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T/CECS703-2020 单管塔钢桩基础技术规程及条文说明.pdf6.3.1采用液压沉桩时,应根据桩长、地质条件等选择合适的 高频液压打桩机的型号、桩锤的偏心力矩、最大激振力幅、工作 频率等。
6.3.2液压沉桩时,应配置与钢桩法兰匹配的沉桩头,沉桩头
后钢桩连接应安装弹簧垫片
居住建筑卫生间同层排水系统安装(2019版).pdf与钢桩连接应安装弹簧垫片。
6.3.3用于高频振动沉桩的螺栓不得用于单管塔的安装。
6.3.4对于采用高频液压沉桩的钢桩,沉桩完毕后应静置1d
,待土体强度恢复后再安装单
7.1.1钢桩工程应进行桩长、
7.1.1钢桩工程应进行桩长、桩径、桩身质量的检验 7.1.2对钢材等桩体原材料质量的检验项目和方法应符合现行 国家标准《钢结构工程施工质量验收标准》GB50205的有关 规定。
7.2.1钢桩应进行单桩承载力和桩身质量检验, 7.2.2钢桩的抗弯承载力和竖向承载力应采用静荷载试验方法 检测。检测数量不应小于同一条件下总桩数的1%,且不应少于 3根;当总桩数小于50根时,检测数量不应小于2根。 7.2.3当有本地区相近条件的对比验证资料时,可仅进行桩身 质量检验
7.2.1钢桩应进行单桩承载力和桩身质量检验
3根;当总桩数小于50根时,检测数量不应小于2根。 7.2.3当有本地区相近条件的对比验证资料时,可仅进行桩身 质量检验
7.3.1钢桩工程验收应包括下列资料:
1岩土工程勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计 变更单及材料代用通知单等; 经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变更单; 3 桩位测量放线图,包括工程桩位线复核签证单; 4 原材料的质量合格证书和质量鉴定书; 5 钢桩等半成品的产品合格证; 6 施工记录及隐蔽工程验收文件; 沉桩质量检查报告;
8 基坑开挖至设计标高的基桩工平面图及桩顶标高图; 其他必须提供的文件和记录。 7.3.2 钢桩工程的验收应按本规程附录B表B.0.1~表B.0.3 进行记录
8 基坑开挖至设计标高的基桩竣工平面图及桩顶标高图; 9 其他必须提供的文件和记录。 .3.2 钢桩工程的验收应按本规程附录B表B.0.1~表B.0 进行记录。
A1.0.1 钢材的强度设计值应按表A.0.1取值
钢材的强度设计值应按表A.0.
表 A. 0. 1 钢材的强度设计值(N/mm²
20钢(无缝钢管)的强度设计值同Q
A.0.2焊缝的强度设计值应按表A.0.2取亻
1.0.2焊缝的强度设计值应按表A.0.2取值。
表 A. 0. 2 焊缝的强度设计值(N/mm)
注:1 自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂,应保证其熔敷金属抗拉强度不低 于相应手工焊焊条的强度; 2 焊缝质量等级应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收标准》 GB50205的规定; 3 对接焊缝抗弯受压区强度设计值取F,抗弯受拉区强度设计值取FV; 4 构件钢材为20#钢(无缝钢管)的强度设计值与Q235钢相同
注:1 自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂,应保证其熔敷金属抗拉强度不 于相应手工焊焊条的强度; 2 焊缝质量等级应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收标 GB50205的规定; 对接焊缝抗弯受压区强度设计值取f,抗弯受拉区强度设计值取JW 4 构件钢材为20#钢(无缝钢管)的强度设计值与Q235钢相同
累栓连接的强度设计值应按表A
A.0.3螺栓连接的强度设计值(N/
注:1A级螺栓用于d<24mm和<10d或l≤150mm(按较小值)的螺栓;B级 螺栓用于d>24mm和l>10d或l>150mm(按较小值)的螺栓。d为公称 直径,1为螺杆公称长度。 2A级、B级螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度,C级螺栓孔的允许偏差和孔 壁表面粗糙度,均应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收标准》 GB50205的规定。 3有实验依据时,螺栓强度设计值可适当提高,但须按行业规程统一施行。
