《钢管复合桩技术规程编制说明》

一、工作简况

1任务来源

在“一带一路”与“交通强国”战略下，广东省大力发展海上桥梁建设，旨

在将广东省打造成“21世纪海上丝绸之路”国家门户，真正实现海洋交通基础

设施互联互通。面对我省对海洋交通基础设施建设的巨大需求与缺乏系统性、针

对性、全面性的钢管复合桩技术规程这一矛盾，借鉴国内相关规范的基本规定，

总结提炼港珠澳大桥钢管复合桩的建设成果，编制《钢管复合桩设计及施工规程》，

目的在于填补行业空白，在交通建设领域更好地推广跨海条件下钢管复合桩设计

方法与施工技术。通过本项目的实施形成适应我国国情、具有可操作性的钢管复

合桩设计及施工技术，对今后我省乃至我国桥梁建设可直接提供技术指导具有重

要意义。

按照广东省市场监督管理局通告（粤市监标准[2021]-338号），本标准于2021

年8月纳入广东省地方标准制修订计划项目。本标准的制定目标为统一钢管复合

桩设计和施工的技术要求，确保桥梁桩基础的设计与建设工程质量。

2参编单位

港珠澳大桥管理局、浙江大学、中铁大桥勘测设计院集团有限公司、中铁大

桥局集团有限公司、宁波科鑫腐蚀控制工程有限公司。

3分工

本标准由参编单位共同起草

序号任务划分编写单位

港珠澳大桥管理局、浙江大学、

标准立项、标准执行协调、标准研制中铁大桥勘测设计院集团有限

1实施方案、标准大纲、标准目标与编公司、中铁大桥局集团有限公

制原则起草、标准总体要求的编写司、宁波科鑫腐蚀控制工程有限

公司

中铁大桥勘测设计院集团有限

2钢管复合桩设计结构设计

公司、浙江大学

-1-

序号任务划分编写单位

宁波科鑫腐蚀控制工程有限公

耐久性设计司、中铁大桥勘测设计院集团有

限公司、浙江大学

中铁大桥局集团有限公司、宁波

钢管制作、焊接

科鑫腐蚀控制工程有限公司

宁波科鑫腐蚀控制工程有限公

3钢管复合桩制造涂装

司

港珠澳大桥管理局、浙江大学、

存放和运输

中铁大桥局集团有限公司

港珠澳大桥管理局、中铁大桥勘

4钢管复合桩施工测设计院集团有限公司、中铁大

桥局集团有限公司、浙江大学

浙江大学、中铁大桥勘测设计院

集团有限公司、中铁大桥局集团

5质量检查与验收

有限公司、宁波科鑫腐蚀控制工

程有限公司

二、立项的必要性与拟解决的问题

1立项的必要性

港珠澳大桥是我国大型跨海桥梁工程中的典范，其开创性的建设成果已作为

参考标准指导多项工程项目。在建设跨海大桥的过程中，难以避免的自然条件恶

劣，水深浪急，地质条件复杂等现实问题使得已有技术难以满足工程建设要求。

在这样的条件下，传统的大直径预制钢筋混凝土桩和预应力高强混凝土管桩群桩

基础在承载力、沉降控制以及抗横向荷载方面，难以满足深水跨海大桥工程的需

要；对于大型钻孔灌注桩而言，虽然在承载力和沉降方面可以满足要求，但是却

很难适应外海恶劣的施工条件。对此，港珠澳大桥决定设计并采用大直径钢管复

合桩代替传统钢筋混凝土桩基，解决了传统桩基在恶劣条件下难以满足承载力要

求、施工困难等问题，对未来跨海大桥的建设具有重要意义。

-2-

钢管复合桩起源于钢管混凝土桩。与钢管混凝土桩相比，钢管复合桩中的混

凝土与钢管之间还通过剪力环连接，故钢管复合桩的抗剪作用和整体性更强，为

我国首创。国外多项跨海大桥工程中主要采用的仍是传统的钢管混凝土桩。如旧

金山第二Benicia-Martinez大桥、孟加拉国Jamuna河大桥、日本喜入油田终端工

程、日本Kosan大桥、日本多多罗大桥、韩国西海大桥等。相关设计规范包括日

本的AIJ、美国的AISC和ACI、英国的BS5400以及欧洲规范EC4等。其中，

日本的AIJ和英国的BS5400规范主要采用了强度叠加法计算截面的承载力，并

设置响应的折减系数，以保证结构的安全性。美国的AISC通过转化运算将混凝

土截面转化为等值的钢截面，进而求解转化后的钢截面承载力，计算结果偏于安

全，且与理论值偏差较大。相反，美国的ACI规范则是将钢截面转化为等值的

混凝土截面，进而求解混凝土截面的承载力以达到设计目的，计算结果往往偏于

不安全。并且，这些规范均从钢管混凝土组合结构的计算方法出发，对截面承载

力进行预测，并未考虑到泥皮、防腐层和剪力环对截面承载力、刚度等的影响。

我国多项知名桥梁工程已应用钢管复合桩。例如，港珠澳大桥、杭州湾大桥、

千岛湖大桥、润扬大桥北锚碇基础、东海大桥、金塘大桥、宁波象山港公路大桥、

苏通长江大桥、青洲闽江大桥、杨浦大桥、安庆长江公路大桥、鄂黄长江大桥等。

我国现行与桩基础的设计及施工有关的标准有：《公路桥涵设计通用规范》（JTG

D60-2015）、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T3650-2020）、《公路桥涵地基与基

