DB32T-预制混凝土劲性体复合地基技术规范编制说明

《预制混凝土劲性体复合地基技术规范》地方标准编制说明预制混凝土劲性体复合地基技术规范地方标准编制组2024年8月

目录TOC\o"1-1"\h\u一、编制的背景、必要性和意义。 一、编制的背景、必要性和意义。1.编制的背景江苏省于2018年发布的《江苏省高速公路网规划（2017年—2035年）》中提出，至2035年全省高速公路网规划总里程将达到6666公里，其中近中期（2017—2025年）建设完成约1647公里左右，远期（2026—2035年）建设完成约1008公里。江苏省政府于2021年发布的《江苏省“十四五”铁路发展暨中长期路网布局规划》中提出，至2025年，新增铁路里程约1000公里，总里程达到5200公里。到2035年，高速铁路约4800公里，普速铁路约2100公里，新增铁路里程约1700公里。江苏省的公路、铁路建设规模依然庞大，由于江苏省沿海以及内地河流两岸和湖泊地区广泛分布着淤泥和淤泥质黏土等软黏土地层，在软黏土地基上建设公路、铁路、水运工程会遇到稳定及变形等问题，特别是对于高速公路和铁路而言，不仅要求路堤稳定，而且对工后沉降要求高，尤其控制工后不均匀沉降，工程建设面临的不小挑战。因此在软土地基上修建公路、铁路、水运工程，保障路堤稳定和减小工后沉降是两个关键亟待解决的关键问题。软基处理方法通常有固结排水法、复合地基法等，如插塑料排水板结合砂垫层法、粉（浆）喷桩、CFG桩、预制桩等。路堤自身加固处理方法有加筋法、轻质路堤法、反压护道法等。桩承式路堤是处理交通工程软土地基的有效办法之一。桩承式路堤由桩体、上部填土、加筋垫层、桩间土等组成，还可通过设计桩帽来增大桩体承受上部荷载的面积以提高承载力。桩承式路堤使路堤填土的大部分荷载通过土拱效应和拉膜效应传递到桩体上，降低对桩间土承载能力的要求，减小地基沉降。桩承式路堤由于施工速度快捷、可大大缩短工期，加固处理深度较其它方法更深，适宜各种地质条件，可明显增加路基的稳定性，减少地基的沉降，因此在地基处理中使用量日益增加。目前，中国、英国、德国和日本等国都有大量采用桩承式路堤的工程案例。近十年来，交通工程的软基处理桩承式路堤中刚性桩采用普通预制桩较多，但普通预制桩多用于桩基工程，用于复合地基中其结构尺寸、配筋等富余较大，桩身性能未完全发挥，且存在与复合地基荷载不匹配的问题，导致总体造价偏高。2.编制的必要性劲性体复合地基这项技术由于质量可控、造价低廉、施工速度快等优点，在全国范围内推广应用的项目越来越多，截至目前，广东、安徽、陕西、山东、湖北等省份已颁布了公路工程领域的劲性体做路基处理的地方标准。江苏省综合交通运输学会在2021年发布实施了团体标准《公路复合地基用预制混凝土劲性体技术规范》T/JSCTS6-2021，但该标准针对的工程对象仅为公路工程，在铁路工程、水运交通工程等行业未见相关标准，故除公路路基处理的工程外，其他行业劲性体复合地基设计、施工、检测、验收参考的是建筑规范，与交通工程建设的相关要求有差异；近年来，除了管状劲性体的应用外，方形劲性体在软基处理中的应用也越来越多，故亟需对产品类型进行补充完善；随着技术的发展，新型的预制桩连接技术如各类插销机械连接技术层出不穷，有效提升了接桩效率与接桩质量的可靠度，新型施工工法的应用也进一步提升了预制桩的地层适应性，上述新技术有必要纳入到标准中。基于上述要求，编制一部江苏省劲性体复合地基技术规范地方标准十分必要。3.编制的的意义在刚性桩复合地基的荷载传递机理、沉降计算已经较为成熟，有大量的实践数据和理论研究成果可用于指导工程实践的背景下，结合团体标准《公路复合地基用预制混凝土劲性体技术规范》T/JSCTS6-2021应用情况，编制一本涵盖公路、铁路、水运工程领域的劲性体复合地基技术规范，既可以为我省公路、铁路、水运工程的软基处理提供设计依据，推动软基处理用桩的标准化、规范化，做到安全适用、经济合理、确保质量、保护环境，又可以解决其他桩型在设计、施工等过程中带来的环保、受力、经济性等不足，推动行业良性发展。二、任务来源根据2023年7月江苏省市场监督管理局批复的《关于下达2023年度江苏省地方标准项目计划的通知》（苏市监标〔2023〕173号），共下达327项标准制定项目计划，其中第85项为本标准制定项目计划，标准名称为《公路复合地基用预制混凝土劲性体技术规范》。根据专家意见，编制组经过讨论，本规范名称变更为《预制混凝土劲性体复合地基技术规范》。