中美歐規(guī)范碼頭工程預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制作對(duì)比*

吳佳琪，婁學(xué)謙，呂述暉

(中交四航工程研究院有限公司，廣東 廣州 510230)

我國(guó)現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，涉及到樁基設(shè)計(jì)與施工的規(guī)范主要包括JGJ 94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》、JTS/T 167-17—2020《港口工程后張法預(yù)應(yīng)力混凝土長(zhǎng)管節(jié)管樁設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》等。本文主要針對(duì)碼頭工程的預(yù)制樁制樁工藝開展研究，因此主要采用JTS 215—2018《碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》[1]。美國(guó)國(guó)防部標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)踐統(tǒng)一設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一設(shè)施指導(dǎo)性規(guī)范MIL-STD-3007G規(guī)定，施工標(biāo)準(zhǔn)通常指的是UFGS(統(tǒng)一設(shè)施指導(dǎo)性規(guī)范)文檔。歐盟標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)分散的系統(tǒng)，預(yù)制樁生產(chǎn)涉及的規(guī)范極為廣泛。EN 12794:2005[2]是預(yù)制混凝土產(chǎn)品系列標(biāo)準(zhǔn)之一，詳細(xì)說明了在工廠環(huán)境中制造、儲(chǔ)存、運(yùn)輸及最終安裝的預(yù)制混凝土基礎(chǔ)樁的要求、基本性能標(biāo)準(zhǔn)和詳細(xì)規(guī)定。

已有學(xué)者對(duì)中美標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范在公路橋梁樁基施工中開展過對(duì)比研究[3-4]，但關(guān)于中美歐規(guī)范在碼頭工程預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制作方面的比較報(bào)道較少，開展相關(guān)比較是跨國(guó)碼頭工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工的關(guān)鍵。

1 先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制作

1.1 混凝土

先張法預(yù)應(yīng)力管樁混凝土應(yīng)滿足的主要規(guī)定見表1，其中，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出自UFGS 31 62 13.24[5]，而歐洲標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)范EN 12794:2005、EN 13369:2004[6]、EN 447對(duì)這部分內(nèi)容的規(guī)定均由EN 206-1:2000[7]指導(dǎo)完成。

表1 中美歐混凝土與灌漿性能要求

1.2 鋼筋加工

1.2.1中國(guó)規(guī)范

JTS 215—2018《碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》規(guī)定：預(yù)應(yīng)力筋采用預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒時(shí)，其質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5223《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒》中低松弛螺旋槽鋼棒的規(guī)定，且抗拉強(qiáng)度不應(yīng)小于1 420 MPa，非比例延伸強(qiáng)度不應(yīng)小于1 280 MPa，斷后伸長(zhǎng)率應(yīng)大于延性35級(jí)的規(guī)定。

預(yù)應(yīng)力筋采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線時(shí)，其質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5224《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》的有關(guān)規(guī)定。

1.2.2美國(guó)規(guī)范

UFGS-31 62 13.24在對(duì)模具的規(guī)定中指出，采用符合ASTM A416/A416M 270規(guī)定的7線緩釋應(yīng)力或低松弛鋼絞線。使用無(wú)油脂、油、蠟、油漆、泥土、污物和松銹的預(yù)應(yīng)力鋼。不可使用有扭結(jié)、彎曲或其他缺陷的預(yù)應(yīng)力鋼絞線或鋼絲。

1.2.3歐洲規(guī)范

EN 13369:2004對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼規(guī)定：當(dāng)規(guī)范用于設(shè)計(jì)時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼(鋼絲、鋼筋和鋼絞線)應(yīng)符合prEN 10138-1、prEN 10138-2、prEN 10138-3、prEN 10138-4的要求，可采用3線或7線鋼絞線。相關(guān)規(guī)定均為通用要求。

鋼筋籠制作與安裝允許偏差的中美歐規(guī)范差異見表2。

表2 中美歐鋼筋籠制作與安裝允許偏差 mm

1.3 筑造

筑造的內(nèi)容包括澆注、張拉、養(yǎng)護(hù)、放張和拼接。中美歐相關(guān)規(guī)定存在較多差異，美國(guó)規(guī)范澆注方法包括離心澆注法、靜壓注漿法；歐洲規(guī)范要求對(duì)拼接接頭進(jìn)行剛度測(cè)試，并有具體指導(dǎo)方法。與中國(guó)規(guī)范不同，美歐規(guī)范多為對(duì)預(yù)制樁的通用要求，其差異見表3。

表3 中美歐先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁筑造對(duì)比

2 后張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁制作

2.1 混凝土

對(duì)比1.1節(jié)《港口工程后張法預(yù)應(yīng)力混凝土長(zhǎng)管節(jié)管樁設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》(JTS/T 167-17—2020)[10]對(duì)長(zhǎng)管節(jié)(長(zhǎng)度為8 m及以上且采用離心工藝制作的混凝土管段)規(guī)定：膠凝材料用量為450～500 kg/m3，水膠比不大于0.25，其他內(nèi)容無(wú)明顯差異。