础设计规范》（JTG3363-2019）和《港口工程桩基规范》（JTS167-4-2012）。《公

路桥涵设计通用规范》主要对桥涵设计需遵循规范、原则、要求、桥涵作用及取

值、作用组合等内容进行规定；《公路桥涵施工技术规范》对不同桥型、桥梁上

下部结构的施工方法等内容进行规定；《公路桥涵地基与基础设计规范》给出了

工程地质参数取值，对桥梁基础部分的设计计算以及主要构造进行规定；《港口

工程桩基规范》对适用于港口工程的桩基础设计计算与施工方法等内容进行规定。

这些规范是桥涵、地基基础设计施工的最基本要求，但对于钢管复合桩桩体结构

的承载力、变形计算与构造要求等内容均未做出系统的规定，特别是考虑泥皮、

剪力环及防腐涂层影响时的设计计算方法。依据现行相关规范并不能完全满足钢

管复合桩的设计及施工要求。港珠澳大桥建设中尽管积累了丰富的钢管复合桩设

计和施工经验，但这种经验仅限于单位和个人的认知，由于大家对问题理解的差

-3-

异，在其它工程中无法有效的传承和推广埋钢管复合桩设计和施工技术。

综上，对于钢管复合桩的设计、制造、施工及质量检查与验收，仍缺乏系统

性、针对性的标准与规范进行明确指导，大大影响了钢管复合桩在我国其他跨海

大桥工程的应用。因此，港珠澳大桥通过《大直径钢管复合桩试验研究》、《钢管

复合桩（含钢管桩）防腐蚀技术及试验研究》，对钢管复合桩的承载性能及方法

技术进行了全面研究，提出了钢管复合桩的新定义（将钢管+泥皮/防腐层/剪力

环+核心钢筋混凝土桩作为共同存在的复合桩体称为钢管复合桩），并通过实际应

用完善了复杂海洋环境下大直径钢管复合桩的制造与施工工艺。

2拟解决的问题

（1）钢管复合桩设计：在桥梁和结构设计方法的基础上，确定钢管复合桩

结构设计应包括桩身结构和基础设计两方面，并对设计方法进行规定；基于防腐

蚀相关规范，对钢管复合桩的防腐蚀设计、防腐措施选择进行规定。

（2）钢管复合桩制造：对钢管的制作、焊接、涂装、存放与运输方法和措

施进行规定。

（3）钢管复合桩施工：提出了钢管沉入、钻孔、钢筋混凝土的施工技术要

求。

（4）钢管复合桩质量检查与验收：明确了钢管复合桩制造、施工过程中的

的质量检查与验收项目，并从钢管制造、钢管防腐涂装、钢管复合桩施工、成桩

检验四个方面进行规定。

三、标准框架和内容的确定

1编制原则

1.1规范性原则

标准按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和

起草规则》的要求和规定编写，遵循“相关性、一致性、准确性、透明性、真实

性”的基本原则，保证标准的编写质量。标准符合《地方标准管理办法》的相关

要求，标准编写过程中参考了JTG3363-2019《公路桥涵地基与基础设计规范》、

JTG/T3650-2020《公路桥涵施工技术规范》、JTS167-2018码头结构设计规

-4-

范和JTS215-2018码头结构施工规范等标准。本标准条文力求做到清晰明确，

无模棱两可、含糊其辞或易于产生歧义的表达。

1.2适用性原则

《钢管复合桩技术规程》定位为广东省地方标准，是指导钢管复合桩设计，

钢管制造、存放与运输、钢管复合桩的施工、质量检查与验收的基础性技术文件。

2主要内容

章节标题主要技术内容及说明

1范围说明本文件的主要内容和适用范围。

2规范性引用文件列出了本标准的引用文件。

3术语和定义、符号对标准中采用的术语和定义、符号进行表述。

总结了钢管复合桩的设计、钢管制造、存放与运输、

4总体要求

钢管复合桩施工、质量与验收进行总体性的要求。

5设计提出了钢管复合桩结构设计、防腐蚀设计方法。

规定了钢管的制作、焊接、涂装、存放与运输技术

6钢管制造、存放与运输

要求。

总结了钢管复合桩的施工工序，对钢管沉入施工、

7钢管复合桩施工

钻孔施工和钢筋混凝土施工技术进行规定。

8质量检查与验收提出了钢管复合桩的质量检查与验收标准。

3编制依据

3.1法律法规

——《中华人民共和国标准化法》；

——《地方标准管理办法》；

-5-

——《广东省交通运输标准化管理办法》；

——《广东省标准化条例》。

3.2相关标准

《钢管复合桩技术规程》在内容上主要参考以下文件：

GB/T985.1-2008气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口

GB/T985.2-2008埋弧焊的推荐坡口

