通信单管塔钢桩基础技术规程

'目次1总则12术语与符号22.1术语22.2符号23基本规定44设计54.1一般规定54.2计算54.3构造要求95制作115.1一般规定115.2材料115.3下料115.4外形尺寸125.5焊接125.6防腐蚀135.7运输和堆放136施工136.1一般规定136.2锤击沉桩146.3静压沉桩146.4高频液压沉桩157验收157.1一般规定157.2检验157.3验收资料15附录A钢材及连接16附录B单管塔钢桩基础工程质量验收记录18本规程用词说明22引用标准名录23条文说明2437 Contents1GeneralProvisions12TermsandSymbols22.1Terms22.2Symbols23BasicRequirements44Design54.1GeneralRequirements54.2Calculation54.3Details95Manufacture115.1GeneralRequirements115.2Material115.3MaterialPreparation115.4FabricationTolerance125.5Welding125.6CorrisionControl135.7Transporation136Construction136.1GeneralRequirements136.2HammerPiling146.3StaticPressurePiling146.4HighFrequencyHydraulicPiling157Acceptance157.1GeneralRequirements157.2Inspection157.3DocumentsOfAcceptance15AppendixAMaterialsandConnections16AppendixBRecordsoftheQualityAcceptanceoftheSteelPileofMonopole18ExplainationofWordinginThisCode22ListofQuotedStandards23Addition:ExplanationofProvisions…………………………………………..…………………2437 1总则1.0.1为了在单管塔钢桩基础工程的设计、制作、施工中贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、保护环境，制定本规程。1.0.2本规程适用于符合刚性短桩条件的单管塔钢桩基础的设计、制作、施工及工程质量验收。1.0.3单管塔钢桩基础工程的设计应综合考虑工程地质和水文地质条件、钢桩的制作、运输、现场施工以及建成后的环境影响和维护问题。1.0.4设计、制作、施工及验收单管塔钢桩基础工程时，除遵照本规程的规定外，尚应符合现行国家标准及行业标准的规定。37 2术语与符号2.1术语2.1.1单管塔钢桩基础Steelpilefoundationofmonopole由单根大直径钢管构成的刚性短桩，作为单管塔的基础，其主体为圆形或多边形截面焊接钢管。2.2符号2.2.1作用和作用效应──按荷载效应标准组合计算的作用于地面处的竖向力；──按荷载效应标准组合计算的作用于地面处的弯矩；──按荷载效应标准组合计算的作用于地面处的水平剪力；──按荷载效应基本组合计算的离地面z处的弯矩；──按荷载效应基本组合计算的离地面z处的剪力──单位长度上的土被动抗力；──浅部土压力极值点对应的土压力；──桩底对应的土压力。2.2.2抗力和材料性能──土的黏聚力；──地基土比例系数；──钢桩弹性模量；──钢桩底部惯性矩；──土的液限指数；──钢桩侧第ｉ层土的极限侧阻力标准值；──钢桩竖向极限承载力标准值；37 ──钢桩总极限侧阻力；──钢桩竖向承载力特征值；──计算点以上土的重度；──土的内摩擦角。2.2.3几何参数──钢桩直径（当采用正多边形时取内接圆直径）；──钢桩的计算直径；──有效桩长；──主要影响深度；、、──主要影响深度内不同土层的厚度；──桩穿过的各分层土的厚度；──钢桩的厚度；──桩身周长；──离地面距离；──浅部土压力极值点离地面距离；──钢桩转角（弧度）。2.2.4计算系数──曲线系数；──曲线系数；──极限承载力修正系数；──桩土形变系数；──桩顶位移。37 3基本规定3.0.1单管塔钢桩基础的设计基准期为50年，正常维护条件下，设计使用年限为50年。