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T/SSCE 0012—2026
钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩
组合立柱桩技术规程
Technical specification for composite solider
pile of concrete filled steel tube and
prestressed concrete pipe pile
(报批稿)
T/SSCE 0012—2026 发布 T/SSCE 0012—2026 实施
上海市土木工程学会 发布
上海市土木工程学会标准
钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩
组合立柱桩技术规程
Technical specification for composite solider pile
of concrete filled steel tube and prestressed
concrete pipe pile
主编单位:上海同人里岩土工程技术有限公司
上海山南勘测设计有限公司
上海建工四建集团有限公司批准部门:上海市土木工程学会
执行日期:2026 年 5 月 1 日
前言
根据上海市土木工程学会 2025 年 3 月 6 日组织的《钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩组合立柱桩技术规程》(以下简称本规程)启动暨大纲评审会的要求,本规程编制组通过广泛调查研究,参考了国内外的有关标准,并结合钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩组合立柱桩的应用实践,制定了本规程。
本规程的主要章节有:1.总则;2.术语和符号;3.基本规定;4.材料;5.设计;6.施工;7.质量检验。
本规程的某些内容涉及专利《基坑预制立柱桩》(专利号:ZL202321499690.0)、 《结构组件连接节点、结构组件、立柱、立柱桩》(专利号:ZL202320482451.8)、
《预制立柱桩的连接节点》(专利号:ZL202322190315.4)、《预制立柱与立柱桩的连接节点》(专利号:ZL202420236487.2)和《预制桩与预制立柱的连接节点》 (专利号:ZL202420852532.7)。使用者可依据《中华人民共和国专利法》的有关规定与专利权人上海同人里岩土工程技术有限公司联系处理。本学会对于相关专利的真实性、有效性和范围无任何立场,且不承担识别相关专利的责任。
本规程由上海市土木工程学会负责管理,上海同人里岩土工程技术有限公司负责技术内容的解释。执行过程中, 请各有关单位结合实际,不断总结经验,并将发现的问题、意见和建议函告上海同人里岩土工程技术有限公司[地址:上海市浦东新区民生路 1286 号 1417 室,邮编:200120,电子邮箱:2143083834@qq.com]。
主编单位:上海同人里岩土工程技术有限公司
上海山南勘测设计有限公司
上海建工四建集团有限公司参编单位:建发房地产集团有限公司
上海广联环境岩土工程股份有限公司
上海建工二建集团有限公司
上海建工五建集团有限公司
上海建瓴工程咨询有限公司
上海勘察设计研究院(集团)股份有限公司
上海申元岩土工程有限公司
上海市基础工程集团有限公司
上海市建工设计研究总院有限公司
上海市民防地基勘察院有限公司
上海怡滨置业有限公司
上海招鼎置业有限公司
上海中勘纬地岩土科技有限公司
同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司中国建筑第二工程局有限公司
中国建筑第三工程局有限公司
中建玖合发展集团有限公司
珠海华发集团有限公司
本规程主要起草人员:胡玉银 李忠诚 费思异唐 军 孔令荣 许 雷孙海忠 魏 祥 杨子松石端学 王 伟 张 宁张萌萌 李 想 罗玉珊陈洪良 张哲彬 王明龙水 涛 毕 求 华 燕许 邹 李 伟 来少平张瑞滨 陈 佳 陈静涛
张井峰 周 骜 庞作会尚祖光 郁文逸 赵夏男赵 强 姜文辉 顾鸿飞顾 辉 章 谊 詹濛濛潘 峰
主要审查人员:钱寅泉、林靖、周蓉峰、魏建华、任文博
1 总则
1.0.1 为规范钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩组合立柱桩的应用,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 本规程适用于基坑工程的钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩组合立柱桩的设计、施工及检验。
1.0.3 钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩组合立柱桩的设计与施工,应综合考虑工程勘察资料、结构布置、桩基类型、支护形式及环境影响等因素, 切实做到精心设计、施工,以保证工程的安全和正常使用。
1.0.4 钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩组合立柱桩设计、施工及检验除应符合本规程外,尚应符合现行国家、行业和地方有关标准的规定。
2 术语和符号
2.1 术语
2.1.1 钢管混凝土柱 concrete filled steel tube在钢管内充填混凝土的构件。
2.1.2 钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩组合立柱桩 composite pile system of concrete filled steel tube and prestressed concrete pipe pile
上部为钢管混凝土柱、下部为预应力混凝土管桩、上下部有效连接而组合成的立柱桩,简称钢管混凝土组合立柱桩。
钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩之间有三种连接方式:机械连接+焊接复合连接、灌芯连接+焊接复合连接以及机械连接+灌芯连接+焊接复合连接。
2.1.3 机械连接+焊接复合连接 hybrid of mechanical connection and welding connection
钢管混凝土柱与管桩之间采用锥合式机械接头连接和焊接两种连接技术并用的连接方式。
2.1.4 灌芯连接+焊接复合连接 hybrid of welding connection and concrete fill connection