GB/T1768-2006色漆和清漆耐磨性的测定旋转橡胶砂轮法

GB/T3854-2017增强塑料巴柯尔硬度试验方法

GB/T5210-2006色漆和清漆拉开法附着力试验

GB/T16471-2008运输包装件尺寸与质量界限

GB/T18593-2010熔融结合环氧粉末涂料的防腐蚀涂装

GB/T31361-2015无溶剂环氧液体涂料的防腐蚀涂装

GB/T39636-2020钢制管道熔结环氧粉末外涂层技术规范

GB50010-2010混凝土结构设计规范（2015修订版）

GB50205-2020钢结构工程施工质量验收标准

GB50755-2012钢结构工程施工规范

JGJ106-2014建筑基桩检测技术规范

JGJ138-2016组合结构设计规范

JTG3363-2019公路桥涵地基与基础设计规范

JTGB02-2013公路工程抗震规范

JTG/T2231-01-2020公路桥梁抗震设计规范

JTG/T3310-2019公路工程混凝土结构耐久性设计规范

JTG/T3512-2020公路工程基桩检测技术规程

JTG/T3650-2020公路桥涵施工技术规范

JTS152-2012水运工程钢结构设计规范

JTS167-2018码头结构设计规范

JTS215-2018码头结构施工规范

JTS/T209-2020水运工程结构防腐蚀施工规范

SY/T4113.1-2018管道防腐层性能试验方法第1部分：耐划伤测试

-6-

SY/T4113.7-2020管道防腐层性能试验方法第7部分：厚度测试

四、标准有何先进性和特色性

1、从桩身结构和桩基础两个角度对钢管复合桩进行设计，融合了桥梁、建

筑设计方法，构建了钢管复合桩设计体系。

2、考虑了剪力环、防腐涂层、泥皮对钢管复合桩变形的影响，并对剪力环

间距做出了规定。

3、在既有规范的基础上新增了增强纤维复合涂层、包覆有机复合层的防腐

蚀措施。

4、结合钢管复合桩施工工艺，对钢管制造、防腐涂层施工、钢管沉入施工、

钻孔和钢筋及混凝土施工技术进行规定，并提出了施工质量检查与验收要求。

五、规程调研、研讨、征求意见及审查会专家审定情况

1调研与稿件研讨情况

2018年6月-2019年5月，港珠澳大桥管理局委托中铁大桥勘测设计院集团

有限公司等单位开展了《钢管复合桩设计及施工技术规程研究》相关工作，在项

目研究过程中，通过调研当时国内外相关标准，并结合港珠澳大桥钢管复合桩设

计及施工的经验，形成《钢管复合桩设计及施工规程》（初稿）。

2立项情况

2021年6月-2021年8月，港珠澳大桥管理局和浙江大学基于《钢管复合桩

设计及施工规程》（初稿）已有成果，申请广东省地方标准编制，共同组建了标

准编制工作小组，开展标准制定的立项申请，正式完成立项。

3征求意见处理情况

2021年10月-2022年5月，标准编制人员根据广东省地方标准编写要求，

编制了标准编写工作大纲和修改完善《钢管复合桩设计及施工规程》（初稿），为

标准工作大纲和初稿审查会的召开奠定了基础。

2022年6月15日，召开《钢管复合桩设计及施工规程》工作大纲和初稿评

审会，根据会议专家意见，修改完善，形成了《钢管复合桩设计及施工规程》初

-7-

稿完善版。

2022年12月22日，分别向交通运输系统有代表性的单位（2家业主单位、

5家设计科研单位、5家施工单位和2个高校）发函，对省地方标准《钢管复合

桩设计及施工规程》（初稿）征求意见，征求意见时间为两周。截止2023年1

月11日，收到单位意见反馈9份，共58条意见。根据征求意见对文稿的语言表

述、格式等进行了修改完善，形成了《钢管复合桩设计及施工规程》征求意见稿。

2023年4月13日，分别向交通运输系统有代表性的单位（13个单位和3

个高校）发函，对省地方标准《钢管复合桩设计及施工规程》（征求意见稿）征

求意见，征求意见时间为一个月。截止2023年5月15日，收到单位意见反馈

23份，共161条意见。根据征求意见对文稿部分条款的表达方式、公式系数的

取值方法等进行了修改完善，形成了《钢管复合桩设计及施工规程》送审稿。

4标准送审稿审查情况

2023年7月27日，召开《钢管复合桩设计及施工规程》（送审稿）技术审

查会，会议邀请7位专家组成的专家组，对标准进行了逐条讨论和审议。专家组

一致通过《钢管复合桩设计及施工规程》（送审稿）的技术审查，要求标准起草

单位按专家组的意见修改完善后形成报批稿。根据专家组意见，对《钢管复合桩

设计及施工规程》（送审稿）内容做出如下修改：①修改标准名称为《钢管复合

