中美歐規范碼頭工程預應力混凝土管樁制作對比*

吳佳琪，婁學謙，呂述暉

(中交四航工程研究院有限公司，廣東 廣州 510230)

我國現行的標準規范中，涉及到樁基設計與施工的規范主要包括JGJ 94—2008《建筑樁基技術規范》、JTS/T 167-17—2020《港口工程后張法預應力混凝土長管節管樁設計與施工規程》等。本文主要針對碼頭工程的預制樁制樁工藝開展研究，因此主要采用JTS 215—2018《碼頭結構施工規范》[1]。美國國防部標準、實踐統一設施標準、設施標準和統一設施指導性規范MIL-STD-3007G規定，施工標準通常指的是UFGS(統一設施指導性規范)文檔。歐盟標準是一個分散的系統，預制樁生產涉及的規范極為廣泛。EN 12794:2005[2]是預制混凝土產品系列標準之一，詳細說明了在工廠環境中制造、儲存、運輸及最終安裝的預制混凝土基礎樁的要求、基本性能標準和詳細規定。

已有學者對中美標準規范在公路橋梁樁基施工中開展過對比研究[3-4]，但關于中美歐規范在碼頭工程預應力混凝土管樁制作方面的比較報道較少，開展相關比較是跨國碼頭工程項目設計施工的關鍵。

1 先張法預應力混凝土管樁制作

1.1 混凝土

先張法預應力管樁混凝土應滿足的主要規定見表1，其中，美國標準出自UFGS 31 62 13.24[5]，而歐洲標準相關規范EN 12794:2005、EN 13369:2004[6]、EN 447對這部分內容的規定均由EN 206-1:2000[7]指導完成。

表1 中美歐混凝土與灌漿性能要求

1.2 鋼筋加工

1.2.1中國規范

JTS 215—2018《碼頭結構施工規范》規定：預應力筋采用預應力混凝土用鋼棒時，其質量應符合現行國家標準GB/T 5223《預應力混凝土用鋼棒》中低松弛螺旋槽鋼棒的規定，且抗拉強度不應小于1 420 MPa，非比例延伸強度不應小于1 280 MPa，斷后伸長率應大于延性35級的規定。

預應力筋采用高強度低松弛鋼絞線時，其質量應符合現行國家標準GB/T 5224《預應力混凝土用鋼絞線》的有關規定。

1.2.2美國規范

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

1.2.3歐洲規范

EN 13369:2004對預應力鋼規定：當規范用于設計時，預應力鋼(鋼絲、鋼筋和鋼絞線)應符合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。相關規定均為通用要求。

鋼筋籠制作與安裝允許偏差的中美歐規范差異見表2。

表2 中美歐鋼筋籠制作與安裝允許偏差 mm

1.3 筑造

筑造的內容包括澆注、張拉、養護、放張和拼接。中美歐相關規定存在較多差異，美國規范澆注方法包括離心澆注法、靜壓注漿法；歐洲規范要求對拼接接頭進行剛度測試，并有具體指導方法。與中國規范不同，美歐規范多為對預制樁的通用要求，其差異見表3。

表3 中美歐先張法預應力混凝土管樁筑造對比

2 后張法預應力混凝土管樁制作

2.1 混凝土

對比1.1節《港口工程后張法預應力混凝土長管節管樁設計與施工規程》(JTS/T 167-17—2020)[10]對長管節(長度為8 m及以上且采用離心工藝制作的混凝土管段)規定：膠凝材料用量為450～500 kg/m3，水膠比不大于0.25，其他內容無明顯差異。

2.2 鋼筋加工

2.2.1中國規范

JTS 215—2018《碼頭結構施工規范》指出，鋼筋籠的制作應采用冷拔鋼筋，每一管節長度的鋼筋籠脫焊點不得多于4個。

2.2.2美國規范

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

2.2.3歐洲規范

標準EN 12794:2005中對樁和樁節產品的偏差規定時，包括了對保護層的相關規定，同時規定鋼筋的加工應符合EN 13369:2004。

EN 13670:2009作為混凝土結構執行規范，有關于鋼筋彎曲、切割等規定。

中美歐鋼筋籠的制作與安裝的偏差相關規定見表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)制造主要包括模板工程、鋼筋加工、截面成型、固化養護、拼接等關鍵工藝。中國規范采用復合工藝或離心工藝；美國規范采用離心澆注法；歐洲標準無明確規定，后張拉可參考ETAG013。中美歐管樁(或管節)制作差異見表5。

表5 中美歐管樁(或管節)制作

各主要規范對后張法預應力混凝土管樁的張拉、灌漿、應力傳遞(放張)的要求見表 6。中國規范對放張控制規定較少，歐洲規范給出了基本的控制原則和方法，允許各國制定相應的國家參數，考慮的因素可更全面。

表6 中美歐對后張法預應力混凝土管樁的張拉、灌漿及放張的要求

3 管樁質量與偏差

中美歐規范相關規定主要差異有：

1)樁的允許偏差參數不一致，其中最顯著的是歐洲標準將鋼筋的位置及保護層規定歸于產品偏差中；

2)歐洲的樁端/樁頂傾斜(角偏差)區分了AD1和AD2兩個類別；

3)歐盟標準包含樁趾允許偏差，并對樁的符合性評價(初始形式試驗、工廠產品控制)等有非常詳細的規定。

鑒于美歐標準為通用性標準，現將與中國標準相關的主要規定列于表7。

表7 中美歐管樁質量和允許公差規定

4 結語

1)對于混凝土的規定，中美歐規范的主要差異主要體現在：只有中國規范給出了膠凝材料用量的范圍取值，美國規范僅是規定了該材料的最小含量；只有中國規范對混凝土的密度提出大于2 500 kg/m3的要求，歐洲規范則要根據EN 206-1:2000的指導，在相關的技術規格書中規定。

2)中美歐規范對鋼筋加工、張拉、注漿和預應力制作工藝、質量驗收等方面的規定存在較多差異。中國規范規定較為細致，美歐規范一般需要大量引用其他規范或手冊。

3)中美歐規范具有通用性，在對應用于碼頭工程的預應力混凝土管樁進行制作差異比較時，相關國內外參考規范為：先(或后)張法預應力混凝土管樁(JTS 215—2018)、預制混凝土圓筒樁(UFGS-31 62 13.24)、預制混凝土產品-基礎樁(EN 12794:2005)及各自的引用標準。