钢管混凝土柱与管桩连接处设置跨接头的灌芯钢筋笼(或灌芯钢管),钢管和管桩预拼接后内灌混凝土,立柱混凝土延伸到管桩空腔的灌芯连接和焊接两种连接技术并用的连接方式。
2.1.5 机械连接+灌芯连接+焊接复合连接 hybrid of mechanical connection, welding connection and concrete fill connection
钢管混凝土柱与管桩之间采用机械连接、灌芯连接和焊接三种连接技术并用的连接方式。
2.1.6 机械连接 mechanical splicing
采用锥合式机械接头将钢管混凝土柱与管桩进行连接,其连接槽安装在钢管混凝土柱的端板上,其连接销安装在管桩的端板上。
2.1.7 柱桩组合体 composite of tube and pile
采用灌芯+焊接复合连接形成的上部为钢管混凝土柱下部为管桩的尚未沉桩的柱桩组合体。
2.1.8 斜躺法灌注混凝土 inclined-tube concrete pouring method
将钢管或柱桩组合体放置成斜躺状态,钢管一端朝上,然后从钢管端灌注混凝土的方法。
2.1.9 搅拌植桩 premixed soil-cement pile insertion
在桩位处先用搅拌桩机施工水泥土搅拌桩,然后将钢管混凝土组合立柱桩植入搅拌桩中的沉桩方式。
2.1.10 引孔植桩 pre-boring aided pile driving
采用钻机在桩位处钻孔,并利用水泥浆或水泥砂浆置换孔中泥浆,然后将预制桩植入钻孔中的施工工艺。
2.2 符号
2.2.1 作用和作用效应
Qௗ—— 荷载效应基本组合作用下基桩的竖向力设计值。
2.2.2 抗力和材料性能
f௧௪—— 对接焊缝的抗拉强度设计值;
f—— 混凝土轴心抗压强度设计值;
Rଵ—— 机械连接+焊接接头抗拉承载力;
Rଶ—— 灌芯连接+焊接接头抗拉承载力;
Rଷ—— 机械连接+灌芯连接+焊接接头抗拉承载力; N⃞⃞ௗ—— 单组锥合式机械接头轴心抗拉承载力设计值;
Rௗ—— 单桩竖向承载力特征值;
R—— 单桩竖向极限承载力标准值;
E—— 混凝土的弹性模量;
2.2.3 几何参数
l௪—— 焊缝长度;
ℎ—— 对接焊缝的计算厚度;
2.2.4 计算系数
C—— 折减系数;
Yோ—— 单桩竖向承载力分项系数。 n—— 机械接头或栓钉的数量;
3 基本规定
3.0.1 钢管混凝土组合立柱桩适用于开挖深度 12m 以内的深基坑工程。
3.0.2 钢管混凝土组合立柱桩应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行设计。
3.0.3 钢管混凝土组合立柱桩的沉桩工艺主要包括静压、搅拌植桩和引孔植桩三种。
3.0.4 钢管混凝土组合立柱桩利用工程桩时,应同时满足结构设计相关要求,其设计和施工应符合国家现行标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007、《建筑地基基础工程施工规范》GB 51004 以及《建筑桩基技术规范》JGJ 94 等的规定。
4 材料
4.1 钢管
4.1.1 立柱钢管应采用桩用螺旋焊缝钢管、直缝焊接钢管或无缝钢管, 并应符合国家现行标准《碳素结构钢》GB/T 700、《直缝电焊钢管》GB/T 13793、《结构用无缝钢管》GB/T 8162 以及《桩用螺旋焊缝钢管》SY/T 5040 的规定。
4.1.2 钢管的钢材牌号不应低于 Q235B。
4.2 混凝土
4.2.1 钢管混凝土立柱和预应力混凝土管桩内灌芯应采用自密实混凝土,其性能应符合国家现行标准《钢管混凝土工程施工质量验收规范》GB50628、《自密实混凝土应用技术规程》JGJ/T 283 等的规定。
4.2.2 混凝土的强度等级不应低于 C40,且不低于基础底板的混凝土强度等级。
4.2.3 混凝土中粗骨料的最大公称粒径不宜大于 20mm。
4.2.4 混凝土拌合物的扩展度不宜低于 600mm。
4.3 预制桩
4.3.1 预制桩应采用先张法预应力混凝土管桩,混凝土强度等级不应低于 C80,且应符合国家现行标准《先张法预应力混凝土管桩》GB 13476、《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T 406 以及国家建筑标准设计图集《先张法预应力混凝土管桩》23G409 等的规定。
4.4 其它材料
4.4.1 钢管混凝土组合立柱桩其他钢制辅材如灌芯钢管、端封板、托板、连接角钢、钢筋连接板等, 其钢材牌号不应低于 Q235B,且应符合国家现行标准《碳素结构钢》GB/T 700 的规定。
4.4.2 锚固螺栓性能等级不应低于 4.8 级,且应符合国家现行标准《六角头螺栓》 GB/T 5782、《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》GBT3098.1、《紧固件公差 螺栓、螺钉、螺柱和螺母》GB/T 3103.1 的规定。
4.4.3 机械接头应采用锥合式机械接头,且应符合现行国家建筑标准设计图集
《先张法预应力混凝土管桩》23G409 的规定。
4.4.4 灌芯钢筋笼的主筋强度等级不宜低于 HRB400。
4.4.5 栓钉宜选用直径 16mm 长度 65mm 的圆柱头抗剪栓钉,应符合国家现行标准《紧固件 电弧螺柱焊用螺柱和瓷环》GB/T 10433 的规定。
4.4.6 立柱与立柱桩端板焊接选用的碳钢气体保护实心焊丝,且应符合国家现行标准《熔化极气体保护电弧焊用非合金钢及细晶粒钢实心焊丝》GB/T 8110 的规定。
5 设计
5.1 一般规定
5.1.1 钢管混凝土组合立柱桩设计前需要的资料包括下列内容:
1 场地的岩土工程勘察报告。
2 建筑和结构相关图纸。
3 基坑工程开挖深度、支撑信息、施工工况、支撑及栈桥施工荷载。
5.1.2 钢管混凝土组合立柱桩设计计算所采用的作用效应组合与相应抗力应符合国家相关现行标准的有关规定。
5.1.3 钢管混凝土组合立柱桩的作用效应组合应符合下列规定:
1 应考虑支撑与栈桥的自重荷载、支撑与栈桥上的车辆荷载与其他施工荷载的组合作用;
2 车辆荷载应考虑动荷载的不利影响;
3 计算立柱桩荷载时,尚应计入钢管混凝土柱的自重。
5.1.4 钢管混凝土组合立柱桩应进行钢管混凝土柱、预应力混凝土管桩的承载力,及其连接节点的强度验算。当利用工程桩时, 尚应验算附加偏心水平力作用下桩身的抗弯承载力。
5.1.5 钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩的连接宜采用灌芯连接+焊接的方式,页可采用机械连接+焊接或机械连接+灌芯连接+焊接的复合连接方式,连接节点强度不应小于预应力混凝土管桩桩身强度。