钢桩基础的结构安全等级为二级，设计等级为丙级，有特殊要求时可根据使用要求及现行国家标准另行确定。3.0.2单管塔钢桩基础的设计使用年限不应小于单管塔的设计使用年限。3.0.3单管塔钢桩基础应按下列两类极限状态设计：1承载能力极限状态：桩基达到最大承载能力、整体失稳或发生不适于继续承载的变形；2正常使用极限状态：桩基达到单管塔正常使用所规定的变形限值或达到耐久性要求的某项限值。3.0.4单管塔钢桩基础应根据具体条件分别进行下列承载能力计算和稳定性验算：1应分别进行桩基的抗弯承载力计算和竖向承载力计算；2应对桩身强度进行计算；3对位于坡地、岸边的桩基应进行整体稳定性验算。3.0.5单管塔钢桩基础应计算其水平位移及转角。3.0.6单管塔钢桩基础设计中，验算桩基承载力及位移时，传至桩顶的作用效应应按正常使用极限状态下作用的标准组合；在计算桩身强度时，传至桩顶的作用效应应按承载力极限状态下作用的基本组合，采用相应的分项系数。3.0.7验算上部单管塔的横向变形时，应综合考虑钢桩基础的水平位移与转角。3.0.8　单管塔钢桩基础每经八级以上大风、六度以上地震或其他特殊情况后应检测上部单管塔垂直度和连接节点，当单管塔出现明显倾斜现象时应及时会同有关部门查明原因，并采取有效措施。3.0.9　在使用过程中第一年应每三个月观测单管塔钢桩基础周围地坪平整度，以后每年至少观测一次，当出现土体隆起、凹陷等不良现象时应及时会同有关部门查明原因，并及时采取有效措施。37 4设计4.1一般规定4.1.1单管塔钢桩基础设计前应进行岩土工程勘察，应在拟建塔位置进行原位勘探，并宜进行物探，探明钢桩施工位置下方有无管线、块石等障碍物。桩基的详细勘察应满足现行国家标准《岩土工程勘察规范》GB20021及行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94的要求。4.1.2当地表层遇有大块石、混凝土块等回填物时，应另行选址或在沉桩前进行触探并清除桩位上的障碍物。4.1.3在含有岩石层、碎石层、砾石层、湿陷性土层、中腐蚀性及以上地下水等地质条件下不宜采用钢桩基础。4.1.4单管塔钢桩基础选用的钢材宜采用Q235B或Q345B等常用钢材，材质应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700、现行国家标准《低合金高强度结构钢》GB/T1591的要求。4.1.5单管塔钢桩的钢材及连接强度设计值应按本规程附录A的表A.0.1～A.0.3采用。4.2计算4.2.1单管塔钢桩基础（图4.2.1）应进行桩基抗弯承载力、竖向承载力、桩顶位移及转角以及桩身强度的验算。图4.2.1单管塔钢桩基础示意图1-单管塔塔体；2-连接法兰；3-桩身；4-桩尖37 4.2.2适用条件单管塔钢桩应满足下式要求：　　　　　　　　　　　　　　(4.2.2）式中：---桩土形变系数，；---地基土比例系数()；---钢桩的计算直径；当时，；当时，；---钢桩直径；---钢桩弹性模量()；---钢桩底部惯性矩。4.2.3单管塔钢桩基础的受力简图以及土压力分布曲线如图4.2.3：图4.2.3受力简图及土压力分布曲线O’:刚性转动中心点；Z1:转动中心点至地面距离；Z0:浅部土压力极值点至地面距离；（4.2.3－1）（4.2.3－2）37 （4.2.3－3）式中：------单位长度上的土被动抗力（）；、------曲线系数，单位分别为、；------荷载效应标准组合下地面（z=0处）弯矩；------荷载效应标准组合下压力；------荷载效应标准组合下地面（z=0处）剪力；------有效桩长；------离地面距离。4.2.4桩基抗弯承载力应满足以下要求：浅部土压力极值点处：　　（4.2.4－1）桩底部：　　　（4.2.4－2）式中：---极限承载力修正系数，＝1.8；---计算点所在土层土的重度（）；、---土的黏聚力及内摩擦角；浅部土压力极值点离地面距离为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（4.2.4－3）对应的土压力为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（4.2.4－4）桩底对应的土压力为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（4.2.4－5）4.2.5桩基竖向承载力应满足以下要求：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(4.2.5－1）式中：37 ---钢桩竖向承载力特征值，按下式计算：(4.2.5－2）　　　　(4.2.5－3）式中　---桩侧第ｉ层土的极限侧阻力标准值()；---桩身周长；---桩周第i层土的厚度；4.2.6桩顶位移及转角应满足以下要求：1桩顶位移应满足以下要求：　　　　　　　　（4.2.6－1）2转角应满足以下要求：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(4.2.6－2）4.2.7桩身强度验算应满足以下要求：1离地面z处的剪力和弯矩按下列公式计算：(4.2.7－1)(4.2.7－2）2桩身强度应按照现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的相关规定进行计算。4.2.8地基土比例系数C值可按以下规定确定：1在土质相近地区大量使用钢桩时，宜通过水平静载试验确定；2当无水平静载试验资料时，可按表4.2.8取值。表4.2.8不同土类对应C值序号土类土的弹性模量Ee(MPa)C()1的流塑性粘性土，淤泥4000～70002的软塑性粘性土、粉砂、的粉土570001013000151600020190003201900037 的硬塑性粘性土、细砂、中砂、的粉土3022000402400050260004半干硬性粘性土、粗砂50260006028000803000010031000注：表中IL为土的液性指数，e为土的孔隙比。对于第2类土，取Ee=2E1-2；对于第3类土，取Ee=3E1-2；对于第4类土，取Ee=4E1-2。其中E1-2为土体压缩模量。3当桩侧面由几种土层组成时，应求得主要影响深度米范围内的C值作为计算值（图4.2.8）。当深度内存在两层不同土时：　　　　　　　　　　　　　　　　　　(4.2.8－1）当深度内存在三层不同土时：　　　　　　　　　　(4.2.8－2）图4.2.8不同土层C值计算示意图4.2.9桩顶法兰桩顶法兰应按照现行国家标准《高耸结构设计规范》GB50135的相关规定进行计算。4.3构造要求4.3.1钢桩所采用的筒体壁厚不应小于5mm，顶部法兰盘厚度不宜小于20mm。37 4.3.2钢桩的直径与有效厚度的比值宜满足：。4.3.3钢桩宜在工厂整根制作，不应在工地现场接桩。4.3.4钢桩的桩尖宜设置十字板，板厚不宜小于钢桩壁厚，当钢桩直径较大时亦可采用井字板等形式。4.3.5钢桩内部宜填充混凝土至钢桩顶面。钢桩顶部螺栓宜设置调节螺母，留有100mm左右的空隙供调节，并采取防拆卸措施。在上部单管塔安装完成后，法兰板间调节空隙应用等级不低于C25的微膨胀细石混凝土浇筑密实；塔脚宜外包高度不小于200mm的混凝土，外包高度应覆盖螺栓顶（图4.3.5）。图4.3.5后浇混凝土与预埋排水管1-后浇细石混凝土；2-钢管；3-预埋PVC排水管；4-内部填充混凝土；5-单桩；6-双螺母；7-调节螺母；4.3.6在地面处宜设置混凝土防水保护层，宽度不宜小于3倍钢桩顶部直径，厚度不宜小于100mm，配筋可采用Φ6@150。也可以采用钢筋混凝土预制板，分块制作后采用螺栓连接（图4.3.8）。（a）混凝土预制板平面图（b）混凝土预制板立面图图4.3.6混凝土保护层1-聚酯砂条勾缝；2-单桩；3-螺栓连接；4-混凝土保护层；5-单桩37 4.3.7单管塔钢桩必须进行防腐蚀处理，防腐蚀可采用以下措施：1外壁加覆防腐涂层或其它覆盖层；2增加管壁腐蚀裕量厚度；3水下采用阴极保护；4采用耐腐蚀钢种。4.3.8防腐蚀措施的选择应根据腐蚀环境、结构部位、施工可能性、维护方法等，经技术经济比较确定，并应符合下列规定：1桩身露出地面部分应采用涂层或金属喷涂层；2桩身埋入地下部分可采用涂层或金属喷涂层、阴极保护等措施；3不宜单独采用预留腐蚀裕量措施；4必要时可同时采用两种或两种以上措施，也可采取其它有效措施进行保护。4.3.9单管塔钢桩的管壁腐蚀裕量厚度宜取2mm。4.3.10桩顶处涂层的涂刷范围应伸入地面以下不小于1.5m，并不宜小于地下水位波动区的最大深度。4.3.11单管塔钢桩顶部应预设排水管。4.3.12单管塔钢桩可采用桩身作为防雷接地的竖直接地体，接地电阻应满足现行国家标准《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》GB50689的要求。5制作5.1一般规定5.1.1钢桩的制作单位应有完善的质量管理体系。