桩技术规程》；②调整了规程内容的表述逻辑；③完善了表格和图片的表达方式；

④核对并调整了文本格式。修改后经各位专家反馈通过后，形成了《钢管复合桩

技术规程》（总校稿）。

5标准总校稿审查情况

2023年11月3日，召开《钢管复合桩技术规程》（总校稿）总校会，会议

邀请了3位特邀专家、广东省交通运输标准化技术委员会公路工程分技术委员会

代表、参编单位代表，对总校稿进行了逐条审查。专家组一致同意《钢管复合桩

技术规程》（总校稿）通过审查。根据专家组意见，对《钢管复合桩设计及施工

规程》（总校稿）进行了下列调整：①完善了规程中部分符号和释义的表达方式；

②修改了部分条款的表述方式。修改后经专家组反馈无问题后，形成了《钢管复

合桩技术规程》（报批稿）。

-8-

6标准中技术指标的确定依据

（1）术语和定义、符号

本标准所采用的术语和定义主要依据港珠澳大桥等工程钢管复合桩相关实

践成果归纳，提出了钢管复合桩、泥皮、剪力环等术语和定义。

（2）设计

钢管复合桩结构设计方法主要引用JTG3362《公路钢筋混凝土及预应力混

凝土桥涵设计规范》和JTG3363《公路桥涵地基与基础设计规范》，并在一定

程度上借鉴引用JGJ138《组合结构设计规范》对组合截面的设计方法。

耐腐蚀设计主要引用JTS153《水运工程结构耐久性设计标准》和JTG/T

3310《公路工程混凝土结构耐久性设计规范》，分别对钢和混凝土进行耐腐蚀

设计。

（3）钢管制造、存放与运输

钢管的制造、存放与运输主要参考JTS215《码头结构施工规范》，在此基

础上，依据港珠澳大桥等实际工程经验对制作、焊接、涂装等内容进行了细化。

（4）钢管复合桩施工

钢管复合桩的施工主要参考JTG/T3650《公路桥涵施工技术规范》，对钢

管沉入施工、钻孔施工、钢筋混凝土施工的主要技术要求进行了补充。

（5）质量检查与验收

质量检查与验收项目包括钢管制造、钢管涂装、沉入施工、钻孔与钢筋混凝

土施工及成桩检验，其中钢管制造、沉入施工、钻孔与钢筋混凝土施工主要参考

JTG/T3650《公路桥涵施工技术规范》、GB50164《混凝土质量控制标准》、

GB55006《钢结构通用规范》、JTGF80/1《公路工程质量检验评定标准第一册

土建工程》，钢管涂装主要借鉴JTS153《水运工程结构耐久性设计标准》，成

桩检验主要引用JTG/T3512《公路工程基桩检测技术规程》。

六、标准的主要内容说明

1范围（对应规程第1章）

1.1本文件规定了钢管复合桩的设计，钢管制造、存放与运输，钢管复合桩的

施工，质量检查与验收等技术要求。

-9-

本文件适用于跨海桥梁工程的钢管复合桩。其它环境桥梁工程、海港工程可

参考使用。（对应规程的范围）

（说明：钢管复合桩在我国桥梁工程中的应用逐渐增多，但关于钢管复合桩

的设计与施工技术标准规范体系并不完整，现有相关设计与施工标准仅对基础与

土体间的作用进行规定，而对于桩身结构的设计与施工，可参考的文件较少。因

此，本文件主要基于相关标准及港珠澳大桥大直径钢管复合桩的实践经验编制而

成，适用于跨海桥梁、海港工程等对桩基础性能要求较高的桥梁工程。）

2术语和定义、符号（对应规程第3章）

2.1钢管复合桩steeltubularcompositepile

全部或部分桩长范围由钢管与钢管中的钢筋混凝土通过抗剪连接形成的复

合桩体。（对应规程3.1.1）

（说明：按钢管长度区分，常用钢管复合桩可划分为两种形式，即钢管长度

覆盖全部桩长范围和钢管长度覆盖部分桩长，第二种形式构造如图1所示。钢管

与混凝土复合部分通过剪力环等抗剪连接共同抵抗剪力，具有较好的整体性，故

钢管复合桩定义对其钢管长度范围、连接形式及作用进行了全面描述。）

图1钢管复合桩构造图

2.2泥皮mudskin

由于采用泥浆护壁成孔施工工艺，最终附着在钢管内壁的泥浆形成的一种软

弱薄层体。（对应规程3.1.2）

（说明：钢管复合桩钻孔及灌注施工时，常采用泥浆护壁成孔工艺，这导致

钢管内壁附着了一层泥浆，形成了泥皮。经过相关试验发现，泥皮对钢管（焊有

剪力环）与混凝土的粘结作用具有一定的弱化影响，因此本标准对“泥皮”进行了

-10-

定义，并提出相应的设计计算规定，进一步优化钢管复合桩设计方法。）

2.3剪力环shearring

焊接于钢管管壁的环形抗剪结构，用于增强钢管与混凝土间的粘结，抵抗两

者之间的相对滑移，保证钢管与混凝土的共同受力。（对应规程3.1.3）