三、编制过程本标准的制定工作过程简述如下：1.工作大纲编制（2023年8月至2023年9月）从发布立项通知到工作大纲评审会；通过收集、分析、整理基础资料等，形成工作大纲。2.补充调研（2023年10月至2023年11月）从大纲评审到完成补充调研；增加和补充进行的调研，包括调研对象、方式，主要问题及必要的试验验证、论证内容等；根据工作大纲评审意见可再进一步完善。3.编制起草（2023年11月至2024年2月）从发布立项通知到工作大纲评审会，在工作大纲编制完成后；起草编制初稿，提交有关专家进行初步交流后，形成征求意见稿和编制说明。4.组织标准预审江苏省综合交通运输学会公路分会分别于2023年9月20日、2024年1月2日在南京组织召开了《预制混凝土劲性体复合地基技术规范》预审会。两次预审会，专家听取了标准编制单位的汇报，审阅了相关资料，经质询与讨论，形成了评审意见。5.征求意见并完善文稿（2024年2月至2024年7月）编制组共进行两次公开征求意见。2024年2月23日至3月23日，在省交通厅官网征求意见。2024年6月4日至7月3日在省市场监督管理局官网公开征求意见。2024年3月、5月分两次向省内外19家交通建设行业的建设管理单位、设计单位、监理咨询单位、质量监督检测单位、施工单位等发出了定向征求意见的联系涵。标准两次预审会，与会专家共提出10条主要评审意见，其中采纳9条，不采纳1条。征集意见阶段，共收到46条反馈意见，根据各单位反馈的意见，标准编写组标准征求意见稿进行了认真地研究、分析和讨论，经梳理，最终其中采纳27条，部分采纳7条，未采纳12条，均已注明理由。6.标准送审江苏省综合交通运输学会公路于2024年7月31日在南京组织召开了《预制混凝土劲性体复合地基技术规范》送审稿技术审查会。编制组根据送审稿审查会专家意见，对标准文稿、编制说明进行了补充完善，形成《标准》报批稿、《编制说明》、《标准征求意见汇总处理表》最终稿。四、主要内容及技术指标确立1.主要内容本标准编制的主要内容技术指标确定依据为《建筑地基基础设计规范》(GB50007)、《先张法预应力混凝土管桩》(GB/T13476)、《双酚A型环氧树脂》(GB/T13657)、《建筑桩基技术规范》(JGJ94)、《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106)、《预应力混凝土管桩技术标准》(JGJ/T406)、《预应力混凝土空心方桩》(JG/T197)、《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG3363)、《公路路基设计规范》(JTGD30)、《公路工程质量检测评定标准》(JTGF80/1)、《公路工程基桩检测技术规范》(JTG/T3512)、《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》(JTG/TD31-02)、TB10001《铁路路基设计规范》、TB10035《铁路特殊路基设计规范》、TB10106《铁路工程地基处理技术规程》JTS147《水运工程地基设计规范》等法规标准，同时结合了劲性体江苏省交通工程项目成功应用的实践。范围规定了本文件的适用范围。规范性引用文件列出了本文件中应用的所有规范，包括国标、行业标准等。术语和定义劲性体、预制混凝土劲性体复合地基、桩帽等的名词。基本要求全文纲领性要求，主要包括：适用条件、施工方法选择、检测要求等内容作出指导性规定。材料、规格与质量要求对劲性体所采用的原材料、产品规格与质量要求进行规定。设计本章节给出劲性体复合地基设计的相关技术要求。6.1一般规定对劲性体复合地基中劲性体的使用条件、计算内容和承载力控制要求等进行规定。6.2构造对劲性体复合地基的构造进行规定。6.3劲性体单桩承载力设计给出了劲性体复合地基中劲性体单桩的承载力计算公式。6.4桩帽及加筋垫层设计给出了劲性体复合地基中桩帽和加筋垫层的承载力计算公式。6.5承载力和沉降计算给出了劲性体复合地基承载力的计算公式、沉降计算公式及稳定性验算公式。6.6整体稳定性验算给出了采用劲性体复合地基的路基整体稳定性验算要求。施工本章节给出劲性体的施工控制相关要求。7.1一般规定对劲性体施工的技术准备、桩位控制、施工顺序等进行必要规定。7.2运输、起吊和堆放对劲性体的运输、起吊和堆放进行必要规定。7.3试桩对劲性体地基的工程桩施工前的试桩作出了规定。