2.2 鋼筋加工

2.2.1中國(guó)規(guī)范

JTS 215—2018《碼頭結(jié)構(gòu)施工規(guī)范》指出，鋼筋籠的制作應(yīng)采用冷拔鋼筋，每一管節(jié)長(zhǎng)度的鋼筋籠脫焊點(diǎn)不得多于4個(gè)。

2.2.2美國(guó)規(guī)范

UFGS 31 62 13.24美國(guó)混凝土筒樁規(guī)范規(guī)定，混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的最小保護(hù)層取決于環(huán)境、土壤條件、防腐蝕需要和打樁的位置。正常暴露時(shí)，最小保護(hù)層為50 mm；暴露于海洋環(huán)境(氯含量超過1 000×10-6)的樁，最少使用75 mm保護(hù)層，但宜在角處采用100 mm保護(hù)層；在正常和海洋條件下，可采用38 mm保護(hù)層。

2.2.3歐洲規(guī)范

標(biāo)準(zhǔn)EN 12794:2005中對(duì)樁和樁節(jié)產(chǎn)品的偏差規(guī)定時(shí)，包括了對(duì)保護(hù)層的相關(guān)規(guī)定，同時(shí)規(guī)定鋼筋的加工應(yīng)符合EN 13369:2004。

EN 13670:2009作為混凝土結(jié)構(gòu)執(zhí)行規(guī)范，有關(guān)于鋼筋彎曲、切割等規(guī)定。

中美歐鋼筋籠的制作與安裝的偏差相關(guān)規(guī)定見表4。

表4 中美歐鋼筋籠制作與安裝允許偏差 mm

2.3 筑造

管樁(或管節(jié))制造主要包括模板工程、鋼筋加工、截面成型、固化養(yǎng)護(hù)、拼接等關(guān)鍵工藝。中國(guó)規(guī)范采用復(fù)合工藝或離心工藝；美國(guó)規(guī)范采用離心澆注法；歐洲標(biāo)準(zhǔn)無(wú)明確規(guī)定，后張拉可參考ETAG013。中美歐管樁(或管節(jié))制作差異見表5。

表5 中美歐管樁(或管節(jié))制作

各主要規(guī)范對(duì)后張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的張拉、灌漿、應(yīng)力傳遞(放張)的要求見表 6。中國(guó)規(guī)范對(duì)放張控制規(guī)定較少，歐洲規(guī)范給出了基本的控制原則和方法，允許各國(guó)制定相應(yīng)的國(guó)家參數(shù)，考慮的因素可更全面。

表6 中美歐對(duì)后張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的張拉、灌漿及放張的要求

3 管樁質(zhì)量與偏差

中美歐規(guī)范相關(guān)規(guī)定主要差異有：

1)樁的允許偏差參數(shù)不一致，其中最顯著的是歐洲標(biāo)準(zhǔn)將鋼筋的位置及保護(hù)層規(guī)定歸于產(chǎn)品偏差中；

2)歐洲的樁端/樁頂傾斜(角偏差)區(qū)分了AD1和AD2兩個(gè)類別；

3)歐盟標(biāo)準(zhǔn)包含樁趾允許偏差，并對(duì)樁的符合性評(píng)價(jià)(初始形式試驗(yàn)、工廠產(chǎn)品控制)等有非常詳細(xì)的規(guī)定。

鑒于美歐標(biāo)準(zhǔn)為通用性標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)將與中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的主要規(guī)定列于表7。

表7 中美歐管樁質(zhì)量和允許公差規(guī)定

4 結(jié)語(yǔ)

1)對(duì)于混凝土的規(guī)定，中美歐規(guī)范的主要差異主要體現(xiàn)在：只有中國(guó)規(guī)范給出了膠凝材料用量的范圍取值，美國(guó)規(guī)范僅是規(guī)定了該材料的最小含量；只有中國(guó)規(guī)范對(duì)混凝土的密度提出大于2 500 kg/m3的要求，歐洲規(guī)范則要根據(jù)EN 206-1:2000的指導(dǎo)，在相關(guān)的技術(shù)規(guī)格書中規(guī)定。

2)中美歐規(guī)范對(duì)鋼筋加工、張拉、注漿和預(yù)應(yīng)力制作工藝、質(zhì)量驗(yàn)收等方面的規(guī)定存在較多差異。中國(guó)規(guī)范規(guī)定較為細(xì)致，美歐規(guī)范一般需要大量引用其他規(guī)范或手冊(cè)。

3)中美歐規(guī)范具有通用性，在對(duì)應(yīng)用于碼頭工程的預(yù)應(yīng)力混凝土管樁進(jìn)行制作差異比較時(shí)，相關(guān)國(guó)內(nèi)外參考規(guī)范為：先(或后)張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(JTS 215—2018)、預(yù)制混凝土圓筒樁(UFGS-31 62 13.24)、預(yù)制混凝土產(chǎn)品-基礎(chǔ)樁(EN 12794:2005)及各自的引用標(biāo)準(zhǔn)。