螺栓用于d>24mm和l>10d或l>150mm(按较小值)的螺栓。d为公称 直径,1为螺杆公称长度。 2A级、B级螺栓孔的精度和孔壁表面粗糙度,C级螺栓孔的允许偏差和孔 壁表面粗糙度,均应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收标准》 GB50205的规定。 3有实验依据时,螺栓强度设计值可适当提高,但须按行业规程统一施行。
附录B单管塔钢桩基础工程质量验收记录B.0.1单管塔钢桩基础工程验收应按表B.0.1进行记录表B.0.1单管塔钢桩基础工程验收记录表工程名称技术项目质量施工单位负责人检查员技术部门质量部门项目经理负责人负责人资料施工单位监理 (建设)序号项目份数自评情况单位验收情况1质量验收结果材料质量证明及复检报告质预制钢桩构件合格证量钢桩(成品)质量验收记录控2工程定位测量放线记录制资施工记录料钢桩施工质量验收记录桩位竣工平面图3质量事故调查处理文件验收结论:建设单位勘察单位设计单位监理单位施工单位(签章)(签章)(签章)(签章)(签章)年月日年月日日年月日年月日:24:
表B.0.2钢桩(成品)质量验收记
B.0.3钢桩施工质量验收应按表B.0.3进行记录表B.0.3钢桩施工质量验收记录表工程名称项目名称验收部位施工单位项目经理施工执行标准项目技术名称及编号负责人施工单位检查监理(建设)单位验收规定评定记录验收记录承载力设计要求主控项目桩顶标高(mm)±50般垂直度1%项目停锤标准设计要求专业工长施工班(施工员)组长施工单位检查评定结果项目专业质量检查员:年月日监理(建设)单位验收结论专业监理工程师:(建设单位项目专业技术负责人):年月日26:
1为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: 正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”; 3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的: 正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”; 4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用 “可”。 2条文中指明应按其他有关标准执行时的写法为:“应符 合的规定”或“应按·执行”
《钢结构设计标准》GB50017 (高结构设计标准》GB50135 《岩土工程勘察规范》GB50021 《钢结构工程施工质量验收标准》GB50205 (钢结构焊接规范》GB50661 (通信局(站)防雷与接地工程设计规范》GB50689 (碳素结构钢》GB/T700 (热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T709 (低合金高强度结构钢》GB/T1591 《建筑桩基技术规范》JGJ94
中国工程建设标准化协会标准
总则 (32) 2 术语和符号 (33) 2.1 术语 (33) 3 基本规定 (34) 4 设计 (35) 4. 1 般规定 (35) 4. 2 计算 (35) 4. 3 构造要求 (50) 制作 (52) 6 施工 (53) 6. 3 高频液压沉桩 (53) 验收 (54) 7. 2 检验 (54)
1.0.2刚性短桩应符合本规程第4.2.2条的规定。 1.0.3钢桩基础的设计与施工要实现安全适用、技术先进、经 济合理、确保质量、保护环境的目标,应综合考虑下列诸因素: 把握相关技术要点。 1地质条件。建设场地的工程地质和水文地质条件,包括 地层分布特征和土性、地下水赋存状态与水质等,是选择钢桩尺 寸、沉桩工艺、防腐处理等的关键因素。 2钢桩的制作、运输与现场施工。钢桩需根据现场条件与 运输条件,选择合适的桩长。 3施工技术条件与环境。钢桩规格与沉桩工艺的优选,在 综合考虑地质条件、承载力要求前提下,尚应考虑沉桩设备与技 术的既有条件,力求既先进文实际可行、质量可靠;沉桩过程产 生的噪声、振动、泥浆等对于环境的影响应作为选择沉桩工艺的 重要因素
