Q/GDW 11729-2017 架空输电线路混凝土预制管桩基础技术规定.pdf

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  • .2.1输电线路管桩基础 段岩土工程勘察应取得以下资料: a)勘察任务书,内容宜包括杆塔档距、塔高、塔型以及对勘察的特殊要求等: b 地形图或其他地形资料: c 设计部门编制的定位手册或有关文件; 前期勘察报告、相关的专题研究报告: e其它相关资料

    5.2.2输电线路管桩基础设计应具备以下材料

    生产标准)塔位岩土工程勘察资料

    桩基设计所需用的岩土物理力学参数,包括桩基长度范围内各层土的土层形状描述、 厚度、内摩擦角、黏聚力、侧阻力以及桩端土的端阻力值

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    2) 对塔基场地的不良地质作用,如滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、土洞等,有明确的判断、 结论和防治方案; 3) 地下水位高度和水位变化幅度,土、水对钢筋混凝土结构的腐蚀性评价: 4) 线路所在地区的抗震设防烈度和建筑场地类别以及8度及以上抗震设防区按设防烈 度提供的液化土层资料; 5) 有关地基土冻胀性、湿陷性、膨胀性等的评价: 6) 附近类似工程地质条件场地的桩基工程试桩资料和单桩承载力设计参数: 7 塔位地形地貌对桩基础的特殊要求。 b) 输电线路与杆塔的有关资料: 线路安全等级、结构重要性系数: 杆塔的塔型、基础作用力: 3) 杆塔对基础竖向及水平位移的要求; 杆塔预偏的要求; 5)杆塔与基础连接所用预埋件的要求。

    a)塔位场地与环境条件的有关资料: 1)塔位场地现状,包括交通设施、地下管线和地下构筑物的分布; 2 塔位临近建筑物安全等级、基础形式及埋置深度; 3 塔基附近泥浆排放、弃土条件; 4 周围建筑物的防振、防噪声的要求。 b) 施工条件的有关资料: 施工机械设备条件、送桩条件、动力条件和施工工艺等对地质条件的适应性: 水、电及有关建筑材料的供应条件; 3) 施工机械的进出场及现场运行条件: 4 主要施工机械及其配套设备的技术性能资料; 5) 桩基工程的施工作业指导书: 6) 管桩基础原材料及其制品的质检报告: 有关荷载、施工工艺的试验参考资料。 4输电线路管桩基础施工过程中应核对岩土工程勘察报告,如发现现场地质与勘察报告 时通知勘察和设计人员进行处理

    5.3管桩的选型与布置

    5.3. 1管桩的选型

    5.3.1.1管桩的选型应根据拟建场地的工程地质及水文地质条件、抗震设防烈度、上部结构类型 与特点、荷载大小与性质、施工条件、施工设备等因素,经综合分析后按安全适用、经济合理的原 则选用。 5.3.1.2对于承受水平荷载较大的管桩、抗震设防区位于液化土层范围内的管桩、上部较厚回填 土的管桩,设计人员应根据相关规范的规定,对管桩的箍筋直径、螺距及箍筋加密区长度作出调整。 5.3.1.3对于抗震设防烈度7、8度地区的管桩基础工程,不宜采用A型桩;对于抗震设防烈度8度 及以上地区的管桩基础工程,不宜采用PC及PS型桩,且所选桩型的各项力学性能应满足设计要求及 有关规范的规定

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    5.3.1.4当地下水或地基土对混凝土 零部件有腐蚀作用时,不宜采用A型桩,并按相 标准、规范的规定对管及接头采取有效的防腐措施 5.3.1.5管桩桩尖应根据地质条件和设计要求选用按有关图集、规范选用。

    5.3.2.2排列基桩时,宜使群承载力合力点与竖向永久荷载合力作用点重合,并使基桩受水 力和力矩较大方向有较大抗弯截面模量。 5.3.2.3应选择较硬土层作为桩端持力层。桩端全断面进入持力层的深度,对于黏性土、粉土 宜小于2d,砂土不宜小于1.5d,碎石类土,不宜小于1d。当存在软弱下卧层时,桩端以下硬持 层厚度不宜小于3d。