5.1.2制作前应根据结构设计施工图编制生产加工详图，如详图设计需对原结构设计进行修改，应取得设计单位以及建设单位的同意，并签署设计更改文件。5.1.3所有生产工序均应按照施工技术标准进行质量控制，每道工序完成后，应进行检查。5.1.4验收前应自检合格，工程的质量应由验收人员通过工厂检查后共同确认。5.2材料5.2.1所有材料应符合现行国家标准和设计图纸的要求，应具有出厂质量合格证明书。5.2.2钢管桩选用钢板的尺寸、外形、重量及允许偏差应符合现行国家标准《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T709的规定。5.2.3钢材的表面不得有裂纹、折叠、结疤、夹渣和重皮；如钢板表面有锈蚀、麻点或划痕等缺陷时，其深度不能大于该钢材厚度负偏差值的1/2，且累计误差在负允许偏差内。5.3下料5.3.1钢材切割面或剪切面应无裂纹、夹渣、分层和大于1mm的缺棱，割纹深度不大于0.3mm，局部缺口深度不大于1.0mm，切割后应去除割渣和毛刺。37 5.3.2钢板切割的平面允许偏差应符合表5.3.2的规定。表5.3.2钢板切割的平面允许偏差（mm）序号项目允许偏差示意图1零件基本尺寸长度L±3.0宽度B±2.02圆环板直径D/100且不大于5.05.4外形尺寸5.4.1钢桩的外形尺寸允许偏差应符合表5.4.1的规定。表5.4.1　钢桩的外形尺寸允许偏差项目容许偏差（mm）外径桩端部±0.5%外径桩身±0.5%外径长度≥0矢高≤1‰桩长端部平整度≤2端部平面与桩身中心线的倾斜值≤5‰5.5焊接5.5.1钢桩的制作宜采用直缝焊接形式，纵缝宜采用埋弧自动焊焊接。5.5.2焊接质量应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205和《钢结构焊接规范》GB50661的规定。5.5.3钢桩任一截面内，宜采用一条纵向焊缝。如同一截面有两条纵向焊缝时，间距应大于300mm。5.5.4纵向对接焊缝可采用三级熔透焊缝，如有横向对接焊缝，应采用二级焊缝。5.5.5焊接前应将焊接坡口及附近20～30mm范围内的铁锈、油污、水气和杂物清除干净。37 5.6防腐蚀5.6.1钢桩防腐所用涂料的品种和质量均应满足设计要求。5.6.2　钢桩采用热浸锌防腐时，热浸镀锌前应进行酸洗除锈。除锈后钢材表面应露出金属色泽，不应有任何污渍、锈迹。酸洗后应除去金属表面的酸液。热浸锌后锌层厚度不得小于设计要求。设计未规定时，应满足对厚度不小于6㎜的构件锌层平均厚度不小于86,对于厚度小于6㎜构件锌层平均厚度不小于65。5.6.3　热浸锌的锌层应与基本金属结合牢固，经锤击试验，锌层不剥离，不凸起。热浸镀锌的锌层表面应具有实用性光滑，在连接处不允许有毛刺、满瘤和多余结块，并不得有过酸洗。对于少量露铁处，应加以修复。5.6.4钢桩采用涂层防腐时，涂刷前应根据涂料的性质和涂层厚度确定合适的施工工艺，涂刷应符合下列规定：1涂底前应将钢桩表面的铁锈、氧化层、油污、水汽和杂物清理干净；钢桩应采用喷丸、喷砂和酸洗等工艺除锈，除锈应符合有关标准的规定；2各层涂料的厚度和涂刷层数，应满足设计要求，必要时应采用测厚仪检查；各涂层应厚度均匀，并有足够的固化时间，各层涂刷的间隔时间应按产品说明书的要求或者通过试验确定；3涂层有破损时应及时修补，修补采用的涂料应与原涂层材料相同。5.6.5涂刷施工场地应具有干燥和良好的通风条件，并避免烈日暴晒；低温和阴雨条件下施工，应采取确保施工质量的措施；桩身表面潮湿时，不得进行涂层加工。5.6.6钢桩的运输和施工过程中应采取措施对涂层进行保护。5.7运输和堆放5.7.1钢桩的运输与堆放应符合下列规定：1堆放场地应平整、坚实、排水通畅；2桩的两端应有适当保护措施，钢桩应设保护圈；3搬运时应防止桩体撞击而造成桩端、桩体损坏或弯曲；4钢桩应按规格、材质分别堆放，堆放层数：Φ900mm的钢桩，不宜大于3层；Φ600mm的钢桩，不宜大于4层；Φ400mm的钢桩，不宜大于5层。支点设置应合理，钢桩的两侧应采用木楔塞住。6施工6.1一般规定6.1.1钢桩的施工应具备下列条件：37 1设计文件齐备；2构件齐备，质量合格，并有明细表、产品质量证明书；3施工组织设计或施工方案已经批准，必要的技术培训已经完成；4劳动组织齐全；5机具设备运行性能良好；6施工场地符合施工组织设计或施工方案的要求；7供电、道路及场地平整能满足需要并保证连续施工。