5.1.6 钢管混凝土柱与支撑之间应采取可靠的连接措施,穿越主体结构底板、楼板时应采取可靠的止水措施。
5.1.7 钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩连接节点的标高宜与工程桩桩顶标高一致。
5.1.8 基坑监测方案应明确钢管混凝土组合立柱桩相关监测内容。
5.2 设计计算
5.2.1 立柱桩单桩竖向承载力的验算应符合下列规定:
Qd ≤ Rd (5.2.1)
式中:Qd —— 作用于单桩桩顶的竖向力设计值(kN),按作用效应基本
组合计算,但其分项系数均为 1.0; Rd —— 单桩竖向承载力设计值(kN)。
5.2.2 当采用静载荷试验确定立柱桩单桩竖向承载力设计值时,按下式确定:
Rd Rk (5.2.2)
式中:Rk —— 桩竖向极限承载力标准值(kN);
YR —— 单桩竖向承载力分项系数,取 2.0。
5.2.3 当没有进行预制桩的静载荷试验时,立柱桩承载力可根据国家现行标准的相关规定进行估算。
5.2.4 立柱桩桩身强度应符合《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T406 的相关规定。
1 轴心受压时,桩身正截面受压承载力应满足《预应力混凝土管桩技术标准》 JGJ/T406、《劲性复合桩技术规程》JGJ/T 327 或《静钻根植桩技术规程》T/CECS738等的相关要求。
2 当需计及压屈影响时,桩身压屈计算应符合《建筑桩基技术规范》JGJ94的有关规定。
5.2.5 钢管混凝土柱应按偏心受压构件进行承载力计算和稳定性验算,且应符合下列规定:
1 应针对基坑开挖与拆撑的不利工况进行验算;
2 钢管混凝土柱的承载力可参考《钢管混凝土结构技术规范》GB50936 第 6.1节计算;
3 立柱的受压计算长度应按下列规定确定:
1) 单层支撑的立柱、多层支撑底层立柱的受压计算长度应取底层支撑至基坑底面的净高度与立柱直径的 5 倍之和;
2) 相邻两层水平支撑间的立柱受压计算长度应取此两层水平支撑的中心间距。
4 偏心距应根据立柱垂直度并按双向偏心进行计算。
5.2.6 钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩节点抗拉承载力按下式确定:
1 机械连接+焊接复合连接接头抗拉承载力:
R1 = cnNosd (5.2.8-1)
式中:R1 —— 机械连接+焊接复合连接的抗拉承载力设计值(kN);
c —— 折减系数,当预应力筋锚孔中心线至螺栓孔边缘的距离大于 1.5do时,C取 0.85;预应力筋锚孔中心线至螺栓孔边缘的距离为 1.0do~1.5do 时,C取 0.75; do为螺栓孔公称内径(mm);
n —— 锥合式机械接头数量(个);
Rosd —— 单个锥合式机械接头轴心抗拉承载力设计值(kN);
2 灌芯连接+焊接复合连接接头抗拉承载力:
R2 = flw he (5.2.8-2)
3 机械+灌芯+焊接复合连接接头抗拉承载力:
R3 = min(R1, R2) (5.2.8-3)
式中:R1 —— 机械连接+焊接复合连接接头抗拉承载力设计值(kN);
R2 —— 灌芯连接+焊接复合连接接头抗拉承载力设计值(kN);
5.3 构造设计
5.3.1 钢管混凝土组合立柱桩构造设计应包括钢管混凝土柱、预应力混凝土管桩、桩柱连接节点等构造设计,其构造如图 5.3.1 所示:
(a)管桩基础 (b)复合桩基础
1-钢管混凝土柱;2-灌芯;3-管桩;4-复合桩外芯
图 5.3.1 钢管混凝土组合立柱桩构造图
5.3.2 钢管混凝土组合立柱桩作为基坑工程中的立柱桩时应符合以下规定:
1 立柱钢管外径不宜小于 400 ㎜,长细比不宜大于 30;
钢管壁厚不应小于 6mm,栈桥区及第二道支撑为钢支撑时,壁厚不宜小于8mm。
2 若采用灌芯连接+焊接复合连接方式,灌芯长度不宜小于 3m;利用工程桩时灌芯应满足结构设计要求;
1) 若采用灌芯钢管时,钢管直径不宜小于 89mm,壁厚不宜小于 6mm;
2) 若采用灌芯钢筋笼时,主筋数量不宜少于 6 根,直径不宜小于 18mm。
3 若采用灌芯连接+焊接接头的连接方式,立柱与立柱桩的最上一节应在地面进行拼接,钢管与预应力混凝土管桩端板焊接质量应达到二级焊缝要求。
4 组合立柱桩的垂直度不应大于 1/200;
5 钢管与预应力混凝土管桩拼接时中心线偏差不应大于 10mm。
6 钢管混凝土柱顶标高允许偏差宜控制在±10mm 以内。
5.3.3 钢管混凝土柱的截面尺寸应与管桩匹配。
5.3.4 利用工程桩作为立柱桩时应与结构设计图纸进行比对,确保满足不同设计工况的要求。
5.3.5 钢管混凝土组合立柱桩用于伺服轴力自动补偿系统时应进行针对性加强设计。
5.3.6 钢管混凝土组合立柱桩采用根植桩、 劲性复合桩等桩型或采取后注浆工艺时,应在外芯水泥土桩或注浆体强度满足设计要求后进行土方开挖。
5.4 节点设计
5.4.1 钢管混凝土柱与钢筋混凝土支撑、钢支撑连接节点应根据计算采取可靠连接及抗剪措施。
1 钢管混凝土柱与钢筋混凝土支撑连接节点的抗剪措施宜采用角钢、栓钉、短柱、钢筋传力钢板等进行连接。
1) 与首道钢筋混凝土支撑连接,宜在钢管混凝土立柱顶部外壁焊接四根角钢与之连接。
2) 对栈桥区立柱桩间距较大或多根支撑杆件交汇处节点,在连接角钢的基础上,宜增加现浇钢筋混凝土下柱墩的方式加强连接节点。
3)与第二道及以下钢筋混凝土支撑连接时,宜在钢管外壁焊接钢筋传力钢板,被立柱断开的支撑钢筋与传力钢板焊接。
2 钢管混凝土柱与钢支撑间应设置钢牛腿或钢托架进行连接,钢牛腿或钢托架与钢管外壁采用焊接连接。
5.4.2 当立柱体系承担较大水平力时,钢管混凝土柱之间应设置槽钢剪刀撑,剪刀撑与钢管混凝土柱的连接可采用侧焊或对焊的方式。
5.4.3 钢管混凝土组合立柱桩与底板的连接应符合下列规定:
1 钢管混凝土组合立柱桩与底板的连接位于钢管混凝土柱段,宜采用抗剪栓钉及传力钢板连接。当利用工程桩时, 管桩填芯长度、桩顶标高及连接节点需满足主体结构的承载力及节点设计要求。
2 底板范围内钢管混凝土柱外壁应焊接环形止水钢板,且应满焊。
5.4.4 地下室回筑阶段,宜在钢管混凝土柱周边的中楼板位置留洞,并宜用木方塞填立柱与楼板混凝土之间的空隙。
5.4.5 立柱拆除后,宜在钢管混凝土柱拆除面以下增设圆形钢封板。
1 拆除面以下钢管内混凝土向下凿除不应小于 30mm;
2 钢封板下干铺水泥、防水砂浆等,铺设厚度不宜小于 20mm;
3 安装钢封板与钢管内壁一圈满焊,钢封板板厚不宜小于 6mm,钢封板直径宜比钢管内径小 5mm。