    5.4.1管桩采用的混凝土强度等级不应低于C60,脱模时混凝土抗压强度不应低于混凝土设计强 度等级75%。承台混凝土强度等级不宜低于C25, 5.4.2管桩用作摩擦桩时,长径比不宜大于100;用作端承桩时,长径比不宜大于80。当管桩穿 越厚度较大的淤泥等软土层时,应考桩身的稳定性及其对承载力的影响。 5.4.3用作受拉(抗拔)桩的管桩,应根据工程情况或设计要求,除设置端部锚固筋外,应选用加 厚的端板,并增大端板的焊接坡口尺寸。 5.4.4承台厚度宜取为桩径的1.0倍~2.0倍,并应满足冲切承载力要求,且不应小于300mm。 5.4.5边桩外侧与承台边缘的距离应满足下列要求: a)对直径不大于1m的桩不得小于桩径的0.5倍且不小于250mm; b)对直径大于1m的桩不得小于桩径的0.3倍且不小于500mm。 5.4.6承台的受力钢筋应通长配置,对四桩及以上承台宣按双向均匀布置,对三桩的三角形承台 应按三向板带均匀布置,且最里面的三根钢筋围成的三角形应在塔脚底板截面范围内。承台纵向受 力钢筋的直径不应小于12mm,间距不应大于200mm。桩基承台的最小配筋率不应小于0.15%。

    5.4.7管桩与承台的连接构造应符合下列规定

    a)管桩嵌入承台内的长度对中等直径桩不宜小于50mm;对大直径桩不宜小于100mm; b)管桩桩顶纵向主筋应锚入承台内,其锚入长度不宜小于纵向主筋直径的35倍:对于受

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    计算要求: 当有抗震设防要求时,对一、二级抗震等级的柱,纵向主筋锚固长度应乘以1.15的系数 对三级抗震等级的柱,纵向主筋锚固长度应乘以1.05的系数

    6.1勘察应重点评价场地对管桩基础的适宜性,场地适宜性方面应重点评价:管桩的稳定性、场 地均匀性、承载力特性(即岩土参数)、沉桩方式选择、沉桩可能性以及管桩对场地环境条件的限制 性要求。

    a)平原地区应查明塔基土层的分布、埋藏条件、物理力学性质,水文地质条件及环境水和土 对钢筋混凝土的腐蚀性: 丘陵和山区除查明本条第a)款的内容外,还应查明塔基近处的各种不良地质作用并提出防 治措施建议; c) 查明不良地质作用、特殊性岩土的分布及其对桩基的危害程度,提出防治措施的建议; d 应对送桩可能性进行评价,并论证桩的施工条件及其对环境的影响: e) 大跨越地段尚应查明跨越河段的地形地貌,塔基范围内地层岩性、风化破碎程度、软弱夹 层及其物理力学性质;查明对塔基有影响的不良地质作用,并提出防治措施建议: 对位于7度地震区及以上的大跨越塔基,位于8度以上地震区的220kV及以上电压的杆基, 对地面以下20m范围内的地基土应进行液化判别: g 对塔基位于欠固结土地质区段时,应分析桩侧产生负摩阻力的可能性及其对桩基承载力的 影响,并提供负摩阻力系数和减少负摩阻力措施的建议: h 评价杆塔管桩基础机械化施工的可能性,论证施工条件及其对环境的影响。 6.3施工图设计勘察阶段,对输电线路转角塔、耐张塔、终端塔和大跨越塔等重要塔基和地质条 件复杂地段,应逐基进行勘探。直线塔宜逐基勘探,当有设计经验时,直线塔基地段可每3~4个 搭基布置一个勘探点, 6.4管桩基础岩土工程勘察宜采用钻探和触探以及其他原位测试相结合的方式进行,对软土、黏 性土、粉土和砂土的测试手段,宜采用静力触探和标准贯入试验;对碎石土宜采用重型或超重型圆 锥动力触探;对岩石地基应提供岩石单轴饱和抗压强度。 5.5采用管桩基础的场地,岩土工程勘察应包含下列内容: a)对施工场地的不良地质现象,如孤石、坚硬夹层、岩溶、土洞、构造断裂的分布及成因、 岩面坡度对桩端稳定性的影响等,应有明确的判断结论; 抗震设防区按地震烈度提供的特殊地层分布和判定资料: c) 提出选择桩端持力层、沉桩可行性的建议: 提供管桩基础的侧摩阻力特征值和端阻力特征值; e) 评价沉桩对周边环境的影响; 挤土效应评价: 管桩生命周期内对周边环境的要求: 工注音市顶