2.1.1本规程中的单管塔钢桩基础,主要是指采用单根钢管作 为单管塔的刚性短桩基础,当钢管和地基土符合本规程第4.2.2 条规定时,可以认为钢桩在受上部弯矩作用后,绕旋转中心呈刚 性转动,即可以作为刚性短桩考虑。 钢桩可根据尺寸、加工条件等选用圆形或多边形截面,一般 以正十二边形、正十六边形为主
3.0.1根据单管塔的结构特点确定设计使用年限、结构安全等 级。正常维护条件是指钢桩外露部分防腐蚀层未损坏,桩周围土 本未流失,以及桩顶螺栓连接可靠。现行国家标准《工程结构可 靠性设计统一标准》GB50153规定,工程设计时应规定结构的 设计使用年限,单管塔钢桩基础设计必须符合上部结构设计使用 年限的规定。对有其他特殊要求的钢桩基础,可根据具体条件 确定。 3.0.2根据现行行业标准《建筑桩基技术规范》JG94,钢桩 基础应按两种承载能力极限状态设计。 3.0.3~3.0.5这几条明确了桩基设计内容,以及对应的作用效 应组合。 3.0.6、3.0.7单管塔的正常维护工作相当重要。对于单管塔而 言,钢桩的异常变形可以很容易通过周边地坪平整度情况体现, 山
根据现行行业标准《建筑基技不规池》JG94, 基础应按两种承载能力极限状态设计 3.0.3~3.0.5这几条明确了桩基设计内容,以及对应的作用效 应组合。 3.0.6、3.0.7单管塔的正常维护工作相当重要。对于单管塔而 言,钢桩的异常变形可以很容易通过周边地坪平整度情况体现: 因此需要加强基础周边土体情况
.1.1基础设计前应进行必要的岩土勘察,以判断是否适宜 用钢桩基础;同时为基础设计提供必要的设计参数。由于很多 管塔建设在道路两侧,而这些地方往往理有市政、通信管线 比增加物探要求,以免造成较大损失
随桩一起沉入下层土内,如遇硬土层则使沉桩困难,甚至继续锤 击导致桩体失稳,故应事先清障。对于选址要求不高的单管塔基 站,也可以另行选址,避开大块石或混凝土块。 4.1.3钢桩基础有着受力直接、施工方便的优点,但并不是所 有场地条件都适用;本条对于不适宜于采用钢桩基础的场地条件 作出了规定。
4.1.3钢桩基础有着受力直接、施工方便的优点,但并不是所 有场地条件都适用;本条对于不适宜于采用钢桩基础的场地条件 作出了规定。
4.1.3钢桩基础有着受力直接、施工方便的优点,但并不是所
4.2.1单管塔钢桩基础采用单桩形式,主要承受上部单管塔塔 身传递下来的竖向自重、水平剪力与弯矩,其中弯矩值远大于竖 向自重与水平剪力,因此与普通抗压、抗拔或者抵抗水平力的桩 基础差异很大。 桩基的抗弯承载力验算其实同时包括桩侧向土压力强度与桩 身位移验算,本条考虑到与后续条文对应,因此把两者单独列 出来。 考虑到实际工程中,等直径桩制作加工方便,应用更加厂 泛,本条示意图以及后续的计算公式中钢桩不同深度处直径均相 同。也可以根据实际需要采用上端直径较大,下端直径较小的不
等径钢桩,与土体结合更加紧密,同时上部较大直径有助于弥补 般表层土强度不够的不足。当采用不等径钢桩时,桩侧向土压 力强度验算可采用极值点和桩身底部相应的直径,桩基竖向承载 力验算、桩顶位移及桩身转角均可以偏安全地采用较小的端部直 径,桩身强度验算采用相应截面处直径。 4.2.2本规程中钢桩符合下式规定时,可以认为是刚性桩
表1 《港口工程桩基规程》中弹性长桩、中长桩和刚性桩划分标准
式中:m一 水平地基系数随深度增长的比例系数(kN/m): E、I一钢桩的弹性模量(N/m)和截面惯性矩(m4): b。一一考虑桩周围土空间受力的计算宽度(m)。 公式(2)中,用m法表示的T与本规程用C值法表示的 桩土形变系数入互为倒数关系,可以看出公式(1)与表1在形 式上是一致的;同时刚性桩长小于4.0/入,满足本规程公式(6) 的要求,即地基反力系数K随着深度之呈0.5次方的曲线增长。 2本规程在编制过程中,对不同地质条件下的若干通信基 站,分别采用公式(1)与表1进行计算比较,刚性桩临界长度 的差别在10%以内,主要还是由于m值与C值的取值差异引起 因此可以认为公式(1)可以作为判断是否为刚性桩的依据 3规程编制组采用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8个具有不同的H·入值的等直径钢桩在匀质软土中的 ABAQUS有限元模型,分别研究单调水平加载作用、单调弯矩 加载作用下,埋深H与桩土形变系数对有限元模型破坏机制、 水平土抗力分布、极限承载力的影响,结果发现在H=2.4/入时 简桩也基本保持了刚性转动的变位模式,验证了公式的合理性。 4规程编制组对一些通信工程进行试设计以及试验后发现 刚性桩的判别条件还可以适当放宽。由于没有大量实际工程与试 验数据的支撑,暂时还以公式(1)作为判断是否为刚性桩的 依据