（说明：剪力环可以提高钢管与混凝土之间的粘结能力，使桩体更好的协同

作用。因此本标准对“剪力环”进行了定义，并按照实际工程经验，提出了相应的

设计计算规定，进一步优化钢管复合桩设计方法。）

3总体要求（对应规程第4章）

3.1钢管复合桩应按照承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。（对应

规程4.3）

（说明：钢管复合桩承载能力极限状态包括基础的水平、竖向最大承载能力

验算、整体失稳验算和桩身结构的承载力计算，以及钢管沉入前的稳定性验算；

正常使用极限状态包括桩基础的沉降和水平位移、桩身结构的混凝土裂缝验算。）

3.2钢管复合桩施工前应根据地质条件、施工条件、施工工艺、安全和质量保

证措施、环保要求等编制专项施工方案，对于复杂环境条件的钢管复合桩、桩径

超过2.5m或桩长超过90m的钢管复合桩，宜开展专项论证。（对应规程4.5）

（说明：专项施工方案的编制需满足施工组织设计中质量、安全、进度、成

本、环保及文明施工的要求，并考虑施工方法的比选、施工工艺流程、风险识别

及对策等因素及要求，与相关的分部、分项工程专项施工方案等协调一致。对于

超大直径、超长的钢管复合桩，更需开展专项论证。JTG3650中规定直径大于

等于2.5m的桩为超大直径桩，桩长大于等于90m的桩为超长桩。）

3.3钢管复合桩应用于跨海大桥、特大桥工程时，设计与施工阶段应采用静载

试验确定单桩承载力。（对应规程4.7）

（说明：为确保桩基承载力满足安全要求，设计与施工阶段应通过静载试验

可确定单桩水平承载力、竖向抗压极限承载力及竖向抗拔承载力；通常，实际施

工阶段采用高应变法（又称大应变法）测得钢桩单桩竖向抗压极限承载力，桩端

土阻力与桩侧土阻力分布，同时也可监测桩身结构完整性，监测桩身应力与锤击

能量传递比，为选择沉桩工艺参数提供依据。）

-11-

4设计（对应规程第5章）

4.1通用要求（对应规程5.1）

4.1.1钢管复合桩基础设计应符合JTG3363的规定。（对应规程5.1.1）

4.1.2桩身结构设计应符合JTG3362、JTGD64的规定，复合段设计宜符合JGJ138

的规定。（对应规程5.1.2）

4.1.3钢管复合桩基础抗震设计应符合JTGB02和JTG/T2231-01的规定。（对应规

程5.1.3）

4.1.4钢管复合桩钢管沉入过程中应进行钢管稳定性验算。（对应规程5.1.4）

4.1.5钢管复合桩应进行抗裂验算。（对应规程5.1.5）

（说明：钢管复合桩设计从桩基础和桩身结构两个角度出发，桩基础设计考

虑土体与桩的摩擦和支撑作用，对单桩轴向受压承载力特征值进行计算，同时考

虑地基的抗震；桩身结构从结构构件设计角度出发，对复合构件一般情况和地震

情况下的截面承载力计算，并对未沉入的钢管进行稳定性验算，混凝土桩段进行

抗裂验算。）

4.2构造（对应规程5.2）

4.2.1钢管复合桩复合段钢管厚度设计应考虑套箍系数。套箍系数θ宜取0.5～2.0，

套箍系数θ按（1）式计算：

fA

aa

…………（1）

fcAc

式中：

2

Aa——钢管的横截面面积，单位为平方毫米（mm）；

2

Ac——钢管内的核心混凝土横截面面积，单位为平方毫米（mm）；

fa——钢管的抗压强度设计值，单位为兆帕（MPa）；

fc——钢管内的核心混凝土的抗压强度设计值，单位为兆帕（MPa）。（对

应规程5.2.3）。

（说明：考虑钢管与钢管内部混凝土之间的协调变形，引入《组合结构设计

规范》（JGJ138-2016）中的套箍系数θ这一概念，对桥梁中钢管复合桩的材料选

择进行合理约束，避免材料浪费。）

4.2.2钢管复合桩的钢管管壁设置剪力环时应符合下列规定：

-12-

a)剪力环截面形式宜为矩形，截面设计宽度与厚度之比可取2:1；

b)剪力环的设计间距应符合表1的规定；

c)剪力环距离桩顶大于5D时，应通过精细分析计算确定剪力环布置范围

及间距；

d)深入承台部分的钢管，应在钢管端内外壁设置剪力环，且不少于两道，

并视情况加密布置，剪力环布置图见图1。（对应规程5.2.6）

（说明：实际施工过程中，钢管内壁通常附着泥皮，并且为保护钢管内壁不

受腐蚀，还会对钢管内壁涂刷防腐材料，这使得钢管与混凝土之间粘结性能受到

影响，为改善此情况，按已有试验研究与规定合理设置剪力环，如图2所示。泥

皮及防腐涂层如图3、4所示。按照实际工程经验，剪力环设计宽度与厚度之比