    7.1管桩桩顶作用效应计算

    轴心竖向力作用下接照式(1)计算:

    偏心竖向力作用下按照式(2)计算:

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    F一一荷载效应标准组合下,作用于桩基承台顶面的竖向力: G 一桩基承台自重及承台上土自重标准值,对稳定的地下水位以下部分应扣除水的浮力: N,一荷载效应标准组合轴心竖向力作用下,基桩或复合基桩的平均竖向力: n一桩基中的桩数; N一一荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,第i根桩或复合基桩的竖向力; Mx、M,一—荷载效应标准组合下,作用于承台底面,绕通过桩群形心的x、y主轴的力矩; X、X一一第i、j根基桩或复合基桩至兴、x轴的距离; H一一荷载效应标准组合下,作用于桩基承台底面的水平力: H 荷载效应标准组合下,作用于第i根基桩或复合基桩水平力。

    7.2桩基下压承载力计算

    7.2.1桩基竖向承载力计算应符合下列式(4)~(9)要求

    轴心竖向力作用下按照式(4)计算: r,N≤R 偏心竖向力作用下除满足式(4)外,尚应满足式(5)的要求: r,Nkmm ≤1.2R 水平荷载作用下按照式(6)计算

    荷载效应标准组合轴心竖向力作用下,基桩或复合基桩的平均竖向力; 基桩或复合桩基竖向承载力特征值: 荷载效应标准组合偏心竖向力作用下,桩顶最大竖向力。 单桩桩基或群桩中基桩的水平承载力特征值,对于单桩桩基,可取单桩的水平承载力 特征值R 地震作用效应和益裁效应标准组合

    r,Nα≤1.25R 偏心竖向力作用下除满足式(7)外, 尚应满足式(8)的要求: r,Nmx ≤1.5R 水平荷载作用下按照式(9)计算: r,H ≤1.25R 式中:

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    T一—按荷载效应标准组合计算的单桩或基桩上拔力: T——群桩呈整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值; T—单桩或群桩呈非整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值; Gsp——群桩基础所包围体积的桩土总自重除以总桩数,地下水位以下取浮重度: G,一基桩自重,地下水位以下取浮重度。 地震作用效应组合 单柱应满足式(18)

    9)、(20): r,Tkmx ≤1.25(Tz/K+G, r,T, ≤1.25(T/K +Gep)

    狂: 的范围及系数进行折减或扣除,同时应扣除G,和G,中液化土层的土重。 4.2单桩、群桩基础及基桩的抗拔极限承载力的确定应符合下列规定: 对于重要线路或地质条件复杂的杆塔桩基,有条件时单桩或基桩的上拨极限承载力标准值 应通过现场单桩上拨静载荷试验确定。单桩上拨静载荷试验及抗拨极限承载力标准值取值 可按现行行业标准JGJ106进行;输电线路基础上拨静载荷试验要点可参考现行行业标准 DL/T5219—2014的规定执行。 b 如无当地经验时,地质条件简单的非重要线路桩基,基桩的抗拔极限承载力取值可按下列 规定计算: 群桩呈非整体破坏时,基桩的抗拔极限承载力标准值按式(21)计算:

    一 单桩或基桩抗拔极限承载力标准值; 桩身周长,对于管桩取u,=rd: 桩侧表面第i层土的极限侧阻力标准值,按工程勘察报告提供的数值; 2抗拔系数,按表5取值

    c)群桩呈整体破坏时,基桩的抗拔极限承载力标准值按式(22)计算:

    Tg——群桩呈整体破坏时基桩的抗拔极限承载力标准值: "桩群外围周长:

    4.3管桩用作抗拔桩时,应进行端板孔口抗剪强度、钢棒头强度、桩顶采用填芯混凝土与承

    7.4.3管桩用作抗拔桩时,应进行端板孔口抗剪强度、钢棒镦头强度、桩顶采用填芯混

    合连接处强度等确定单桩抗拨承载力时,应分别按下列规定计算: a)根据管桩端板孔口(预应力筋镦头锚固处)抗剪强度确定单桩抗拔承载力时,按式(23)计算

    式中: 预应力钢筋数量(根): d, 端板上预应力钢筋锚固孔台阶上口直径(mm); d, 端板上预应力钢筋锚固孔台阶下口直径(mm): h 端板上预应力钢筋锚固孔台阶上口距端板顶距离(mm) hz 端板上预应力钢筋锚固孔台阶下口距端板顶距离(mm): f, 端板抗剪强度设计值(N/mm); t. 端板厚度。