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8个具有不同的H·入值的等直径钢桩在匀质软土中的 ABAQUS有限元模型,分别研究单调水平加载作用、单调弯矩 加载作用下,理埋深H与桩土形变系数对有限元模型破坏机制、 水平土抗力分布、极限承载力的影响,结果发现在H=2.4/入时 筒桩也基本保持了刚性转动的变位模式,验证了公式的合理性, 4规程编制组对一些通信工程进行试设计以及试验后发现 刚性桩的判别条件还可以适当放宽。由于没有大量实际工程与试 验数据的支撑,暂时还以公式(1)作为判断是否为刚性桩的 依据。 4.2.3单桩基础设计的关键点在于正确反映基础沿深度方向的 向土压力分布规律。 本规程中的钢桩基础,定义为刚性短桩,即可忽略钢桩本身 的变形,可以认为钢桩在受上部弯矩作用后,绕旋转中心呈刚性 转动。 本规程编制过程中,经过理论分析、有限元模拟、试验验证 以及工程实例,认为根据线弹性地基反力法中的C值法的1.5 次方曲线拟合得到的侧向土压力曲线能够较真实的反映圆筒单桩 受力后侧向土压力沿深度方向的分布规律。 1现有的理论方法 目前对于单桩基础的理论分析主要包括:①极限平衡法 ②弹性地基反力法,③弹塑性地基反力法,④p一y曲线法。 1)极限平衡法的本质就是通过假定极限状态下地基土反力 分布形式、竖向力分布模式、摩擦力分布模式建立水平力平衡、 竖向力平衡以及弯矩平衡方程,通过解方程来计算极限水平承载 力及抗弯承载力。极限平衡法中采用的水平土抗力力是主要研 究内容,其分布假设是根据刚性短桩受水平推力后桩侧土抗力的 试验数据归纳总结的,由于试验土材性、短桩尺寸和测点密度的 日目#
其中m法在我国应用最为广泛,C值法在我国公路部门应用 较多。 3)弹塑性地基反力法:随看弹性地基反力法研究的推进: 有学者针对刚性桩提出桩侧的土体同时考虑弹、塑性的受力状态 的简化计算方法,即根据荷载位移模型对应的应力状态;并提出 了“土抗力屈服条件”的概念,定义不同土质对应的极限土抗沿 深度变化的模型,以此发展出理想弹塑性地基反力法用于求解弯 剪作用下的刚性桩水平承载力。该方法需要通过计算机进行迭代 计算,相对于弹性地基反力法来讲,在实际工程设计中操作仍有 定复杂性。 4)力一y曲线法:规定在某深度之处,桩的横向位移y与单 位桩长土反力合力力之间存在非线性对应关系。力一曲线法目 前主要用于求解柔性长桩的水平承载力及大变形的非线性分析 中,用于刚性桩的计算并不多见。主要原因是柔性长桩相对于刚 性短桩在埋深范围内遇到的分层土离散性增大,因此在计算桩的 水平承载力及变形时,力一曲线法较线弹性地基反力法可以更 真实地反映柔性长桩桩周土在加载全过程的非线性反应。然而, 越来越多的工程实例表明,对于不同的土体条件、桩基结构和施 工方法以及荷载类型,力一曲线的形式各不相同,某一种特定 的力一y曲线模式很难准确预测桩基的所有性状。因此,针对某 特定项目,一方面仍需要单独进行现场试验获得力一y曲线, 另一方面要借助大型计算机进行大量计算,代价相当大。 2有限元模拟分析 规程编制组通过对风力发电塔基础的大圆筒桩一土结构进行 弹塑性分析,采用基于摩尔一库伦内切圆准则和直接约束的接触 算法的半空间三维实体模型对不同直径和不同埋深的大圆筒简基础 的抗弯性能做了深入研究。分析指出,在增加圆筒埋深的情况 下,可以增加离旋转中心较远处起主要抗弯作用的侧向土压力, 比增加筒径能更有效地提高大圆筒基础的抗弯承载力:在土体对
本规程中采用C值法,即采用地基反力系数K随着深度 呈0.5次方的曲线增长的分布规律,其假定地基反力模式为:
当<4.0/入时 K =Cz0.5 当z>4.0/入时K=C(4.0/a)0.5=const 将公式(2)、公式(6)带入公式(5)中
.+ 之1 Co21.5 + C8o≥0.5 Z1
由此可以看出,基于地基反力法中C值法的土压力分布曲 线是关于埋深的1.5次方函数,该假设曲线下简称为“1.5次 方曲线”。 根据上面的分析,可设土被动抗力分布曲线表达式为:
q=a21.5+b.20.5
式中:q一单位长度上的土被动抗力(kN/m); a、b—曲线系数,单位分别为kN/m².5、kN/ml.5。 根据基础整体弯矩剪力受力平衡条件,基础埋深处的剪力 值和弯矩值分别为:
式(9)代入上两式,整理得:
Qz a 2. 51 1. 5 a 6 Mz= .5 2.5+V.z+M 2. 5 X 3.