取2:1时便于施工，且能较好的连接钢管与混凝土，增加二者的粘结能力；剪力

环布置时，根据受力分析，对力的作用较大处采取适当的措施，并进行加密。）

表1剪力环间距布置原则

布置起点与桩顶距离S剪力环间距Ls

S≤2D3b≤Ls≤0.5D

2D＜S≤5D0.5D＜Ls≤D

注：b为剪力环宽度。

N1

D1

0N2

.2

5

≤

D

N3

3

2

D4

≤

S

D

≤

5

D

≤

D

5

≤

D

≤

S5

＜

D

2

D

≤

a)剪力环立面布置b)剪力环及钢筋构造

标引序号说明：

1——桩顶；2——内壁剪力环；3——外壁剪力环；4——承台底；5——吊环；D——钢

管外直径；S——布置点与桩顶距离；N1-钢管桩；N2-内壁剪力环；N3-外壁剪力环。

图2剪力环布置图

-13-

图3钢管内壁泥皮图4钢管内侧SLF防腐涂层

4.3计算（对应规程5.3）

4.3.1钢管复合桩进行结构和内力计算时，桩身截面刚度可按下列公式计算：

EA=γaEaAa+γcEcAc…………（3）

EI=ψaEaIa+ψcEcIc…………（4）

GA=GaAa+GcAc…………（5）

式中：

EA——钢管复合桩复合段的轴向抗压刚度，单位为牛（N）；

EI——钢管复合桩复合段的抗弯刚度，单位为牛·平方毫米（N·mm2）；

GA——钢管复合桩复合段的抗剪刚度，单位为牛（N）；

2

Ea——钢管的弹性模量，单位为牛每平方毫米（N/mm）；

2

Ec——混凝土的弹性模量，单位为牛每平方毫米（N/mm）；

2

Ga——钢管的剪切变形模量，单位为牛每平方毫米（N/mm）；

2

Gc——混凝土的剪切变形模量，单位为牛每平方毫米（N/mm）；

4

Ia——钢管的截面惯性矩，单位为毫米的四次方（mm）；

4

Ic——钢管内混凝土的截面惯性矩，单位为毫米的四次方（mm）；

γa、ψa——考虑腐蚀影响的钢管轴向抗压、抗弯刚度折减系数，可通过腐蚀

速率、刚度折减规律确定；

γc、ψc——考虑泥皮、防腐涂层、剪力环影响的混凝土轴向抗压、抗弯刚度

折减系数，应通过试验或参考同类型工程，经综合分析确定。（对

应规程5.3.1）

（说明：港珠澳大桥工程对钢管复合桩中泥皮、防腐涂层及剪力环的影响作用进

行了专项研究，对配置不同泥皮、防腐涂层和剪力环的试件进行了模型试验，如

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图5所示。根据该研究提出泥皮、防腐涂层、剪力环的不同配置情况对钢管复合

桩抗弯刚度的综合影响，本标准提出考虑泥皮、防腐涂层、剪力环影响的混凝土

轴向抗压、抗弯刚度折减系数，专项研究中的系数取值可参考使用（见表2）。

由于专项研究具有特定性和偶然性，无法代表已建或在建的所有工程，未来实际

工程在进行钢管复合桩设计时，应通过试验或参考同类型工程，经综合分析确定。

同时，该研究还提出钢管自身的腐蚀对钢管复合桩轴压刚度也存在不利影响，因

此，根据专项研究内容与《考虑腐蚀影响的圆钢管性能退化研究》一文，本标准

提出考虑腐蚀影响的钢管轴向抗压、抗弯刚度折减系数，该系数可通过腐蚀速率、

刚度折减规律确定，取值方法可参考表3。）

图5探究泥皮、防腐涂层和剪力环对钢管复合桩

工作性能影响的模型试验加载系统

表2考虑泥皮、防腐涂层、剪力环影响的混凝土轴向抗压、抗弯刚度折减系数取值

泥皮、防腐涂层、剪力环配置情况γcψc

有泥皮，不设置防腐涂层和剪力环0.850.85

有泥皮并同时设置防腐涂层和剪力环1.01.0

无泥皮，无防腐涂层，无剪力环1.01.0

表3考虑腐蚀影响的钢管轴向抗压、抗弯刚度折减系数取值（按使用期限100年）

钢材及环境类型γaψa

普通钢、非海水或易腐蚀环境0.80.8

普通钢、海水或易腐蚀环境0.70.7

不锈钢、海水或易腐蚀环境0.850.85

4.4耐久性设计（对应规程5.4）

4.4.1在复杂的施工条件和苛刻的服役环境下，大气区、浪溅区及水位变动区宜

在重防腐涂层外侧外覆增强纤维复合涂层或包覆有机复合层；（对应规程5.4.2

b））。

（说明：海洋环境是极为苛刻的强腐蚀环境，各种钢结构设施如未采用有效

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可靠的耐久性防护措施，会造成重大经济损失，甚至引起安全事故。海上钢管桩