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    图1端板与预应筋连接示意图

    根据预应力钢筋敏头抗拉强度确定单桩抗拨承载力时,按式(24)计算: N,≤0.9fp,Ap 式中: f,—预应力钢筋拉强度设计值(N/mm): 一预应力钢筋总横截面面积(mm) 根据管腔内填芯微膨胀混凝土确定单桩抗拔承载力时,按式(25)计算:(采用端板焊 筋等方法与承台连接时,其抗拔承载力应通过计算和构造综合确定

    b)根据预应力钢筋锻头抗拉强度确定单桩抗拨承载力时,按式(24)计算 N.≤0.9f..A

    填芯混凝土直径(管桩内径mm): 填芯混凝土长度(mm); 填芯混凝土与管桩内壁之间的粘结强度设计值(N/mm),宜由现场试验确定。当缺乏 试验资料时,宜取0.2~0.5。 7.4.4沿周边均匀配置纵向钢筋的环形截面偏心受压构件(图2),其正截面受压承载力宜符合 列公式规定:

    b)预应力混凝土构件

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    在上述各公式中的系数和偏心距,应按下列公式计算: α, =11.5α e, =eo +e.

    上述各公式中的系数和偏心距,应按下列公式计算 α, =11.5α

    图2沿周边均匀配筋的环形截面

    Nuo = f,As + fpyA,

    Mu—按通过轴向拉力作用点的弯矩平面计算的正载面受弯承载力设计值,按式(34)、(35) 算:

    Mu =αifeA(ri +r2)smna + fyAsr

    7.5桩基水平承载力与位移计算

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    7.5.1受水平作用的单桩及桩基,应按DL/T5219一2014中附录J中的方法计算单桩或基桩的 力和变位。

    7.5.2桩的水平变形系数α(1/m)可按式(30)确定

    P 桩侧土水平抗力系数的比例系数(km/m*); bo桩身计算宽度(m); 环形管桩:当直径d≤lm时,b=0.9(1.5d+0.5); 当直径d>lm时,b=0.9(d+1); 方形管桩:当边宽b≤lm时,b=1.5b+0.5; 当边宽b>lm时,b。=b+1; EI 桩身抗弯刚度,对于钢筋混凝土桩,EI=0.85E。lo;其中E。为混凝土弹性模量;I。为 桩身换算截面惯性矩; 式中: αE 钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值; Ps 为桩身配筋率; do 一为纵向钢筋圆环的直径。

    7.5.3地基土水平抗力系数的比例系数m,应按下列规定确定:

    a)对于重要线路且地质条件复杂的杆塔桩基,有条件时应通过单桩水平静载荷试验确定; b)对于非重要线路且地质条件较简单的杆塔桩基,当无静载荷试验资料时,可按表6取值。 c)当水平荷载为长期荷载时,应将表6列数值乘以0.4降低采用。

    表6桩侧士水平抗力系数的比例系数m值

    7.6桩身承载力与裂缝控制验算

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    7.6.2钢筋混凝土轴心受压桩正截面受压

    b) 当桩身配筋不符合式规定时: N≤V 式中: N 荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值: Ye 管桩成桩工艺系数,宜取0.7~0.85; 混凝土轴心抗压强度设计值: 纵向主筋抗压强度设计值; 纵向主筋截面面积。

    N≤Vf.Aps (38) 式中: N 荷载效应基本组合下的桩顶轴向压力设计值: 管桩成桩工艺系数,宜取0.7~0.85; 混凝土轴心抗压强度设计值: 纵向主筋抗压强度设计值; 一纵向主筋截面面积。 7.6.3计算轴心受压混凝土桩正截面受压承载力时,一般取稳定系数=1.0。对于高承台基桩、 班身穿越可液化土或不排水抗剪强度小于10kPa的软弱土层的基桩,应考虑压屈影响,可按本式 37)、(38)计算所得桩身正截面受压承载力乘以?折减。其稳定系数?可根据桩身压屈计算长度1。 和桩的设计直径d(或矩形桩短边尺寸b)确定。桩身压屈计算长度可根据桩顶的约束情况、桩身露 出地面的自由长度。、桩的入土长度h、桩侧和桩底的土质条件应按表7确定。桩的稳定系数可按 表8确定。