6.1.2应根据地质条件及施工条件采用合理的沉桩方式。沉桩工艺应根据穿越土层、地下水位、施工设备、施工环境、施工经验、供应条件等，按安全适用、经济合理的原则选择。6.1.3在对振动与噪声敏感的地区，宜采用静力压桩或高频液压振动方式沉桩。6.1.4钢桩的施工质量控制应符合下列规定：1垂直度偏差不应大于0.5％；2标高偏差不应大于50mm；6.2锤击沉桩6.2.1沉桩前场地应平整，排水应畅通，并应满足打桩所需的地面承载力。6.2.2桩锤的选用应根据地质条件、单桩竖向承载力及现有施工条件等因素确定。6.2.3锤击沉桩时，桩打入时应符合下列规定：1锤与桩帽、桩帽与桩之间应加设硬木、麻袋、草垫等弹性衬垫；2桩锤、桩帽或送桩帽应和桩身在同一中心线上。6.2.4桩终止锤击应以控制桩端设计标高为主。6.2.5锤击沉桩时，当遇到贯入度剧变，桩身突然发生倾斜、位移或有严重回弹等情况时，应暂停打桩，并分析原因，采取相应措施。6.2.6施工现场应配备桩身垂直度观测仪器和观测人员，随时量测桩身的垂直度。6.3静压沉桩6.3.1采用静压沉桩时，场地地基承载力不应小于压桩机接地压强的1.2倍，且场地应平整。6.3.2静力压桩宜选择液压式和绳索式压桩工艺；宜根据单节桩的长度选用顶压式液压压桩机和抱压式液压压桩机。6.3.3最大压桩力不得小于设计的单桩竖向极限承载力标准值的1.3倍，必要时可由现场试验确定。6.3.4静力压桩施工应将桩一次性连续压到底。6.3.5压桩过程中应测量桩身的垂直度。当桩身垂直度偏差大于1％的时，应找出原因并设法纠正；当桩尖进入较硬土层后，严禁用移动机架等方法强行纠偏。6.3.6出现下列情况之一时，应暂停压桩作业，并分析原因，采用相应措施：1压力表读数显示情况与勘察报告中的土层性质明显不符；2桩难以穿越具有软弱下卧层的硬夹层；3实际桩长与设计桩长相差较大；37 4出现异常响声;压桩机械工作状态出现异常；5夹持机构打滑；6压桩机下陷。6.4高频液压沉桩6.4.1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。6.4.2液压沉桩时，应配置与钢桩法兰匹配的沉桩头，沉桩头与钢桩连接应安装弹簧垫片。6.4.3用于高频振动沉桩的螺栓不得用于单管塔的安装。6.4.4对于采用高频液压沉桩的钢桩，沉桩完毕后应静置1-2天，待土体强度恢复后再安装单管塔。7验收7.1一般规定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国家现行有关标准的规定。7.2检验7.2.1钢桩应进行单桩承载力和桩身质量检验。7.2.2同一地区大量采用钢桩基础时，应采用静荷载试验方法对钢桩的抗弯承载力进行检测。对于相似地质条件的工程，检测数量不小于总桩数的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当有相似地质条件的对比验证资料时，可仅进行桩身质量检验。7.3验收资料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；2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；7沉桩质量检查报告；8基坑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。37 7.3.2钢桩工程的验收应按本规程附录B的表B.0.1～B.0.3进行记录。附录A钢材及连接附表A.0.1钢材的强度设计值（N/mm2）钢材抗拉、抗压和抗弯抗剪端面承压（刨平顶紧）牌号厚度或直径(mm)Q235钢215125320>16,205120Q345钢300175400>16,2951701．20#钢（无缝钢管）的强度设计值同Q235钢。附表A.0.2焊缝的强度设计值（N/mm2）焊接方法和焊条型号构件钢材对接焊缝角焊缝牌号厚度或直径(mm)抗压焊缝质量为下列等级时，抗拉抗剪抗拉、抗压和抗剪一级、二级三级自动焊、半自动焊和E43型焊条的手工焊Q235215215185125160>16,205205175120>40,200200170115自动焊、半自动焊和E50型焊条的手工焊Q345305305260175200>16,295295250170>40,290290245165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数值；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规范》GB50205的规定；3对接焊缝抗弯受压区强度设计值取，抗弯受拉区强度设计值取；4构件钢材为20#钢（无缝钢管）与Q235钢相同。