6 施工
6.1 一般规定
6.1.1 施工前应踏勘现场,并编制专项施工方案。
6.1.2 应对钢管混凝土柱、柱桩组合体制作、沉桩等主要施工过程进行记录。
6.1.3 钢管混凝土柱预制组合立柱桩施工除应符合本规程的规定外,尚应符合国家现行标准的相关规定。
6.2 施工准备
6.2.1 施工前准备工作应满足下列要求:
1 施工前应复核测量基准线、基准点, 基准点应设在不受桩基施工影响的区域,并应妥善保护;
2 应根据地质条件、周边环境条件、成桩深度和桩径等选用压桩机械、起重机械等机具设备;
3 进场机具设备使用前应出具符合要求的检测证明、标定证明;
4 现场完成三通一平,并满足施工所需的地基承载力。
6.2.2 开工前应具备以下技术及原材料检测资料:
1 岩土工程勘察报告;
2 基坑围护设计图纸,以及建筑结构基础资料;
3 平面及高程引测点资料;
4 邻近建(构)筑物和地下设施类型、分布及结构质量情况;
5 专项施工方案;
6 钢管及预应力混凝土管桩产品质量证明书;
7 钢管内混凝土出厂级配单。
6.2.3 钢管混凝土组合立柱桩吊运应符合下列规定:
1 吊运过程中应轻起轻放,不应拖动及碰撞桩头、机械推动滚落;
2 吊装宜采用两头钩吊法或两支点法,且应满足吊装验算要求。
3 装卸及运输时应采取防止桩、柱滑移及损伤的措施。
6.2.4 现场堆放应符合下列规定:
1 堆放场地应平整坚实;
2 应按不同规格长度及施工组织流程分类堆放,不宜混合堆放;
3 空钢管堆放不宜超过 3 层;
4 灌芯后的钢管混凝土柱或柱桩组合体宜单层堆放,场地需要叠层堆放时,叠层不宜超过 3 层,且接头处宜有搁置点。
6.3 立柱制作
6.3.1 立柱现场制作前应做好准备工作:
1 机械连接+焊接复合连接方式:钢管和端封板宜在钢管加工厂焊接完成,在工程现场焊接前需准备拼装场地、拼装胎架、吊装设备、焊接设备以及拼装所需的材料如钢管和端封板。
2 灌芯连接+焊接复合连接方式:宜在工程现场预拼接,拼接前需准备拼装场地、拼装胎架、吊装设备、焊接设备以及拼装所需的材料如钢管、管桩、锚固螺栓和灌芯钢筋笼/灌芯钢管等。
6.3.2 立柱制作流程:
1 机械连接+焊接复合连接方式的立柱制作应符合下列流程如图 6.3.1 所示。
图 6.3.1 机械连接+焊接复合连接方式的立柱制作流程示意图
2 灌芯连接+焊接复合连接方式的立柱制作应符合下列流程如图 6.3.2 所示。
图 6.3.2 灌芯连接+焊接复合连接方式的立柱制作流程示意图6.3.3 锚固螺栓安装应符合下列规定:
1 机械连接+焊接复合连接方式,锚固螺栓安装于端封板的锚固孔内,且应与机械接头的连接槽壳位于同一侧,锚固螺栓的下端不应露出端封板面;
2 灌芯连接+焊接复合连接方式,锚固螺栓安装于拼装段管桩端板的张拉孔内;
3 锚固螺栓安装平面布置应均匀,入孔深度不应小于 10mm。
6.3.4 灌芯钢筋笼或灌芯钢管应符合下列规定:
1 材料及制作应符合设计及相关规范要求;
2 灌芯钢筋笼或灌芯钢管的下端穿设在管桩空腔内,上端应伸入立柱钢管内,且其顶端不宜高出底板结构顶面标高;
3 圆形托板应与灌芯钢筋笼或灌芯钢管垂直、居中焊接牢固, 采用灌芯钢管时圆形托板宜中心开设透气孔,孔径不宜大于 10mm;
4 灌芯钢筋笼或灌芯钢管穿设到位后应与管桩端板焊接固定,固定材料宜选用扁钢,扁钢厚度不宜小于 5mm。
6.3.5 钢管焊接应符合下列规定:
1 机械连接+焊接复合连接方式:将端封板与钢管进行对中、焊接;
2 灌芯连接+焊接复合连接方式:将钢管与管桩端板进行对中、焊接;
3 焊接宜采用混合气气体保护焊,宜采取单面焊接双面成型工艺焊接;
4 焊缝应连续、饱满,且满足二级焊缝质量要求。
6.3.6 立柱内灌注混凝土宜采用斜躺法施工,应符合下列规定:
1 将钢管上端垫高或底端落低使得钢管或柱桩组合体呈斜躺状态,倾斜角度不宜小于 5°且钢管上口距离地面的高度不宜低于 1.5m;
2 在钢管上口点焊固定上料斗,上料斗应稍高于钢管顶面不小于 50mm;
3 混凝土浇筑完成时,上料斗应保持灌满状态;
4 混凝土终凝后拆除上料斗,并将立柱顶面的混凝土凿平。
6.3.7 立柱混凝土养护应符合下列规定:
1 立柱桩组合体倒运应在混凝土浇筑完成 24h 后进行;
2 立柱桩沉桩施工时,钢管混凝土立柱或柱桩组合体的混凝土强度不应低于
C25;
6.3.8 采取灌芯连接+焊接复合连接时,柱桩组合体的垂直度不应大于 1/200。
6.4 立柱桩施工
6.4.1 若工程桩为挤土桩,则立柱桩宜在工程桩施工完成后进行。
6.4.2 立柱桩正式施工前应进行工艺性试成桩,综合评估成桩各项工艺参数和成桩可行性。
6.4.3 静压沉桩应符合下列规定:
1 压桩机的类型与配重应根据地质情况、预估的沉桩阻力、现场施工条件等综合确定;
2 压桩机应配备专用送桩器,送桩器横截面外形轮廓应与所压立柱桩一致;
3 管桩、钢管混凝土柱、柱桩组合体, 其起吊、搬运、堆放、压桩、接桩等,应符合现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ 94 的规定;
4 焊接质量和电焊结束后的自然冷却时间,应符合国家现行标准《建筑地基基础工程施工质量验收标准》GB 50202 的规定;
5 若钢管混凝土柱与管桩采取的是机械连接+焊接复合连接,则首先采用平衡吊将钢管混凝土柱吊起、与管桩对齐; 之后下放钢管混凝土柱,使得安装在管桩端板上机械接头的连接销,进入钢管混凝土柱端板上机械接头的连接槽内;最后将钢管混凝土柱的端板与管桩的端板焊接;
6 若钢管混凝土柱与管桩采取的是灌芯连接+焊接复合连接,则将柱桩组合体吊起、与已沉至土中的管桩对齐; 之后将柱桩组合体下端的端板与已沉至土中的管桩端板焊接;
7 静压沉桩除满足上述规定外,尚应满足国家现行标准的有关规定。
6.4.4 搅拌植桩应符合下列规定:
1 应按照设计要求先进行水泥土搅拌桩施工,然后植入立柱桩至设计标高;
2 水泥土搅拌桩桩位偏差不得大于 100mm,垂直度偏差不得大于 1/100,桩径不得有负偏差;
3 水泥土搅拌桩的水泥掺量和水胶比宜参照所在项目的工程桩进行设计;
4 水泥土搅拌桩施工结束后宜在 6h 内植入立柱桩。
5 水泥土搅拌桩施工除满足上述规定外,尚应满足国家现行标准的有关规定。
6.4.5 引孔植桩应符合下列规定:
1 引孔直径、深度满足设计要求,宜采取泥浆护壁避免塌孔;
2 引孔完成后植入立柱桩至设计标高;
3 引孔植桩除满足上述规定外,尚应满足国家现行标准的有关规定。
6.4.6 钢管混凝土组合立柱桩沉桩时平面定位允许偏差不应大于 20mm。当立柱桩与永久结构结合时,则立柱桩平面定位允许偏差不宜大于 10mm。