    .6.3计算轴心受压混凝土桩正截面受压承载力时,一般取稳定系数=1.0。对于高承合基桩、 班身穿越可液化土或不排水抗剪强度小于10kPa的软弱土层的基桩,应考虑压屈影响,可按本式 (37)、(38)计算所得桩身正截面受压承载力乘以折减。其稳定系数Φ可根据桩身压屈计算长度 和桩的设计直径d(或矩形桩短边尺寸b)确定。桩身压屈计算长度可根据桩顶的约束情况、桩身 出地面的自由长度。、的入土长度h、桩侧和桩底的土质条件应按表7确定。桩的稳定系数可 表8确定。

    表7桩身压屈计算长度!

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    7.6.5预应力管桩应按下列规定进行受拉应力验算

    a 对于严格要求不出现裂缝的预应力管桩,其裂缝控制等级应为一级,在荷载效应标准组合 下混凝土不应产生拉应力,应符合下式要求:

    在荷载效应标准组合 下受拉边缘的应力不应 应符合下式要求:

    αck荷载效应标准组合下桩身混凝土正截面法向拉应力(N/mm); 0—管桩桩身截面混凝土有效预压应力(N/mm); f—混凝土轴心抗拉强度标准值(N/mm)。 7.6.6管桩桩身轴心受拉时,裂缝控制等级为一级;管桩桩身受弯时,处于弱腐蚀环境的管桩裂 缝控制等级为二级,中等、强腐蚀环境的管桩裂缝控制等级为一级。 7.6.7当考虑地震作用验算桩身抗拔承载力时,应根据现行国家标准GB50011的规定,对作用于 桩顶的地震作用效应进行校验。 7.6.8对于受水平荷载和地震作用的管桩,其桩身受弯承载力和受剪承载力的验算应符合下列规 定: a 应验算桩身最大弯矩截面处的正截面弯矩; b 应验算桩顶斜截面的受剪承载力; C 桩身所承受最大弯矩和水平剪力的计算,可按本规程设计部分计算:

    7.7.1对以下杆塔桩基基础应进行沉降验算:

    a)重要线路且地质条件复杂的杆塔桩基; b)对于体型复杂、荷载不均匀或桩端以下存在软弱下卧层的重要线路或地质条件复杂的杆塔 桩基; 7.7.2桩基的计算最终沉降量不得超过杆塔地基的沉降允许值,并应符合现行国家标准GB50002 的规定。

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    管基础设计时,可结合地区经验考虑桩、土、承

    M,=ZN,y M,=ZNx

    M,=ZN,y M,=ZNx

    (a)矩形多桩承台(b)等边三桩承台(c)等腰三桩承台 图3承台弯距示意图

    M,、M一—分别为绕X轴和绕Y轴方向计算截面处的弯矩设计值; x、y—垂直y轴和x轴方向自桩轴线到相应计算截面的距离; N不计承台及其上土重,在荷载效应基本组合下的第基桩或复合基桩竖向反力设计值 b)等边三桩承台[图3(b)】应满足式(37):

    M一一由承台形心至承台边缘距离范围内板带的弯矩设计值: N.mx 不计承台及其上土重,在荷载效应其本组合下三桩中最大基桩或复合基桩竖向反力 设计值; 桩中心距; 方桩边长,圆柱时c=0.866d(d为圆柱直径)。 · 等腰三桩承台【图3(c)】应满足式(44)、(45):

    塔吊标准规范范本74a c,) 0.75

    M、M,—分别为由承台形心至承台两腰边缘和底边边缘正交截面范围内板带的弯矩设计值: 5。长向桩中心距; 一短向桩距与长向桩距之比,当a小于0.5时,应按变截面的二桩承台设计: C、C2 分别为垂直于、平行于承台底边的柱截面边长。

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    3轴力竖向力作用下桩基础承台受柱的冲切,可按下列规定计算: 冲切破坏锥体应采用自柱边或承台变阶处至相应桩顶边缘连线所构成的锥体,锥体斜面与 承台底面之夹角不应小于45°(图4)。 受柱冲切承载力可按式(46)~(48)计算:

    F, ≤βapBoumf,h F, =F0 0.84 Bo 2+0.2

    混凝土结构(46) 【47) (48)

    ....
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