37 附表A.0.3螺栓连接的强度设计值（N/mm2）螺栓的钢材牌号（或性能等级）和构件的钢材牌号普通螺栓承压型连接高强度螺栓C级螺栓A级、B级螺栓抗拉抗剪承压抗拉抗剪承压抗拉抗剪承压普通螺栓4.8级200170———————6.8级300240———————8.8级400300—400320————构件Q235钢——305——405——470Q345钢——385——510——590承压型连接高强度螺栓8.8级——————400250—10.9级——————500310—注:1A级螺栓用于d≤24mm和l≤10d或l≤150mm(按较小值)的螺栓；B级螺栓用于d>24mm或>10d或>150mm(按较小值)的螺栓。为公称直径，为螺杆公称长度；2A、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规范》GB50205的要求；3若有实验依据时，螺栓强度设计值可适当提高，但须按行业规程统一实行。37 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　施工单位　技术负责人　项目质量检查员　项目经理　技术部门负责人　质量部门负责人　序号项目资料份数施工单位自评情况监理（建设）单位验收情况1质量验收结果　　　2质量控制资料工程定位测量放线记录　　　材料质量证明及复检报告　　　施工试验报告　　　施工记录　　　隐蔽工程验收记录　　　预制构件合格证　　　桩基检测报告　　　桩位竣工平面图　　　3见证检验测试结果　　　4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　　　　　37 （签章）（签章）（签章）（签章）（签章）年月日年月日年月日年月日年月日B.0.2钢桩（成品）工程检验批质量验收记录按表B.0.2进行记录。表B.0.2钢桩（成品）工程质量验收记录表单位（子单位）工程名称分部（子分部）工程名称验收部位施工单位项目经理施工执行标准名称及编号项目技术负责人施工质量验收规范的规定施工单位检查评定记录监理（建设）单位验收记录主控项目1钢桩外径D或断面尺寸：桩端±0.5%D桩身±0.5%D2矢高H≥2.5TH<2.5T其中：[1]式中m-----水平地基系数随深度增长的比例系数()；E、I-----桩的弹性模量()和截面惯性矩()；b0-----考虑桩周围土空间受力的计算宽度()。上式中，用m法表示的与本规程用C法表示的桩土形变系数互为倒数关系，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，符合本节公式（6）的要求，即地基反力系数K随着深度呈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中发现，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侧向土压力分布规律。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应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：(a)极限平衡法、(b)弹性地基反力法、(c)弹塑性地基反力法、(d)p-y曲线法。(a)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p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不同，最终获得的土抗力假设也各有不同。37 图1.各类极限平衡法的桩侧极限土抗力假设由于计算过程较为简便,我国输电线路塔和单管通信塔基础验算抗倾覆地基承载力时曾使用的刚性短柱法就是采用极限平衡法的求解思路，如图2所示。但是此类方法用于高耸结构刚性桩的工程设计中存在不适应性，一方面是其主要用于受水平力为主的短桩基础，并未考虑较大倾覆弯矩荷载对刚体在空间转动的改变进而导致对土抗力分布曲线的影响；另一方面是该计算模型不能完全反映土抗力与桩体转动变形的对应关系。图2.