7.4静压法沉桩7.5锤击法沉桩7.6植入法沉桩7.7接桩与截桩对劲性体进行静压法、锤击法、植入法施工及接桩截桩工艺提出具体规定。7.8桩帽及加筋垫层施工对劲性体桩帽的构造、填芯要求及施工要求做出规定。检验和验收对劲性体的施工前、施工中及施工后的质量检测项目进行具体规定。附录A劲性体的分类、参数及质量要求给出标准化劲性体型号的规格尺寸、力学性能指标等内容，可供设计人员直接选用。附录B劲性体弯矩计算简易方法对劲性体的弯矩与位移提出了计算方法。2.技术指标确定依据《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》（GB/T1.1-2020）里对服务标准及内容要素的分类，《预制混凝土劲性体复合地基技术规范》主要定位在“劲性体设计、施工与检验”，分别从劲性体单桩承载力计算、劲性体复合地基的承载力、沉降计算、桩帽的抗弯和抗冲切承载力计算、路基稳定性验算、劲性体的材料、生产工艺及构造要求，并提供标准化桩型的性能指标、劲性体的起吊、运输、施工、质量检测和验收的相关规定、等方面进行研究。（1）原材料的技术指标根据复合地基中劲性体的受力特点和构造要求，圆形劲性体混凝土强度等级分为C60、C80两种，方形劲性体混凝土强度等级为C60、C80两种。规定劲性体混凝土小强度等级，一方面能提高劲性体桩身的强度，产减少混凝土用量，另一方面能提高劲性体在施工中的耐锤击性和穿透能力，保证桩身质量。劲性体采用预制离心工厂成型，原材料包括水泥、砂、外加挤、掺合料、预应力钢棒、箍筋、端板、抱箍等，应符合GB/T13476、JGT/T197的规定。劲性体主要承受竖向轴压力，采用插销式机械连接可大幅提升施工效率，降低工程造价，故在劲性体复合地基中采用插销式机械连接是非常合适的。插销式机械连接包含螺母、插杆、扣筒等组件。通过相关研究，组件的材质对插销式连接的承载能力影响较大，故本规范中对相关组件的材质进行了规定与要求。其中，螺母的钢材采用了强度、抗变形能力强的碳素钢45#，其质量应符合现GB/T700的规定。插杆、扣筒的材质采用了综合力学性能好、冲击韧性好和低的缺口敏感性的40Cr，其质量应符合GB/T3077的规定。密封材料采用环氧树脂时，其质量应符合GB/T13657的规定。加筋材料通常采用土工格珊、高强土工布、土格室等。要求其具有抗拉强度高、切线模量高、非脆性、耐久性好、抗老化等工程性质，其指标复合《土工合成材料应用技术规范》GB/T50290、《公路土工合成材料应用技术规范》JTG/TD32要求。（2）劲性体及桩帽规格技术指标本规范纳入的管形劲性体按外径分为300mm、400mm、500mm等常用规格,方形劲性体按边长分为300mm、350mm、400mm、450mm、500mm等常用规格。劲性体预应力筋混凝土保护层厚度不小于25mm，符合《建筑与市政地基基础通用规范》GB55003的相关要求。劲性体厚度的确立参考了江苏省交通运输厅科技项目《预制高强混凝土劲性体在高速公路软土地基中的应用研究》以及团体标准《公路复合地基用预制混凝土劲性体技术规范》T/JSCTS6-2021。劲性体的正截面受弯承载力,桩身受剪承载力及竖向受压承载力设计值可以根据《混凝土结构设计规范》GB50010和《预应力混凝土管桩图集》23G409中相关结构计算公式求得。桩帽的的边长、厚度等指标符合《复合地基技术规范》GB/T50783、《建筑地基处理技术规范》JGJ79的要求。（3）承载能力及沉降、稳定性技术指标桩帽的抗冲切承载、受弯承载力计算依据根据《复合地基技术规范》GB/T50783第16章的相关条文确定。桩帽配筋依据《混凝土结构设计规范》GB50010确定。加筋材料的拉应力的计算参考了《公路软土路基路路堤设计与施工技术细则》JTG/TD31-02的相关要求。劲性体单桩承载力标准值计算公式参考《复合地基技术规范》GB/T50783、《建筑地基处理技术规范》JGJ79等规范。劲性体复合地基承载力计算参考了《复合地基技术规范》GB/T50783。公路工程中劲性体的沉降验算参考了《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG3363、公路软土路基路路堤设计与施工技术细则》JTG/TD31-02等规范。铁路工程中劲性体的沉降验算参考了《铁路路基设计规范》TB10001、《铁路特殊路基设计规范》TB10035等规范。