服役环境包括大气区、浪溅区、水位变动区、海水区、海泥区等。其中浪溅区、

水位变动区由于其所处环境有强紫外线照射、含氧充足、海水干湿交替、海水和

泥沙冲蚀等多种力学-化学-磨损多重耦合因子，成为条件最为苛刻的海洋腐蚀环

境，腐蚀速率是陆地普通环境的3～5倍。对钢管桩，大气区、浪溅区及水位变

动区通常采用防腐蚀措施有：重防腐有机涂层或锌-铝合金热喷涂层附加封闭涂

层等。采用重防腐涂层，如无溶剂或高固含环氧液体涂料，设计使用寿命达10～

25年；环氧粉末涂层设计使用寿命可达30年以上，防腐措施具有较高性价比，

但在多重复杂的海上施工环境下，施工船只停靠、抛锚、夹桩施工及在拆卸钢底

模板过程中，常常导致承台以下处于大气区、浪溅区、水位变动区范围重防腐涂

层的擦伤和破损；同时由于海水、泥沙、空气多相流体作用也将造成钢管防腐涂

层冲刷磨损和气蚀磨损。物理磨损和机械损伤将使浪溅区、水位变动区钢管防腐

涂层提前失效，而阴极保护手段只对电化学腐蚀有效，对机械磨损、冲刷无效，

从而影响钢管桩服役年限内的安全预留腐蚀厚度，以及设施长期承载的可靠性、

安全性，并且修复难度极大。包覆有机复合层保护技术目前使用较多为矿脂包覆

技术，由于与钢管桩抱箍力或附着力较低，在锤击或振动沉桩时易发生位移，故

一般需要海上现场施工，施工难度及造价大，并且内部腐蚀状况不易检测。对于

钢管桩大气区、飞溅区、水位变动区、泥面冲刷区部位，在保持原重防腐涂层设

计不变的基础上，原防腐涂层上在工厂防腐涂装线上再热熔包覆新型纤维增强复

合材料防护层，高强度高韧性复合材料防护层赋予钢管桩多重复合涂层体系防弹

衣般的防护效果，在服役过程中既能抵抗平行于钢管桩方向的轴向负载，也可以

承受来自外界产生的剪切应力的损伤，以及海水和泥沙产生的冲刷磨损和空泡腐

蚀等。）

4.4.2b)近岸及浅海工程等易腐蚀海域环境的钢管外壁宜采用环氧粉末涂层等重

防腐材料，防腐涂层的性能指标应符合GB/T18593、GB/T39636的规定，钢管

内壁防腐可采用无溶剂环氧液体涂料，其性能指标应符合GB/T31361的规定。

（对应规程5.4.6b））。

(说明：依据质量、安全、进度、成本、环保及文明施工等要求的对比，采

用重防腐涂层（如无溶剂或高固含环氧液体涂料）或热喷涂层附加封闭涂层，设

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计使用寿命一般为10~25年；环氧粉末涂层使用寿命可达30年以上，该防腐技

术目前具有较高先进性、成熟性以及较优的性价比，在已建成的杭州湾跨海大桥、

东海大桥、金塘大桥、宁波象山港公路大桥、苏通长江大桥、港珠澳大桥等，以

及已开工建设的深中通道、杭州湾高铁大桥、六横大桥、黄茅海大桥等采用多层

环氧粉末涂层技术，防腐涂层的性能指标均满足GB/T18593-2010、GB/T

39636-2020的规定，技术具有较高的先进性和施工质量可控性、一致性。对于不

易腐蚀淡水河域环境的钢管防腐蚀措施可按JTS153-2015按照合适的防腐蚀体

系进行设计。)

4.4.3重防腐涂层基础上外覆的增强纤维复合涂层，其性能指标应满足表9规定

的技术要求；（对应规程5.4.6c））

(说明：基于《钢质管道熔结环氧粉末外涂层技术规范》（GB/T39636-2020）、

《熔融结合环氧粉末涂料的防腐蚀涂装》（GB/T18593-2010）等标准规范，经过

生产实管论证和第三方试件评测，增强纤维复合防护涂层与加强级双层环氧粉末

涂层关键性能指标对比见表4。

表4纤维增强环氧粉末复合防护涂层与加强级双层环氧粉末涂层关键性能指标对比

性能抗冲击耐磨性耐划伤耐阴极与底层环氧粉抗弯曲涂层孔

强度/J/mg/μm剥离/mm末的粘结强度指标隙率/级

体系/MPa

加强级双层环

1.5º无

氧粉末重防腐≥15≤100≤500≤6—1～2

裂纹

涂层

增强纤维复合1.5º无

≥30≤30≤300≤3≥201～2

防护涂层裂纹

由表中可知：增强纤维复合涂层抗冲击强度较加强级双层环氧粉末重防腐涂

层提升100%，耐磨性提升70%，耐划伤提升40%，耐阴极剥离性能提升50%。

该防护涂层特别适用于钢管桩在飞溅区、潮差区、泥下冲刷区的服役环境，涂层

结构及厚度可控，抗冲击、抗划伤和耐磨损能力强，在苛刻服役海洋环境下服役

寿命长、全寿命周期维修维护频次低等特点。增强纤维复合涂层已在宁波舟山港

主通道（鱼山石化疏港公路）公路舟岱大桥工程、宁波杭州湾新区十一塘杭绍甬

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高速公路匝道成功示范应用，并在杭州湾高铁大桥、六横大桥、宁象铁路主体工

程上设计及应用。)