刚性短柱法桩侧受力简图（属于极限平衡法）(b)弹性地基反力法假定基础（刚性桩或弹性桩）周围土为winkler离散线性弹簧，不考虑基础与土之间的粘着力和摩阻力，当基础受水平外力作用后，桩土协调变形，任意深度处所产生的桩侧土水平抗力仅与土的深度和桩的横向挠度有关，单位土抗力表示为式[3]：[1]式中：-----由土的性质决定的地基反力系数，与深度z有关；y-----桩的横向挠度n-----水平位移指数.当n=1时，根据地基反力系数的不同假设，线弹性地基反力法又可以分为常数法、37 “m”法、“c值”法、“k”法，如表2所示。表2弹性地基反力法分类地基反力分布方法图形线弹性地基反力法常数法m法c法k法其中m法在我国应用最为广泛,c法在我国公路部门应用较多。（c）弹塑性地基反力法：随着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，用在实际工程设计中操作仍有一定复杂性。（d）p-y曲线法：规定在某深度z处，桩的横向位移y与单位桩长土反力合力p之间存在非线性对应关系。p-y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。主要原因是由于柔性长桩相对于刚性短桩在埋深37 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，p-y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，p-y曲线的形式各不相同，某一种特定的p-y曲线模式很难准确预测桩基的所有性状。因此，针对某一特定项目，一方面仍需要单独进行现场试验获得p-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-土结构进行弹塑性分析，采用基于摩尔-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，由于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的提高大圆筒基础的抗弯承载力；在土体对圆筒基础的所有反力中，起主要抗弯作用的是侧向土压力，其次是外摩阻力，然后是筒底水平切向力和筒底反力，最后是内测摩阻力（如表3所示），因此圆筒基础的侧向土压力分布情况成为其抗弯性能研究的关键因素。表3各反力承担的弯矩及所占比例侧向土压力外侧摩阻力内侧摩阻力筒底水平切向力筒底反力极限弯矩承担弯矩519164880480193099460200所占比例86.24%8.11%0.80%3.21%1.65%100%通过有限元分析得到大圆筒受弯后基础外侧土压力的拟合分布，与极限平衡法做了对比，有限元分析得到的土压力分布曲线在埋深较浅处土压力发挥较充分，转动点以上呈抛物线分布，而转动点以下接近直线分布。图3有限元及极限平衡法得到的侧向土压力分布3基于C值法的1.5次方曲线侧向土压力拟合37 本规程采用基于线弹性地基反力法中的c值法的1.5次方曲线，推导刚性短桩的侧向土压力曲线。将圆筒基础看作刚性桩，在承受外荷载剪力和弯矩时，桩绕某一点做刚性转动如图4所示，在坐标系中，刚性桩侧向位移曲线可表达为：[1]式中：----深度z处桩的横向位移；----桩顶横向位移；----埋深；----转动中心到地面距离。桩身在横向作用下的内力与位移的计算方法采用文克勒弹性地基梁法，即：[2]式中：-----侧向土压力；-----地基反力系数表示单位面积土在弹性限度内产生单位变形所需加的力。图4基础刚性转动示意图本规程中采用C值法，即采用地基反力系数随着深度37 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：当时[1]当时[2]将式[2]、式[6]带入式[5]中，得到：[3]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：[4]式中：------单位长度上的土被动抗力（）、------曲线系数，单位分别为、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：[5][6]将式[9]代入上两式，整理得：[7][8]时与均为零，代入式[12]、式[13]求解得[9][10]4试验验证2015年6月，规程编制组在河北衡水对于软土中直径为0.9m～1.09m、埋深6.47m的钢管单桩进行弯剪作用下的单向单循环快速维持荷载试验，获得了桩身弯矩和桩顶位移随荷载的变化情况，并探讨了刚性短柱法对此类结构的适用性。