6.5 节点施工
6.5.1 首道支撑施工时,立柱周边土方开挖至首道支撑连接角钢或支撑牛腿的底部露出柱头,并将柱头及外壁清理干净。
6.5.2 复核柱顶标高和平面位置,存在偏差时应按设计要求处理。
6.5.3 钢管混凝土立柱与首道钢筋混凝土支撑连接节点施工应符合下列规定:
1 角钢位置宜对称布置并避让支撑主筋,然后和立柱外壁进行焊接;
2 焊缝长度、高度应满足设计和规范要求,且焊缝应连续、饱满;
3 角钢锚入首道支撑中的长度需满足设计要求;
4 设置现浇钢筋混凝土下柱墩时,角钢焊接完成后,按设计要求施工下柱墩钢筋和模板;
5 回填柱头或下柱墩模板外侧的土方后,再按照常规方式施工支撑的垫层、钢筋、模板和混凝土。
6.5.4 钢管混凝土立柱与钢支撑连接节点施工应符合下列规定:
1 根据立柱实际位置,深化、制作支撑牛腿和固定槽钢;
2 在立柱外壁焊接支撑牛腿,焊缝质量需满足设计及规范要求;
3 钢支撑安装完成后,焊接固定槽钢。
6.5.5 钢管混凝土立柱与第二道及以下钢筋混凝土支撑的连接节点施工应符合下列规定:
1 立柱外壁应清理干净,确定上下皮钢筋传力钢板的平面位置和标高;
2 在立柱外壁焊接钢筋传力钢板,传力钢板应与纵向主筋同方向;
3 被立柱断开的纵向受力钢筋与传力钢板焊接,双面焊接不应少于 5D 或单面焊接不应少于 10D;
5 抗剪栓钉宜采用专用栓钉焊机施工;
6 所有焊缝应连续、饱满。
6.5.6 钢管混凝土立柱与底板连接应符合下列规定:
1 基坑开挖到底后,立柱外壁的泥土应清理干净,确定板面、钢筋传力钢板的标高位置;
2 钢管外壁在上下皮钢筋部位焊接钢筋传力钢板,钢筋传力钢板的板厚不应小于 10mm,焊缝高度不宜小于钢管壁厚,钢筋传力钢板应逐块焊接;
3 被立柱断开的纵横向钢筋应与传力钢板焊接,双面焊接不应少于 5D 或单面焊接不应少于 10D;被立柱阻断且与柱边的平面距离小于 100mm 的纵向受力钢筋,宜弯折后绕过立柱拉通;
4 止水钢板应与钢管混凝土立柱外部一圈满焊,焊缝高度不宜小于止水钢板厚度;
5 底板范围内立柱外壁焊接圆柱头抗剪栓钉,宜采用专用栓钉焊机施工;
6 所有焊缝应连续、饱满。
6.5.7 立柱周边土方开挖中,宜沿立柱对称开挖,立柱部位的土方高差不宜超过2.0m。
6.6 立柱拆除
6.6.1 内支撑和立柱的总体拆除顺序,应与设计工况一致。
6.6.2 立柱拆除应符合下列流程如图 6.6.1 所示。
图 6.6.1 立柱拆除流程示意图
6.6.3 钢管混凝土立柱拆除时,宜采用等离子切割设备首先割除钢管,再用绳锯或盘锯切割内部混凝土。
6.6.4 立柱拆除中,应采用吊机、叉车等设备吊住拆除段, 或设置支架、缆绳等其他安全措施,确保拆除过程安全。
7 质量检验
7.1 一般规定
7.1.1 钢管混凝土组合立柱桩的检验按时间顺序分为三个阶段:施工前检验、施工检验和施工后检验。
7.1.2 钢管混凝土柱应对钢管结构和钢管内混凝土分别进行检验。
7.1.3 钢管内混凝土的强度等级、工作性能和收缩特性应符合设计要求和国家现行有关标准的规定,浇筑后的养护方法和养护时间应符合专项施工方案要求。
7.1.4 预应力混凝土管桩应进行桩位、桩长、桩径和桩身质量的检验。
7.1.5 对钢管混凝土组合立柱桩的检验项目和方法应符合国家现行标准《建筑地基基础工程施工质量验收标准》GB50202、《钢结构工程施工质量验收标准》GB
50205、《基坑工程技术标准》DG/TJ 08-61、《钢管混凝土混合结构技术标准》 GB/T51446 和《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T406 等的有关规定。
7.2 施工前检验
7.2.1 应对钢管混凝土柱的钢管直径及壁厚、焊接质量、钢管外观、内部质量以及坡口进行检验,检验结果应符合国家现行标准《钢结构工程施工质量验收标准》 GB 50205 和《钢结构焊接规范》GB 50661 等的有关规定。
7.2.2 钢管内混凝土应采用商品混凝土,混凝土强度等级应满足设计图纸要求,其坍落度应符合现行行业标准《自密实混凝土应用技术规程》JGJ/T 283 的规定。
7.2.3 钢管内混凝土浇筑密实度可采用人工敲击的方法进行检验;
7.2.4 预应力混凝土管桩应按选定的标准图集或设计图纸制作,现场应对运到现场的管桩成品质量进行下列内容的检查和检测:
1 应按照设计图纸要求,根据产品合格证、运货单及管桩外壁的标志, 对管桩的规格和型号进行逐条检查。当施工工艺对龄期有要求时, 应核查龄期,管桩的龄期应满足施工工艺要求;
2 应对管桩的尺寸偏差和外观质量进行抽检。抽查数量不应少于管桩桩节总数的 2%;
3 应对管桩端板几何尺寸进行抽检。抽查数量不应少于管桩桩节总数的 2%。
7.3 施工检验
7.3.1 应对桩身垂直度进行检查,立柱桩垂直度不应大于1/200,检查应符合下列规定:
1 第一节桩定位垂直度偏差不大于1/200时,方可进行施工;
2 在施工过程中,应及时抽检桩身垂直度;
3 送桩前,应对桩身垂直度进行检查。
7.3.2 应对顶标高和桩位偏差进行检测,检测结果应符合现行标准《建筑地基基础工程施工质量验收标准》GB50202和《基坑工程技术标准》DG/TJ 08-61等的有关规定
7.3.3 钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩连接节点应按照设计图纸进行施工,现场应对接头外观质量、端板焊接质量、机械连接、灌芯长度等节点构造进行检验,检验数量不少于桩数的 50%。
7.3.4 对于开挖深度超过 8m 的基坑工程、或立柱桩借用工程桩的基坑工程,采用灌芯连接+焊接复合连接时,钢管与预应力混凝土管桩端板焊接完成后,应对焊缝进行超声波探伤随机抽检,抽检比例不低于 20%。
7.4 施工后检验
7.4.1 钢管混凝土组合立柱桩应按本规程检查成桩桩位及钢管混凝土立柱的偏差,主要检查内容应包含以下内容:
1 立柱桩的柱顶标高和桩顶标高偏差;
2 立柱桩的桩位平面偏差;
3 立柱垂直度偏差。
附录 钢管混凝土柱桩组合体现场制作记录表
工程名称: 施工单位 建设单位/监理单位: 总包单位: 第 页
技术负责人: 记录人员: 年 月 日
本规程用词说明
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 规程中指明应按其他有关标准、规范执行的,写法为:“应按……执行”或“应符合……的规定或要求”。非必须按所指定的标准、规范或其他规定执行时,写法为“可参照…… ”。
引用标准名录
本规程引用下列标准。其中,注日期的,仅对该日期对应的版本适用本规程;不注日期的,其最新版本适用本规程。