5钢管制造、存放与运输（对应规程第6章）

5.1通用要求（对应规程6.1）

5.1.1采用非水溶性材料的涂层施工应符合JTS/T209的规定，采用水溶性材料进

行涂层施工时应符合GB/T18593的规定。（对应规程6.1.2）

（说明：按照实际工程经验，钢管复合桩的防腐涂层常采用非水溶性材料，

JTS/T209中已充分规定了施工方法和检验指标。近年来，环氧粉末等水溶性材

料已应用于钢管复合桩的涂层防腐，非水溶性材料的施工方法及检验指标并不适

用，因此需参考GB/T18593的规定。）

5.1.2钢管运输应根据运输区域、运输距离、气象水文、现有设备等条件确定运

输方式，并符合下列规定：

a)出厂转运至码头时宜采用车辆运输，运输时应将车厢内的硬物清除干净，

车辆类型及装卸要求等应符合GB/T16471的规定；

b)水上运输时应根据码头条件、转运方式、运输航线等条件，选择船舶类

型，运输抵达桥址后，应协调好运输船和起重船的位置，并应在指定位置锚泊，

设置警示标识；

c)成品钢管需长距离运输时，钢管临时支撑、系固与绑扎的位置应采取防

护措施，避免出现表面损伤；

d)应对运输过程中设置的临时支撑及运输车辆或运输船进行受力验算，并

根据验算结果采取相应的补强措施；

e)运输过程中的钢管吊装，应根据吊装设备、吊装工艺、钢管长度等因素

进行吊点设置，并对钢管吊装过程进行结构受力验算，确保吊装安全；

f)钢管吊装应在适合安全作业的气象条件下进行，宜在能见度较好的白天实

施，夜间作业应配备照明设施。（6.5.2）

（说明：跨海桥梁工程施工时一般需多种运输方式转换。当钢管出厂后须采

用车辆陆运的方式运输至码头，再转为水上船舶运输。无论是陆路运输还是水上

运输，均应注意采取相应的固定措施和钢管防护措施，避免不必要的损坏影响结

构性能。运输过程中需考虑施工方法、气象条件等对钢管和运输安全的影响，因

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此需在开展运输前进行吊装验算及运输计划制定。）

6钢管复合桩施工（对应规程第7章）

5.1施工准备（对应规程7.2）

5.1.1施工前应根据现场条件和施工难易程度，识别安全风险源，制定应急措施，

编制安全专项方案。（对应规程7.2.2）

5.1.2钢管复合桩施工前应编制环境保护方案，施工过程中产生的泥浆等污染物

应妥善处理。（对应规程7.2.3）

5.1.3应根据水生生物习性制定施工方案。（对应规程7.2.4）

（说明：桥梁作为重要的建筑物，其体量大、施工工艺复杂，涉水施工过程

中，影响水域面积大，持续时间长。涉水施工如果不采取有效的安全措施、环境

保护措施，不仅会对施工安全及周边陆地环境造成严重影响，也可能对水环境及

生活在水中的水生生物造成诸多不利影响。所以在项目准备阶段，要求针对桥梁

涉水施工，提出有针对性的安全方案、环境保护方案。）

5.2钻孔施工（对应规程7.4）

5.2.1钻孔准备工作完成后，应对桩基和钻机的中心位置进行严格复核，同时对

钻机轨道的水平度进行测量。（对应规程7.4.1）

（说明：结合港珠澳大桥CB03段的施工经验，海港工程可选择装配式钻孔

平台技术，如图6所示。沉桩成功后，装配式钻孔平台可通过浮吊运至钢管桩顶

部位置，再通过钢抱箍使钻孔平台与钢管形成可靠安装，可有效减小钻机与桩基

中心的偏差，提高精确度。）

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图6装配式钻孔平台

5.2.2混凝土灌注施工前应清理钢管内壁上附着的泥浆，可采用钻头四周固定钢

刷清理。（对应规程7.4.4）

（说明：灌注施工后若不采取措施及时清理钢管内壁，附着在钢管内壁的泥

浆逐渐形成一定厚度的泥皮。经试验发现，存在泥皮的钢管复合桩试件，其钢管

与混凝土的粘结能力收到影响，轴压刚度、抗弯刚度、抗剪刚度均有所下降。因

此，实际施工时应清理钢管内壁，降低泥皮对钢管复合桩性能的不利影响。）

5.3钢筋混凝土施工（对应规程7.5）

5.2.1钢筋笼制作时，应在骨架外侧设置控制混凝土保护层厚度的垫块，垫块的

间距在竖向不应大于2m，在横向圆周不应少于4处，垫块位置应与剪力环等内

连接件错开。（对应规程7.5.1）

（说明：钢管内部的钢筋笼与混凝土可看作圆形钢筋混凝土芯柱，钢筋笼应

与钢管内壁预留足够的距离，该距离不仅应包含混凝土保护层厚度，还须考虑泥

皮、防腐涂层及剪力环的厚度；为确保垫块不会在混凝土浇筑期间滑落，控制保

护层厚度的垫块应与剪力环位置错开。钢筋笼过长时，应采取加密箍筋、设置均

匀吊环等方式，以防止其出现过大变形影响施工。）

5.2.2钢筋笼下放时，应避免垫块碰撞剪力环，精准把控垫块尺寸、焊接尺寸偏

差，严格控制钢筋笼吊装位置和下放速度。（对应规程