力与抗弯能力续表B.0.10强度的抗裂弯矩设 强度的抗裂弯矩设 强度的抗裂弯矩设 强度的抗裂弯矩设 水运工程先张法预应力高强混凝土管桩设计与施工规程(JTS水运工程先张法预应力高强混凝土管桩设计与施工规程(JTS13续表B.0.10强度的抗裂弯矩设强度的抗裂弯矩设 4强度的抗裂弯矩设计值U 附录B常用PHC附录B常用PHC管桩轴力与抗弯能力0强度的抗裂弯矩设 强度的抗裂弯矩设 ① 强度的抗裂弯矩设 强度的抗裂弯矩设 水运工程先张法预应力高强混凝土管桩设计与施工规程(水运工程先张法预应力高强混凝土管桩设计与施工规程(JTS167-8-2013)尘续表B.0.10强度的抗裂弯矩设 3 附录C常用锤型参考表附录C常用锤型参考表选锤参考资料表常用锤型锤芯质量(t)锤总质量(t)常用冲程(m)最大锤击能量(kJ)与锤相应的PHC管桩(mm)打入持力层的能力可贯穿硬黏土深度(m)可贯穿中密状砂层深度深度(m)击)深度(m)载力(kN)6000~9000~8000~9000~最终10击的平均贯入度(mm/击)附录D本规程用词用语说明D.0.1为了便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：(1)表示很严格，非这样做不可的：正面词采用“必须”反面词采用“严禁”(2)表示严格，在正常情况下均应这样做的：附加说明主编单位：中交第三航务工程局有限公司郑荣平(中交第三航务工局有限公司)(以下按姓民笔画为序)丁捍东(中交上海三航科学研究院有限公司)王成启(中交上海三航科学研究院有限公司)陈志良(中交第三航务工程局有限公司》臭锋(中交上海三航科学研究院有限公司)沈火群(中交第三航务工程局有限公司)沈斌(中交第三航务工程勘察设计院有限公司)程泽坤(中交第三航务工程勘察设计院有限公司)周郁兵(中交第三航务工程局有限公司)周菊芳(中交第三航务工程局有限公司)金建昌(中交第三航务工程局有限公司)曹金宝(中交上海三航科学研究院有限公司)曹根祥(中交第三航务工程局有限公司)潘根强(中交第三航务工程局有限公司)李德春(交通运输部水运局)张浩强(交通运输部水运局)饥伯强(中国工程建设标准化协会水运专业委员会)吴敦龙(中交水运规划设计院有限公司)水运工程先张法预应力高强混凝土管桩设计与施工规程(JTS167—8—2013)时蓓玲(中交第三航务工程局有限公司)徐坚波(中交第三航务工程局有限公司)沈斌(中交第三航务工程勘察设计院有限公司)吴锋(中交上海三航科学研究院有限公司)卓杨(中交上海三航科学研究院有限公司)董方(人民交通出版社)管理组人员名单：徐坚波(中交第三航务工程局有限公司)时蓓玲(中交第三航务工程局有限公司)沈斌(中交第三航务工程勘察设计院有限公司)金建昌(中交第三航务工程局有限公司)吴锋(中交上海三航科学研究院有限公司)中华人民共和国行业标准水运工程先张法预应力高强混凝土管桩设计与施工规程条文说明3设计 3.1一般规定 C………………(44)4制作 4.1原材料和混凝生 6.2质量控制 附录A常用PHC管桩型号、规格和力学性能 条文说明3.1.1~3.1.3PHC管桩设计采用以概率理论为基础的极限状态设计法，以可靠指标度量桩基的可靠度，采用分项系数表达的极限状态设计表达式。结合水运工程桩基设计和3.1.5根据耐久性专题研究成果，基于对多个预制厂PHC管桩混凝土的室内耐久性试验研究，以及对大量华东、华南沿海和内河在役PHC管桩的耐久性调研和取样分析及寿桩理论使用寿命不低于50年。对于设计使用年限超过50年的工程，提出通过桩型选择、控制混凝土耐久性指标以及采用附加防腐蚀措施以满足不同设计使用年限的要求。根据耐久性专题研究成果，PHC管桩附加防腐蚀措施包括玻璃钢包覆、涂层防护等多种措施。但根据工程实践经验，玻璃钢包覆是PHC管桩防腐蚀最有效的措施，故推荐基于不同直径PHC管桩的保护层厚度的差别，直径越大其保护层厚度越大，对耐久性越有利。故对于设计使用年限较高的工程，优先推荐选用直径较大的PHC管桩。本项PHC管桩混凝土不同于高性能混凝土，生产PHC管桩通常使用20%～30%的矿物掺合料，而高性能混凝土使用的矿物掺合料掺量更大。因此，PHC管桩耐久性指标不如3.2.2基桩在施工期产生的内力，如斜桩的自重弯矩(包含桩内水体与土体重力)等，在3.2.6经过对PHC管桩的钢棒放张过程中的多次测试表明，以φ800AB型和B型PHC管桩为例，钢棒在混凝土中的应力传递长度值为0.35～0.75m。故在计算和验算中将PHC管桩顶部预应力值取零，距PHC管桩顶部1倍桩径处取为有效预应力值，为简化计端部的预应力传递长度按1倍桩径取值。3.2.7条文中列出的公式(3.2.7-2)是本规程根据PHC管桩的特殊制作工艺所专门增加的。根据资料统计，PHC管桩锤击过程中的损坏较多出现在接头附近，部分原因与钢预应力钢筋的混凝土保护层厚度不得小于25mm,其余规格管桩预应力钢筋的混凝土保护层厚度不得小于40mm。”目前应用于水运工程较多的是外径00mm以上的PHC管桩，4700mm、0800mm、φ1000mm、200munPHC管桩的混凝保护层分别为48.7mm、48.7mm、53.7mm、63.7mm,φ1200C型性的混凝土保护层厚度为55.0mm,φ1200D型桩的混凝土保条规定的要求。根据编写组的现场调报役年上。用于特殊要求环境下的管桩，管桩预应力筋保护屋最小厚度定3.3.5PHC管桩适当部位开设一定数量透气孔，主要是为了减小沉桩过程中桩身内外2～5个左右。为不影响PHC管桩本身构造性能，透气孔和排水孔孔径一般为50mm。保护桩顶的作用4.1原材料和混凝土4.1.6依据《混凝土结构耐久性设计与施工指南》(CCESQ1—2004),本条规定的PHC管桩混凝土中总氯离子含量，是指水溶性氯离子含量4.1.7根据混凝士抗冻性研究成果，目前快冻法是普遍采用的抗冻试验方法。因此，规4.1.8本条规定了PHC管桩混凝土的基本耐久性指标，由于PHC管桩通常使用20%~30%的矿物掺合料，其耐久性指标不如采用较大掺量矿物掺合料的高性能混凝土。并且本条规定的是Pne管桩混凝土耐久性的基本要求，对于设计使用年限为50年及以上的工程，第3.1.5条已对PHC管桩的专项耐久性设计作了规定。4.3.6钢筋笼两端的螺旋筋2