1 《建筑与市政地基基础通用规范》GB 55003
2 《建筑地基基础设计规范》GB 50007
3 《建筑地基基础工程施工规范》GB 51004
4 《建筑施工安全技术统一规范》GB 50870
5 《建筑地基基础工程施工质量验收标准》GB 50202
6 《钢结构工程施工质量验收标准》GB 50205
7 《钢结构焊接规范》GB 50661
8 《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300
9 《钢管混凝土结构技术规范》GB 50936
10 《钢管混凝土工程施工质量验收规范》GB 50628
11 《先张法预应力混凝土管桩》GB 13476
12 《钢管混凝土混合结构技术标准》GB/T 51446
13 《碳素结构钢》GB/T 700
14 《直缝电焊钢管》GB/T 13793
15 《结构用无缝钢管》GB/T 8162
16 《六角头螺栓》GB/T 5782
17 《紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》GB/T 3098.1
18 《紧固件公差 螺栓、螺钉、螺柱和螺母》GB/T 3103.1
19 《紧固件 电弧螺柱焊用螺柱和瓷环》GB/T 10433
20 《熔化极气体保护电弧焊用非合金钢及细晶粒钢实心焊丝》GB/T 8110
21 《建筑基坑工程技术规程》JGJ 120
22 《建筑桩基技术规范》JGJ 94
23 《建筑基桩检测技术规范》JGJ 106
24 《建筑地基处理规范》JGJ 79
25 《自密实混凝土应用技术规程》JGJ/T 283
26 《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T 406
27 《静压桩施工技术规程》JGJ/T 394
上海市土木工程学会标准
钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩组合立柱桩技术规程
T/SSCE 000X—2025
条文说明
制定说明
《钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩组合立柱桩技术规程》制定过程中,编制组进行了组合立柱桩设计、施工及检查验收方面的调查研究, 总结了我国基坑工程立柱桩的实践经验,同时参考了国内外先进技术法规、技术标准, 通过大量工程实践取得了钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩组合立柱桩的设计、施工和检测成果。
钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩组合立柱桩具有构件预制化、工艺简单、质量可靠、施工工效高和成本低等优点,是一种承载性能好、材料节约的立柱桩,符合资源节约型的社会建设需要,在基坑工程中具有良好的应用前景。规程适用于各类基坑工程水平支撑下的钢管混凝土组合立柱桩设计、施工、检验与验收。
为便于广大技术和管理人员在使用《钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩组合立柱》时能正确理解和实施条款规定,《钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩组合立柱》编制组按章、节、条顺序编制了《钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩组合立柱》的条文说明, 对条款规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项等进行了说明。本条文说明不具备与规程正文及附录同等的法律效力, 仅供使用者作为理解和把握规程规定的参考。
2 术语和符号
2.1.3 机械连接+焊接复合连接是指在钢管底部焊接带有锥合式机械接头槽壳的端板(含封口板),然后在钢管内灌注混凝土形成钢管混凝土柱。立柱桩沉桩时在预应力混凝土管桩端板安装机械接头连接销,首先钢管混凝土立柱和管桩对接完成机械接头连接,然后两个端板之间再进行焊接,最终形成机械连接+焊接的复合连接形式,其连接节点主要包括以下几部分,详见图 2.1.1 所示。
1-钢管;2-钢管内灌混凝土;3-预应力混凝土管桩;4-锥合式机械接头;5-锚
固螺栓(与机械接头平面位置不重合)
图 2.1.1 机械连接+焊接复合连接的系统组成示意图
2.1.4 灌芯连接+焊接复合连接是指钢管与最上一节管桩先在地面进行预拼接,拼接前跨接头在管桩空腔内安装灌芯钢筋笼(或灌芯钢管)、锚固螺栓,然后将钢管与管桩端板进行焊接形成柱桩组合体,再按斜躺法在柱桩组合体内灌注混凝土形成灌芯连接+焊接复合连续形式,养护后柱桩组合体类似一节预制桩,采取预制桩的沉桩工艺施工到标高即可,其连接节点主要包括以下几部分,详见图2.1.2 所示。
1-钢管;2-钢管内的灌芯混凝土;3-预应力混凝土管桩;5-锚固螺栓;6-灌芯
钢筋笼或灌芯钢管;7-管桩内的灌芯混凝土
图 2.1.2 灌芯连接+焊接复合连接的系统组成示意图
2.1.5 机械连接+灌芯连接+焊接复合连接是指在钢管底部焊接带有锥合式机械接头槽壳的端板(不含封口板),立柱桩沉桩时在预应力混凝土管桩端板安装机械接头连接销,跨接头在管桩空腔内安装灌芯钢筋笼(或灌芯钢管),首先钢管混凝土立柱和管桩对接完成机械接头连接,然后两个端板之间再进行焊接,最后在钢管和管桩内灌芯,从而形成机械连接+灌芯连接+焊接的复合连接形,其连接节点主要包括以下几部分,详见图 2.1.3 所示。
1-钢管;2-钢管内的灌芯混凝土;3-预应力混凝土管桩;4-锥合式机械接头;
5-锚固螺栓(和机械接头平面位置不重合);6-灌芯钢筋笼或灌芯钢管;7-管桩
内的灌芯混凝土
图 2.1.3 机械连接+灌芯连接+焊接复合连接的系统组成示意图
3 基本规定
3.0.1 钢管混凝土柱通常采用钢管内灌混凝土组成实心钢管混凝土柱,钢管长度根据现场需求进行切割,可以灵活满足工程所有立柱长度需求;也可采用预制高强混凝土薄壁钢管桩作为空心钢管混凝土柱,但预制高强混凝土薄壁钢管桩是定尺加工的,灵活性不如现浇的钢管混凝土柱。
3.0.2 钢管混凝土组合立柱桩沉桩工艺根据项目的地质条件、环境保护要求等灵活选择,主要包括静压沉桩、搅拌植桩和引孔植桩三种沉桩工艺。
4 材料
4.1 钢管
4.1.1 立柱的钢管可采用螺旋焊缝钢管、直缝焊接钢管或无缝钢管。
螺旋焊缝钢管可满足各种管径需求,且生产效率高、成本低,质量有保证。直缝焊接钢管可满足各种管径需求,但生产效率低、成本高。