1）、试验情况对两根单管塔钢桩基础分别进行单调加、卸试验，测试桩周土地基加固前后其水平承载性能。通过测量钢桩沿深度方向的应变情况，得到典型单管塔37 荷载作用下的桩身弯矩，用以衡量现有地基水平承载力验算方法的适用性；通过测量桩顶水平位移，得到典型单管塔荷载作用下桩的荷载-位移曲线，用以衡量现有地基变形计算方法的适用性以及地基加固效果。试验采用两根相同尺寸的钢管单桩，总桩长6.95m；埋入地面以下桩深6.47m；桩身带有一定锥度，桩顶直径1.09m；桩底直径0.9m；采用Q345B钢材，壁厚10mm；当其中一根桩作为试验桩时，另一根桩作为反力桩；钢管单桩如图5所示。图5钢管单桩示意图试验桩位于黏土层、粉土及粉质黏土组成的软土地基中，试验场地范围内地层情况稳定，桩基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+25.48m），钢丝绳底端设置在反力桩顶端（标高+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得大于轴力设计值，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。(a)工况一(b)工况二37 图6试件加载示意图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。(5)M=1051.4KNm；V=39.6KN(6)M=1240.2KNm；V=46.6KN图7工况一试验值与理论值对比(5)M=1232.9KNm；V=46.3KN(6)M=1421.7KNm；V=53.2KN图8工况二试验值与理论值对比可以看出，C值结构变位法求得桩身弯矩较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，这其中的核心影响因素就是反映地基刚度的地基反力系数如何高效、安全地模拟真实土体情况。分别采用两种理论方法与试验数据进行对比，如图9所示。总体上变化趋势和数值大小，C法较m法更接近于试验数据。37 (a)工况一（b）工况二图9桩顶位移试验值与理论值4）、理论分析结合试验结果表明，C值结构变位法计算桩身弯矩与桩顶位移时较弹性地基m法更接近试验值，且有安全余量。4.2.4土的破坏准则主要是以土的抗剪强度理论为根据而提出一定的应力组合，用于预示土体是否进入破坏状态。对于刚性圆筒状基础地基承载力的验算采用与有限元结果对比进行修正后的基于线性摩尔库仑准则的朗金土压力理论作为土的破坏准则。地基承载力验算即要求基础的侧向土压力极值小于相应埋深处的朗金被动土压力修正值。已知埋深H处出现土压力极值点，为求另一极值点所在深度，令：得：[16]则：[17][18]求得分别与对应深度处的修正朗金被动土压力比较，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，要求满足式[19]和式[20]。[19][20]式中：---桩相应位置的实际直径。---极限承载力修正系数，＝1.8；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37 表4。表4不同单桩埋深H对应修正系数H(m)H≤1010141.81.71.61.5考虑到一般单管塔钢桩的长度不大于10m，同时本规程中不考虑筒体摩阻力、筒底水平切向力和筒底反力对单桩抗弯的有利影响，为工程使用方便，统一取修正系数1.8。4.2.6根据式[8]和式[9]可以推导得到：[21][22]4.2.7由式[8]和式[9]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。4.2.937 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。37 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，采用静荷载试验方法对钢桩的抗弯承载力进行检测。对于有与本地区相近的对比验证资料时，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。规范性引用文件本规程为单管塔的钢桩基础规程，因此规范除了引用地基基础规范、桩基规范以外，还需要引用高耸结构、塔桅钢结构等相应规范。37'