中美欧规范码头工程预应力混凝土管桩制作对比*

吴佳琪，娄学谦，吕述晖

(中交四航工程研究院有限公司，广东 广州 510230)

我国现行的标准规范中，涉及到桩基设计与施工的规范主要包括JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》、JTS/T 167-17—2020《港口工程后张法预应力混凝土长管节管桩设计与施工规程》等。本文主要针对码头工程的预制桩制桩工艺开展研究，因此主要采用JTS 215—2018《码头结构施工规范》[1]。美国国防部标准、实践统一设施标准、设施标准和统一设施指导性规范MIL-STD-3007G规定，施工标准通常指的是UFGS(统一设施指导性规范)文档。欧盟标准是一个分散的系统，预制桩生产涉及的规范极为广泛。EN 12794:2005[2]是预制混凝土产品系列标准之一，详细说明了在工厂环境中制造、储存、运输及最终安装的预制混凝土基础桩的要求、基本性能标准和详细规定。

已有学者对中美标准规范在公路桥梁桩基施工中开展过对比研究[3-4]，但关于中美欧规范在码头工程预应力混凝土管桩制作方面的比较报道较少，开展相关比较是跨国码头工程项目设计施工的关键。

1 先张法预应力混凝土管桩制作

1.1 混凝土

先张法预应力管桩混凝土应满足的主要规定见表1，其中，美国标准出自UFGS 31 62 13.24[5]，而欧洲标准相关规范EN 12794:2005、EN 13369:2004[6]、EN 447对这部分内容的规定均由EN 206-1:2000[7]指导完成。

表1 中美欧混凝土与灌浆性能要求

1.2 钢筋加工

1.2.1中国规范

JTS 215—2018《码头结构施工规范》规定：预应力筋采用预应力混凝土用钢棒时，其质量应符合现行国家标准GB/T 5223《预应力混凝土用钢棒》中低松弛螺旋槽钢棒的规定，且抗拉强度不应小于1 420 MPa，非比例延伸强度不应小于1 280 MPa，断后伸长率应大于延性35级的规定。

预应力筋采用高强度低松弛钢绞线时，其质量应符合现行国家标准GB/T 5224《预应力混凝土用钢绞线》的有关规定。

1.2.2美国规范

UFGS-31 62 13.24在对模具的规定中指出，采用符合ASTM A416/A416M 270规定的7线缓释应力或低松弛钢绞线。使用无油脂、油、蜡、油漆、泥土、污物和松锈的预应力钢。不可使用有扭结、弯曲或其他缺陷的预应力钢绞线或钢丝。

1.2.3欧洲规范

EN 13369:2004对预应力钢规定：当规范用于设计时，预应力钢(钢丝、钢筋和钢绞线)应符合prEN 10138-1、prEN 10138-2、prEN 10138-3、prEN 10138-4的要求，可采用3线或7线钢绞线。相关规定均为通用要求。

钢筋笼制作与安装允许偏差的中美欧规范差异见表2。

表2 中美欧钢筋笼制作与安装允许偏差 mm

1.3 筑造

筑造的内容包括浇注、张拉、养护、放张和拼接。中美欧相关规定存在较多差异，美国规范浇注方法包括离心浇注法、静压注浆法；欧洲规范要求对拼接接头进行刚度测试，并有具体指导方法。与中国规范不同，美欧规范多为对预制桩的通用要求，其差异见表3。

表3 中美欧先张法预应力混凝土管桩筑造对比

2 后张法预应力混凝土管桩制作

2.1 混凝土

对比1.1节《港口工程后张法预应力混凝土长管节管桩设计与施工规程》(JTS/T 167-17—2020)[10]对长管节(长度为8 m及以上且采用离心工艺制作的混凝土管段)规定：胶凝材料用量为450～500 kg/m3，水胶比不大于0.25，其他内容无明显差异。

2.2 钢筋加工

2.2.1中国规范

JTS 215—2018《码头结构施工规范》指出，钢筋笼的制作应采用冷拔钢筋，每一管节长度的钢筋笼脱焊点不得多于4个。

2.2.2美国规范

UFGS 31 62 13.24美国混凝土筒桩规范规定，混凝土结构中钢筋的最小保护层取决于环境、土壤条件、防腐蚀需要和打桩的位置。正常暴露时，最小保护层为50 mm；暴露于海洋环境(氯含量超过1 000×10-6)的桩，最少使用75 mm保护层，但宜在角处采用100 mm保护层；在正常和海洋条件下，可采用38 mm保护层。

2.2.3欧洲规范

标准EN 12794:2005中对桩和桩节产品的偏差规定时，包括了对保护层的相关规定，同时规定钢筋的加工应符合EN 13369:2004。

EN 13670:2009作为混凝土结构执行规范，有关于钢筋弯曲、切割等规定。

中美欧钢筋笼的制作与安装的偏差相关规定见表4。

表4 中美欧钢筋笼制作与安装允许偏差 mm

2.3 筑造

管桩(或管节)制造主要包括模板工程、钢筋加工、截面成型、固化养护、拼接等关键工艺。中国规范采用复合工艺或离心工艺；美国规范采用离心浇注法；欧洲标准无明确规定，后张拉可参考ETAG013。中美欧管桩(或管节)制作差异见表5。

表5 中美欧管桩(或管节)制作

各主要规范对后张法预应力混凝土管桩的张拉、灌浆、应力传递(放张)的要求见表 6。中国规范对放张控制规定较少，欧洲规范给出了基本的控制原则和方法，允许各国制定相应的国家参数，考虑的因素可更全面。

表6 中美欧对后张法预应力混凝土管桩的张拉、灌浆及放张的要求

3 管桩质量与偏差

中美欧规范相关规定主要差异有：

1)桩的允许偏差参数不一致，其中最显著的是欧洲标准将钢筋的位置及保护层规定归于产品偏差中；

2)欧洲的桩端/桩顶倾斜(角偏差)区分了AD1和AD2两个类别；

3)欧盟标准包含桩趾允许偏差，并对桩的符合性评价(初始形式试验、工厂产品控制)等有非常详细的规定。

鉴于美欧标准为通用性标准，现将与中国标准相关的主要规定列于表7。

表7 中美欧管桩质量和允许公差规定

4 结语

1)对于混凝土的规定，中美欧规范的主要差异主要体现在：只有中国规范给出了胶凝材料用量的范围取值，美国规范仅是规定了该材料的最小含量；只有中国规范对混凝土的密度提出大于2 500 kg/m3的要求，欧洲规范则要根据EN 206-1:2000的指导，在相关的技术规格书中规定。

2)中美欧规范对钢筋加工、张拉、注浆和预应力制作工艺、质量验收等方面的规定存在较多差异。中国规范规定较为细致，美欧规范一般需要大量引用其他规范或手册。

3)中美欧规范具有通用性，在对应用于码头工程的预应力混凝土管桩进行制作差异比较时，相关国内外参考规范为：先(或后)张法预应力混凝土管桩(JTS 215—2018)、预制混凝土圆筒桩(UFGS-31 62 13.24)、预制混凝土产品-基础桩(EN 12794:2005)及各自的引用标准。