无缝钢管均为定尺钢管,与 PHC500、PHC600 管桩相当的无缝钢管其直径均比管桩直径小约 20mm,虽然也可使用,但沉桩时需采取其他辅助措施。。
因此钢管混凝土柱的钢管宜首选桩用螺旋焊缝钢管,立柱数量较少时可选直缝焊接钢管或无缝钢管。
4.1.3 第二道及以下支撑为钢支撑时需在立柱外壁焊接牛腿或托架,主要靠焊缝受力和转换,故存在此工况时,钢管的壁厚不宜小于 8mm。
4.2 混凝土
4.2.1 采用自密实混凝土是为保证混凝土密实度,避免因振捣不足或过振导致混凝土出现质量问题。
4.2.3 为确保混凝土拌合物的塌落扩展度性能,以及能够密实填充到钢管混凝土立柱及管桩内,故规定其粗骨料的粒径。
4.2.4 为确保混凝土拌合物的填充性,规定其塌落扩展度指标。
5 设计
5.1 一般规定
5.1.5 钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩的三种连接方式,首选采用灌芯连接+焊接复合连接方式,对连接节点要求更高时可选机械连接+灌芯连接+焊接复合连接方式。
5.1.7 钢管混凝土柱与预制桩的连接节点标高宜与工程桩桩顶标高一致,但不应高于工程桩桩顶标高,首先采取灌芯连接+焊接复合连接方式,节点强度远高
于预制桩桩身强度,故连接节点位于坑底以上无安全风险;其次桩顶可进入底板结构混凝土内,由混凝土包裹,利于连接节点处的防腐和防水。
5.2 设计计算
5.2.2 对于竖向承载力分项系数:上海市《地基基础设计标准》(DGJ08-11)预制桩分项系数为 1.8;行业标准《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)安全系数统一取 2.0。考虑到立柱桩为单桩基础,结合行业的设计习惯,分项系数取为 2.0。
5.2.6 钢管混凝土柱与预应力混凝土管桩节点抗拉承载力的计算需根据连接方式确定:
对于机械连接+焊接复合连接,考虑到焊接在沉桩过程中进行,焊接质量难以保证,因此接头的抗拉承载力只计及机械连接的抗拉承载力;
对于灌芯连接+焊接复合连接,钢管与管桩端板的焊接是在沉桩前由专业的钢结构焊工完成,焊缝质量容易保证,因此接头的抗拉承载力只计及焊接承载力,灌芯连接抗拉强度作为安全储备;
对于机械连接+灌芯连接+端板焊接接头,连接形式更为可靠,考虑到焊接在沉桩过程中进行,焊接质量难以保证,因此接头的抗拉承载力只计及机械接头和灌芯式接头协同承载,取两种连接形式承载力的小值,其余作为安全储备。
5.3 构造设计
5.3.3 本条规定钢管混凝土柱的截面尺寸应与管桩匹配,是指钢管外径应比管桩端板直径稍小,主要是为连接牢固和沉桩方便,确保立柱桩能够连续沉桩,常用钢管外径与管桩的匹配关系如下表所示:
5.4 节点设计
5.4.1 钢管混凝土柱与支撑连接有多种形式,以连接可靠、施工便捷为主要控制要求。
1 钢管混凝土柱采取在柱顶外壁焊接 4 根角钢与首道钢筋混凝土支撑连接,角钢向上伸出支撑中心标高不宜小于 200mm,角钢与钢管的焊接应满足承载力计算要求。
1) 钢管混凝土柱与第一道钢筋混凝土支撑间宜采用焊接角钢的连接方式,具体连接方式如图 5-4-1 所示。
1-钢管混凝土柱;2-角钢;3-第一道钢筋混凝土支撑
图 5-4-1 焊接角钢连接方式示意图
2)对于栈桥区间距大于 8m 或者多根支撑杆件节点交汇处,因立柱和第一道支撑连接节点处弯剪承载力需求较高,宜采用焊接角钢+现浇钢筋混凝土短柱的方式与第一道支撑连接。短柱由钢管混凝土柱外侧焊接角钢、抗剪栓钉和外包钢筋混凝土组成,短柱应与支撑整体浇筑。角钢向上伸出支撑中心标高不宜小于200mm、短柱高度不宜小于 600mm。此外,短柱内应设置 U 型抗剪钢筋,且进入支撑内锚固长度不少于 35d。受钢管或型钢阻隔无法设置 U 型抗剪钢筋的部分,应作弯起并与角钢或钢管侧壁焊接,焊缝长度不宜小于 15d。具体连接方式如图 5-4-2 所示。
1-钢管混凝土柱;2-角钢;3-抗剪栓钉;4-钢筋混凝土短柱;5-箍筋;6-抗剪钢筋(U 型
筋);7-抗剪钢筋(弯起钢筋);8-第一道钢筋混凝土支撑
图 5-4-2 现浇钢筋混凝土短柱连接示意图
3)对于第二道及以下钢筋混凝土支撑与钢管混凝土柱的连接节点处宜设置钢筋传力钢板+抗剪栓钉,被立柱断开的支撑钢筋与钢筋传力钢板焊接连接。具体连接方式如图 5-4-3 所示。
1-钢管混凝土柱;2-抗剪栓钉;3-钢筋传力钢板;4-第二道及以下钢筋混凝土支撑;
5-钢筋混凝土支撑主筋; 6-钢筋混凝土支撑箍筋
图 5-4-3 传力钢板连接方式示意图
2 钢管混凝土柱与钢支撑间采取支撑牛腿、钢托架进行连接, 钢托架应能对节点位置支撑在侧向和竖向的位移进行有效约束,但一般不做固定连接。当钢支
撑采用型钢组合支撑时,可采用型钢托梁的连接方式如图 5-4-4 所示;当钢支撑采用钢管时,可采用钢托架的连接方式如图 5-4-5 所示。
1-钢管混凝土柱;2-型钢托梁;3-连接钢板;4-牛腿;5-型钢支撑
图 5-4-4 型钢支撑与钢管混凝土柱连接示意图
1-钢管混凝土柱;2-水平钢管支撑;3-钢托架;4-钢牛腿
图 5-4-5 钢管支撑与钢管混凝土柱连接示意图
5.4.2 钢管混凝土柱的抗侧向刚度相对一般型钢立柱较大,一般可不设置剪刀撑。但对于立柱体系承担较大水平力时,宜在钢管混凝土柱之间设置槽钢剪刀撑,剪刀撑与钢管混凝土柱的连接有侧焊或对焊两种方式。侧焊时剪刀撑的一根槽钢需在中间断开通过剪刀撑连接板拉通;而对焊时两根槽钢背对背焊接,槽钢无需中间断开和剪刀撑连接板,连接方式如图 5-4-6 所示。
1-钢管混凝土柱;2-槽钢剪刀撑;3-满焊焊接;4-剪刀撑连接板(侧焊时);5-水平支撑
图 5-4-6 剪刀撑与钢管混凝土柱的连接示意图
5.4.3 因在底板范围内为钢管混凝土柱,故钢管混凝土组合立柱桩和底板连接较为方便,一般采取如下方式:
1 钢管混凝土组合立柱桩与底板的连接位于钢管混凝土柱段,宜采用抗剪栓钉及传力钢板连接[图 5-4-7]。
2 底板范围内钢管混凝土柱外壁焊接一道环形止水钢板,止水钢板与钢管外壁一圈满焊,可保证止水效果。若底板以下为粉性土,可设置两道环形止水钢板,以加强止水效果。
1-钢管混凝土柱;2-抗剪栓钉;3-钢筋连接钢板;4-环形止水钢板;5-底板;6-底板主筋
图 5-4-7 钢管混凝土柱与底板连接节点示意图
5.4.4 地下室回筑阶段,为便于拆除时整根吊出,钢管混凝土组合立柱桩周边的中楼板位置,可采取“先留洞、后续补洞”的方式处理。
5.4.5 立柱拆除后,在高水头区域,钢管混凝土立柱内部仍存在渗水的可能性,故在钢管混凝土柱拆除面设置圆形钢封板,具体做法如图 5-4-8 所示。
1 拆除面以下钢管内混凝土向下凿除不应小于 30mm;
2 钢封板下干铺水泥、防水砂浆等,铺设厚度不宜小于 20mm;
