通信单管塔钢桩基础技术规程

[13]可以得到单桩不同深度截面处的弯矩和剪力的标准值。由于在计算桩身强度时，桩顶的弯矩和剪力应采用设计值；因此对于控制荷载均为风荷载，剪力和弯矩分项系数为1.4的情况，可以采用标准组合计算结果直接乘以分项系数得到设计值。4.2.8单管塔钢桩基础的主要控制指标为桩顶位移，地基土比例系数C为关键参数。表5为我国公路交通行业建议的计算钻孔桩水平承载力的取值。表5不同土类对应C值序号土类C()1的流塑性粘性土，淤泥4000~80002的软塑性粘性土、粉砂8000~150003的硬塑性粘性土、细砂、中砂15000~300004半干硬性粘性土、粗砂30000~50000 该表格在同一类土上，取值变化幅度比较大；另外，对于单管塔钢桩基础而言，承受的荷载以弯矩为主，水平力和竖向力相对较小。因此，规程编制组采用有限元法对C值进行了研究。采用ABAQUS有限元分析软件，综合考虑材料本构、模型尺寸、加载条件、边界条件、桩土接触等因素，建立了分层软土中变直径钢管单桩的有限元模型。建立了40组有限元模型对不同加载高度、不同土体弹性模量E的初始刚度（桩顶水平位移0～10mm范围）进行系统分析整理，提出适合高耸结构刚性桩基础工程设计时使用的C值。由于一般目前地质勘测报告中均不直接提供弹性模量Ee，而是提供土体压缩模量E1-2值。根据有限元分析，针对不同的土类，弹性模量Ee可以分别取2～4倍的E1-2值，安全余量足够。本条对于实际工程具有更强的可操作性，同时也有足够的安全余量。4.2.9单管塔钢桩顶部的法兰不同于普通单管塔的基础，螺栓采用8.8级普通螺栓，按照A、B级螺栓要求开孔，不需要扩大开孔。螺栓强度及加劲板的计算均应满足《高耸结构设计规范》的相关要求。4.3构造要求4.3.2对单管塔钢桩以受弯为主，同时又有周边土的环向约束；施工时竖向力也较小，因此参考《钢结构单管通信塔技术规程》，对径厚比做出限制，但是要比《钢结构设计规范》规定值宽松。钢桩厚度采用不考虑腐蚀裕量的有效厚度。4.3.3考虑到一般单管塔上部弯矩不大，在土质尚可的情况下，整根长度钢桩能满足受力要求，也能够方便运输，因此不建议采用先分段再到现场进行拼接的方式。4.3.5钢桩内部填充一定高度的混凝土，对于提高桩身强度、抗弯强度以及桩身的防腐能力都有一定的作用。考虑到单管塔调节垂直度的要求，在钢桩顶部应设置调节螺栓；待铁塔安装完成后，再用等级不低于C25的微膨胀细石混凝土包封。4.3.6理论和实践都表明，保护桩顶部土体不流失、保证桩顶部土体强度是影响单桩基础安全的关键因素。因此有必要在地面处设置现浇或预制混凝土保护层。同时，混凝土保护层的设置对于提高单桩基础的抗弯强度以及防腐能力都有一定的作用。对于有些无法在地面处设置混凝土保护层的钢桩基础，可以开挖到一定深度再浇筑混凝土，分析时以该混凝土层所在高度作为计算地面高度，相应调整钢桩计算长度以及上部荷载。4.3.9管壁腐蚀裕量的选取，直接影响到钢桩基础的安全性与经济性。1上个世纪70年代，因为宝钢工程建设采用钢管桩，上海地区开始对钢桩的腐蚀问题引起重视并开展了研究。当时主要参考日本经验，确定预留2mm作为钢桩外表100年的腐蚀余量，不考虑内侧腐蚀。2002年，宝钢先后挖出了在地基土中已25年的钢桩进行检测。实测结果表明，两侧同时腐蚀速度基本在0.02-0.03mm/年之间，单面腐蚀速度小于0.02mm/年。现行上海市工程建设规范《地基基础设计规范》DGJ08规定，在地下水位以下，钢管桩外侧腐蚀速度可取在0.02-0.03mm/年，内侧可不考虑。参照这一依据，单管塔钢桩使用年限50年，使用时间内的总腐蚀厚度为1.0-1.5mm。2本规程4.3.8条明确了不宜单独采用增加预留管壁腐蚀裕量措施，即钢桩基础均采用其它的防腐措施；同时，4.1.3条也明确了对于含中腐蚀性及以上地下水的地质条件下不宜采用钢桩基础。单管塔钢桩基础的应用环境远远好于港口工程。3对单管塔钢桩基础而言，主要由桩身位移与侧向土压力强度这几个指标控制，桩身本身的强度一般都有较大的富裕量。而增加钢桩的厚度，对于减小桩身位移与侧向土压力强度，影响不大。因此，预留过大的管壁腐蚀裕量的性价比较低。综合以上，规程编制组认为管壁腐蚀裕量采用2mm是合适的。4.3.10地基土中含氧量越大，钢桩的腐蚀速度也越快。本条规定了桩顶处涂层的最小范围，保证了在含氧量较大范围的多重防腐措施。4.3.12单管塔钢桩基础可利用钢桩本身作为防雷接地的竖直接地体。此时，防腐处理时，钢桩底部不小于1.5米范围内，不应采用树脂砂浆或有机复合层等绝缘材料包覆。5制作5.4.1钢桩制作偏差不仅要在制作过程控制，运到工地后在施打前还应检查，否则沉桩时会发生困难，甚至沉桩失败。这是因为出厂后在运输或堆放过程中会因措施不当而造成桩身局部变形。5.5.1由于直缝焊接质量容易保证，同时单管塔制作时也多采用直缝焊接方式，因此钢桩推荐使用直缝焊接钢管，埋弧自动焊。6施工6.2锤击沉桩6.2.6桩身垂直度观测仪器可采用长条水准尺或经纬仪。6.4高频液压沉桩6.4.2沉桩头与管桩连接需要安装弹簧垫片，避免高频振动过程中，螺母松落。6.4.4由于高频液压沉桩方式，会使桩周围饱和砂土液化加速，使饱和软粘土土体软化，因此建议沉桩后静置1-2天，以待土体强度恢复。7验收7.1一般规定7.2.1～7.2.3现行国家标准《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202和行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106以强制性条文规定必须对基桩承载力和桩身完整性进行检验。 对于采用钢桩基础的单管塔而言，都是一塔一桩，单项工程仅有一根钢桩，在一个地区也相当分散；因此完全根据普通建筑的要求进行钢桩承载力的检验很难实现，成本也很高。对于在同一地区大量采用钢桩基础，同时又没有相近对比验证资料时，建议选取一定比例的钢桩，采用静荷载试验方