之=H时,Mz与Qz均为零,代入公式(12)、公式(13) 解得
埋深范围内无地下水。为反映单管塔所受荷载中弯矩和剪力的真实情况,根据计算得到的单管塔荷载数据,理论加载点高度应设在24.5m处。用于施加拉力的钢丝绳顶端设置在试验桩上部塔筒顶(标高十25.48m),钢丝绳底端设置在反力桩顶端(标高十0.48m);为了避免两桩之间土体相互影响,以及钢丝绳竖向分力不大于轴力设计值,两桩中心间距L最终确定为25.24m。试验分两个工况,工况一中1#作为试验桩、2#作为反力桩,工况二中试验桩反力桩功能对调,试件加载布置如图6所示。+25.48m+25,48m钢丝绳钢丝绳单管单管塔筒塔筒拉力拉力+0.48m+0.48m±0.00m加载点地面±0.00m加载点地面三合土地试验桩小钢桩反力桩基加固试验桩临时加固反力桩1#2#1 #2#25.24m25.24m(a)工况一(b)工况二图6试件加载示意2)桩身弯矩采用“C值法”、“弹性地基m法”对试验对象进行理论计算,与试验值进行对比,如图7、图8所示。可以看出,C值法求得桩身弯矩较m法更接近于试验值。3)桩顶位移作为刚性桩变形检验的重要指标,桩顶水平位移与桩体转角、转动中心埋深位置密切相关,这其中的关键在于地基反力系数如何准确地模拟真实土体情况。分别采用两种理论方法与试验.45
由于荷载效应采用标准组合,而土体被动土压力为极限承载力,取安全系数2.0,要求符合公式(19)和公式(20)的规定。qo/D≤β·Pro /2=β·[·2o· tan²(45°+号+2c· tan(45°+号)]/2(19)+2c· tan(45°+号)(20)式中:D一桩相应位置的实际直径(m);β一极限承载力修正系数,β1.8。直接采用朗金被动土压力作为土体强度判断准则偏于保守,目前工程上常采用计算桩径替代实际直径的方式。本规程编制组采用有限元计算,得到了不同单桩埋深的修正系数,见表4。表4不同单桩埋深H对应修正系数H (m)H<1010
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
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
。2.8单管塔钢桩基础的主要控制指标为桩顶位移,地基土 列系数C为关键参数。表5为我国公路交通行业建议的计算 礼桩水平承载力的取值
表5不同土类对应C值
4.2.9单管塔钢桩顶部的法兰不同于普通单管塔的基础
大开孔。螺栓强度及加劲板的计算均应符合现行国家标准《高算 结构设计标准》GB50135的相关规定
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 ECS236:2008,对径厚比作出限制,但是要比现行国家标 钢结构设计标准》GB50017规定值宽松。钢桩厚度采用不考 蚀裕量的有效厚度。
根长度钢桩能满足受力要求,也方便运输,因此不建议采用 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
钢桩内部填充一定高度的混凝土,对于提高桩身强度
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 垂直度的要求,在钢桩顶部应设置调节螺栓;待铁塔安装完 ,再用等级不低于C25的微膨胀细石混凝士包封
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
4.3.10管壁腐蚀裕量的选取,直接影响到钢桩基础的安全性与
3.10管壁腐蚀裕量的选取,直接影响到钢桩基础的安全性 济性。
120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DB62/T 25-3126-2016标准下载,确定预留2mm作为钢桩外表100年的腐蚀裕量 不考虑内侧腐蚀,
5.4.1钢桩制作偏差不仅要在制作过程控制,运到工地后
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 工前还应检查,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
5.1由于直缝焊接质量容易保证,同时单管塔制作时也多买
5.5.1由于直缝焊接质量容易保证,同时单管塔制作
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。
6.3.2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。 6.3.4由于高频液压沉桩方式,会使桩周围饱和砂土液化加速, 更饱和软黏土土体软化T/CAOE 20.6-2020 海岸带生态系统现状调查与评估技术导则 第6部分:海草床.pdf,因此建议沉桩后静置1d~2d,以待土 体强度恢复。
7.2.1~7.2.3国家现行标准《建筑地基基础工程施工质量验收 标准》GB50202、《建筑基桩检测技术规范》JGJ106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,都是一塔一桩,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。 没有本地区相近条件的对比验证资料时,根据现行行业标准 建筑基桩检测技术规范》JGJ106选取一定比例的钢桩,采用 静荷载试验方法对钢桩的抗弯承载力和抗压承载力进行检测。 对于有本地区相近条件的对比验证资料时,可以通过桩身质 量的检验与周围土体的定期检查来保证钢桩的抗弯承载力