3 安装钢封板与钢管内壁一圈满焊,钢封板板厚不宜小于 6mm,钢封板直径宜比钢管内径小 5mm。
1-结构底板;2-钢管;3-钢封板;4-干铺水泥或防水砂浆;5-立柱内混凝土
图 5-4-8 钢管混凝土柱拆除后顶面防渗节点示意图
6 施工
6.1 一般规定
6.1.1 专项方案内容应包括:施工工艺流程、施工方法、施工技术参数、施工安全技术措施、应急预案、工程监测要求等。
6.1.2 应采取措施控制振动、噪声、扬尘、废水、废弃物以及有毒有害物质对工程场地、周边环境和人身健康的危害。静力压桩过程可能会产生挤土效应, 应根据地质情况、周边环境情况、成桩工艺等综合判断, 必要时采取缓解挤土效应的措施,并对周边环境进行监测。
6.3 立柱制作
6.3.1 立柱现场制作前应做好准备工作:
立柱现场制作的准备工作应全部提前完成,所需材料如管桩、钢管、钢筋笼、锚固螺栓等全部到场,方能顺利实施立柱制作。
拼装场地应平整。拼装胎架可采用管桩等材料简易制作。
吊装设备应根据场地、吊装距离、拼接后组合体的重量确定, 应选用不小于25 吨汽车吊,地下二层的基坑立柱拼装宜选用 50 吨汽车吊。
6.3.2 立柱制作流程:
1 机械连接+焊接复合连接方式的立柱制作关键工序流程如下方实景照片所示:
① 端封板制作 ②钢管平放至胎架上 ③端封板上安装锚固螺栓
④端封板与钢管焊接 ⑤斜躺法浇混凝土
图 6-3-1 机械连接+焊接复合连接方式立柱制作关键流程实景照片
2 灌芯连接+焊接复合连接方式的立柱制作关键工序流程如下方实景照片所示:
①拼装场地 ②管桩作为拼装胎架 ③拼接段管桩平放
④安装锚固螺栓和灌芯钢筋笼 ⑤钢管对接焊接 ⑥柱桩组合体斜躺法灌芯图 6-3-2 灌芯连接+焊接复合连接方式立柱制作关键流程实景照片
6.3.3 本条对锚固螺栓安装做出了规定:
1 采取机械连接+焊接复合连接方式时,锚固螺栓应安装在端封板机械接头连接槽壳所在的一侧。端封板是工厂定加工的, 锚固螺栓的安装数量与螺栓孔一一对应。因端封板另外一面与管桩端板对接,所以锚固螺栓下端不能露出端封板板面。
2 采取灌芯连接+焊接复合连接方式时,锚固螺栓直接安装在管桩端板的张拉孔内,故该连接方式对管桩品牌没有任何限制,只要是标准管桩即可。因管桩端板的张拉孔在管桩制作过程中可能会灌入部分混凝土、在装卸过程中也可能导致个别张拉孔被损坏,故锚固螺栓的安装数量可能少于端板张拉孔的数量,若个别张拉孔锚固螺栓难以安装时,可以换一个张拉孔安装,只要满足设计要求的锚固螺栓安装数量即可,当然锚固螺栓应尽量均匀布置。
3 若锚固螺栓入孔深度无法满足 10mm 时,应将螺栓与端板之间增加焊接予以加固。
6.3.4 本条对灌芯钢筋笼或灌芯钢管制作与安装做出了规定:
1 因灌芯采用的是自密实混凝土,混凝土石子粒径小,塌落扩展度相对较大,
混凝土流淌行较好,故灌芯钢筋笼或灌芯钢管底部的圆形托板直径在考虑管桩空腔内离心浮浆影响的条件下尽量大一些,避免混凝土从托板周侧流淌出来。
2 灌芯钢筋笼或灌芯钢管是为了加强钢管混凝土立柱与立柱桩的连接节点强度,故灌芯钢筋笼或灌芯钢管需跨连接节点设置。为方便后期立柱拆除, 灌芯钢筋笼或灌芯钢管顶端不应突出底板结构面标高。
3 灌芯钢筋笼或灌芯钢管底部焊有圆形托板,圆形托板与钢筋笼或灌芯钢管垂直、居中焊接牢固, 与灌芯钢管焊接时应一圈满焊,且圆形多半底部宜设置透气孔,确保灌注混凝土时灌芯钢管内也能浇筑密实。
4 钢筋笼或灌芯钢管必须与管桩端板进行固定,防止斜躺法灌注混凝土时灌芯钢筋笼被冲掉、移位。同时为确保固定牢固且对混凝土流淌影响最小, 故建议采取扁钢固定,扁钢采取竖放与管桩端板垂直进行焊接固定,且与至少 2 根主筋焊接固定。
6.3.5 本条对钢管焊接做出了规定:
1 管与端封板或管桩端板之间的焊缝质量,关系着钢管混凝土组合立柱桩的连接节点受力性能,此焊缝至关重要,需引起高度重视。
2 焊接之前务必先对中,确保钢管与端封板、管桩同心度和垂直度。
3 焊接时因钢管壁厚和坡口相对较小,内侧无法清根,故采取单面焊接双面成型工艺,并需请专业的钢结构焊工进行焊接。
4 焊缝质量需连续、饱满。对于开挖深度超过 8m 的基坑工程立柱桩,钢管与预应力混凝土管桩端板焊接完成后应进行超声波探伤随机抽检,焊缝应达到二级焊缝质量要求。
6.3.6 本条对立柱内灌注混凝土施工做出了规定:
1 立柱内灌混凝土需在立柱桩沉桩之前进行,并养护达到一定强度。立柱内灌混凝土采取斜躺法灌注。
斜躺法灌注混凝土时,为确保混凝土浇筑密实,需保证一定的倾斜角度;地下二层的基坑工程时,预拼接后的柱桩组合体长度约 16m,而且上料斗的高度不能过高,高出混凝土运输车下料口的高度,将难以直接浇筑;同时根据多项目的混凝土灌注经验,立柱斜躺角度不宜低于 5°。
2 为保证混凝土浇筑方便和密实,需在钢管上口点焊固定上料斗,上料斗为定型化设计,可周转使用。上料斗安装时, 上料斗开口顶部横向挡板应高于钢管上口顶面。
3 混凝土灌注完成时,上料斗内应满灌混凝土,相当于给钢管立柱增加了超灌,可以使得钢管混凝土更加容易密实。
4 混凝土终凝后尽快拆除上料斗,并将立柱顶面的混凝土整平。
① 上料斗安装 ②柱桩组合体斜躺 ③灌注混凝土
图 6-3-3 立柱内灌混凝土时上料斗安装、灌注实景照片
6.3.7 本条对立柱混凝土养护做出了规定
1 为防止新灌注混凝土的立柱受到损坏,混凝土尚未达到一定强度时,严禁倒运立柱桩组合体,原则上混凝土浇筑 24h 内不得移动。
2 为防止打桩时压坏钢管混凝土立柱,特规定不同沉桩工艺下立柱桩混凝土养护强度或龄期。
6.3.8 采取灌芯+焊接复合连接时,钢管与最上一节管桩进行现场预拼装,拼接后的柱桩组合体长度达到 12m~20m,故拼装时需控制桩柱组合体的垂直度,考虑钢管与管桩端板进行焊接,端板与管桩混凝土之间仅为预应力钢棒拉结,故拼接后的柱桩组合体可能在端板位置产生一定的转动或变形,从而影响柱桩组合体的垂直度,可在柱桩组合体斜躺时增加支撑搁置点。
6.4 立柱桩施工
6.4.1 若工程桩为挤土桩,则宜先施工工程桩后施工立柱桩,主要是为避免后施工工程桩时对立柱桩造成的影响。
6.4.2 钢管混凝土组合立柱桩宜选用静压沉桩,但静压沉桩存在挤土效应;若周边环境保护要求较高时,则可采用搅拌植入或引孔植入方式沉桩,但搅拌植入或引孔植入会造成成本增加、工效降低,因此也可以采取其他控制挤土效应的措施,比如设置应力释放孔。
6.4.3 钢管混凝土组合立柱桩静压沉桩的施工流程与传统的预制桩静压沉桩基
本相同,钢管混凝土柱和灌芯后的柱桩组合体就类似一节预制桩,采取和预制桩相同的方式捆绑、起吊、就位, 然后和下方管桩进行连接。根据钢管混凝土柱与管桩连接方式的不同,其施工流程示意分别如下图所示。