（4）检验和验收技术指标桩帽主筋间距允许偏差为±15mm，箍筋间距允许偏差为±20mm，主筋保护层允许偏差+10mm,-5mm。桩帽的高度高度允许偏差为+20mm、-10mm，宽度或直径允许偏差+30mm,-20mm，桩帽中心与桩中心允许偏差50mm。劲性性桩节之间的焊接要求按《钢结构工程施工质量验收标准》GB50205中的二级焊缝控制。收锤的标准参考了《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T406的相关要求。劲性体桩身完整性、桩长、单桩承载力、桩位、桩间距及标高等主要检验指标满足《复合地基技术规范》GB/T50783、建筑地基处理技术规范》JGJ79规范的相关要求。本规范要求采用静载试验检测劲性体的单桩竖向抗压承载力，相关技术要求按不同工程领域应分别符合《公路工程基桩检测技术规范JTG/T3512、《铁路工程基桩检测技术规范》TB10218、《建筑基桩检测技术规范》JGJ106的要求。3.标准的亮点与特色本标准主要内容相对其它标准的亮点与特色包括以下几个方面：（1）充分考虑了劲性体做桩承式路堤的工作特点，提出了适用于交通工程的预制混凝土劲性体复合地基的生产、设计、施工和验收要求，解决了现有工程中预制桩的结构尺寸和复合地基荷载等相关要求不匹配的问题。（2）根据交通工程建设的发展趋势，以地基处理相关规范为基础，编制了适合全交通工程领域劲性体复合地基技术标准。相对于其它省份劲性体复合地基地方标准，除公路工程外，还补充了水运工程、铁路工程中劲性体复合地基的设计、计算、施工与验收等内容，标准适用范围更广。（3）根据劲性体复合地基的受力特点，在劲性体地方标准中首次提出了劲性体弯矩和位移计算简易方法，能够快速计算劲性体的位移与内力，方便了设计、施工人员，提升了标准的易用性。（4）根据江苏省工程地质的特点，相对其它劲性体地方标准，本标准中新增加了劲性体采用植入法的设计与施工等内容，扩大了劲性体的适用地质与场景。（5）相对其它劲性体地方标准，本标准中新增加了方形劲性体产品及基本参数，丰富了标准中劲性体产品类型。相比于国内外其他同类型标准，该规范技术条款更符合预制混凝土劲性体复合地基的设计和施工要求。通过制定和推广该标准，将能够提升我省乃至我国交通工程的使用寿命，减少周期性养护次数，降低碳排放，节约全寿命周期成本，将为推动交通强国做出重要贡献。五、起草单位及人员信息本文件起草单位：江苏省综合交通运输学会、建华建材（中国）有限公司、苏交科集团股份有限公司、华设设计集团股份有限公司、东南大学、常州市城乡建设工程管理中心、南京市政设计院、悉地(苏州)勘察设计顾问有限公司、南通市市政工程建设管理处、盐城市交通规划设计院有限公司、中国市政工程中南设计研究总院有限公司主要起草人：刘松玉、毛由田、金忠良、王家强、周兴顺、欧阳新、杨兵、高欣、叶新、李书权、王珊、赵博、赵伟华、杨专、陆钊、顾学春、束佩璟。标准起草单位工作分工如下表：序号起草单位工作分工1江苏省综合交通运输学会规范编制总负责2建华建材（中国）有限公司规范条文的起草3苏交科集团股份有限公司劲性体复合地基关键设计参数研究、规范条文的起草4华设设计集团股份有限公司规范条文的起草5东南大学劲性体复合地基关键设计参数研究、规范条文的起草6常州市城乡建设工程管理中心劲性体施工技术研究、规范条文的起草7南京市政设计院劲性体复合地基关键设计参数研究、规范条文的起草8悉地（苏州）勘察设计顾问有限公司劲性体复合地基关键设计参数研究、规范条文的起草9南通市市政工程建设管理处劲性体复合地基关键设计参数研究、规范条文的起草10盐城市交通规划设计院有限公司劲性体施工技术研究11中国市政工程中南设计研究总院有限公司劲性体复合地基关键设计参数研究、规范条文的起草六、与相关法律法规、相关标准的相关性和协调性本文件在编写过程中遵循“科学性、统一性、适用性、规范性”原则，在现有国家标准、行业标准以及已发布的省综合交通学会团标标准基础上，基于劲性体复合地基受力特点和应用情况进行编制，具备普适性和可操作性。本文件的编写格式按照《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》（GB/T1.1-2020）给出的规则进行编写和表述。本标准与现行的相关法律、法规、规定之间标准协调配套，没有冲突，同时引用了相关现行标准并在此类标准基础上进行适当延申，丰富了标准的理论基础，拓展了标准的实用性。本标准