预应力空心方桩与实心方桩的性价比 ![M tJo5
一、 质量 V !e*J,g
实心方桩的生产工艺为纯手工操作，包括混凝土搅拌、喂料、振捣、编笼等，人员操作的随意性，决定了其质量难以保证，在运输及施工中破损率极高，质量波动比较大，工程质量难以保证。而预应力空心方桩采用了目前最先进的混凝土构件生产工艺，从混凝土的搅拌开始包括喂料、离心、蒸养、编笼等，全部为电脑控制，机械化作业，又加上预应力空心方桩本身的混凝土强度比较高，承载力比较大，所以空心方桩的自身成桩质量非常优越，在运输及施工中破损率极低，远小于实心方桩，能充分保证工程质量。 `FX?P`\@I
二、积土 w7vQ6jkH
实心方桩的积土量,理论上讲就是压入地面以下的桩的体积,对于土质比较硬或四周有建筑物的地段,由于积土的影响,会造成后期沉桩的困难,或对四周建筑物的质量造成不良影响,所以各施工单位在沉桩的过程中,总是想尽一切办法来减少积土,以免造成不良后果.而预应力空心方桩,由于采用了空心的形状,在沉桩的过程中,土质能进入到空心部位,不但提高了空心方桩的自身承载力,而且也有效减少了积土.对于一般性粘土地质,土层进入桩身空心的深度在10米左右,相对于实心方桩,可减少积土10%以上. A.r.tf}:
三、施工 G %h+KTw
实心方桩由于自身的混凝土强度比较低,接桩时间比较长,使得桩的破损率比较高,沉桩速度比较慢.而空心方桩由于桩本身强度比较高,抗打击力比较强,加之其接桩方便快捷,使得空心方桩的破损率极低,沉桩速度比较快. #] ^M/y
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四、工程造价 mJH4M9WJ]
预应力空心方桩结合了PHC桩的先进生产工艺与实心方桩的外形特点,其本身的性能远高于实心方桩,而产品单价却比同规格的实心方桩低10%以上,例如上海市场上300*300的实心方桩单价约94元/米,而300(180)的空心方桩单价只有75元/米.对于桩深25米的桩,每根节约成本为(94-75)*25=475元(可节约19元/米) Xd1+?2
通过以上对比可以看出,预应力空心方桩无论质量还是价格都比实心方桩有明显的优势. dwiLu& ]u
实心方桩和空心方桩技术参数对比表 gT,iH.
规格 施工破损率 桩身承载力设计值 生产工艺 混凝土强度 出厂周期 积土影响 焊接方式 Qkw _ 9
300*300空心方桩 <0.3% 1302 工厂化生产 ≥C60 3天 小 直接焊接 V| {~9^
实心方桩 <6-8% 1154 传统工艺 ≤C40 28天 大 角铁焊接 yBv4 xKMH
300预应力方桩与400管桩的性价比 T ?`Ha\go
空心方桩是一种结合预应力管桩和预制方桩二者的优点,同时克服了其大部分缺点的新型桩型,现国际上(如美国、日本等)已大力开始推广使用.按混凝土的等级强度及混凝土承载面的大小可分为KFZ、HKFZ、TKFZ,分别为预应力混凝土空心方桩(KFZ)、预应力高强混凝土空心方桩(HKFZ)、预应力混凝土薄壁空心方桩(TKFZ),其中TKFZ主要用于摩擦桩为主的地质,而HKFZ主要适合于承载力要求较高或有高耐腐蚀要求的地质情况,KFZ与TKFZ的混凝土强度等级为C60,HKFZ的混凝土强度等级为C80.空心方桩的外边长主要有250*250---1000*1000,以每50为增量.相对于其它桩型,特别是预应力混凝土管桩而言,其突出的优点在: w[ )HQ1K
1、同截面混凝土下方桩外表面积大于管桩,且成方型或多边角型的外形,在土层中桩体周边土与土的休止角比圆型的摩阻系数要大得多.这就意味着空心方桩比管桩在同等地质条件下能获得更大的承载力,为工程省下大量的基础资金; 8&bNI@:@
2、从下表的对比情况看.300(180)的空心方桩的桩本身承载力要大于400*90的管桩，每KN承载力造价要低于预应力混凝土管桩，同时由于桩的外边长从400减小到300，承台或剪力墙基础的尺寸可进一步减小，基础的减小可减小钢筋的用量和基础的深度，这意味着设计人员在同样的设计承载力下，可优选方桩，桩材料费用可省下一大笔，这对建设方来说，何乐而不为呢？ I+jc
400实心方桩、500管桩、400空心方桩性价对比表 ?}u][akM
桩型 周长 竖向承载力设计值（KN） 生产工艺 混凝土强度 出厂时间 挤土影响 承台投资节约 价格 '[HU!8F
实心方桩 1.6米 1627.8 传统预制 不高于C40 28天 大 —36% 高 g|4>S<uC
圆500管桩 1.57米 1920 工厂化生产 不低于C60 3天 小 —0% 中 n-<`Z NMU
空心方桩 1.6米 1978 工厂化生产 不低于C60 3天 极小 —36% 低 %0 U@k!lP
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450实心方桩、600管桩、450空心方桩性价对比表 2_C p}P j
桩型 周长 竖向承载力设计值（KN） 生产工艺 混凝土强度 出厂时间 挤土影响 承台投资节约 价格 !9j6l 0
实心方桩 1.8米 2707.4 传统预制 不高于C40 28天 大 —44% 高 7~QAprwVS
圆600管桩 1.88米 2480 工厂化生产 不低于C60 3天 小 —0% 中 >gn@NJ2 N
空心方桩 1.8米 2351 工厂化生产 不低于C60 3天 极小 —44% 低 ]J/ ;Xp
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350实心方桩、350空心方桩性价对比表 |]-~yYqP3
桩型 周长 竖向承载力设计值（KN） 生产工艺 混凝土强度 出厂时间 挤土影响 承台投资节约 价格 A$;*O)
实心方桩 1.4米 1627 传统预制 不高于C40 28天 大 相同 高 G,(Xz"`,
空心方桩 1.4米 1813 工厂化生产 不低于C60 3天 极小 相同 低 z@jKzyq
备注:在同条件设计承台情况下:承台基础尺寸全部按四桩承台设计计算 Z hCjY
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实心方桩、PHC管桩、预应力空心方桩综合性价对比表 &iy7It
250实心方桩、Ф300管桩、250空心方桩性价对比表 Kf$6D 79#
桩型 周长 竖向承载力设计值（KN） 生产工艺 混凝土强度 出厂时间 挤土影响 承台投资节约 价格 \D#+0
实心方桩 1米 835.6 传统预制 不高于C40 28天 大 —30% 低 >: J1Gc
Φ300管桩 0.94米 710 工厂化生产 不低于C60 3天 小 —0% 高 \Z~
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空心方桩 1米 907 工厂化生产 不低于C60 3天 极小 —30% 低 Us>
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300实心方桩、400管桩、300空心方桩性价对比表 X 3ZKN;
桩型 周长 竖向承载力设计值（KN） 生产工艺 混凝土强度 出厂时间 挤土影响 承台投资节约 价格 $ylxl"Y
实心方桩 1.2米 1203.3 传统预制 不高于C40 28天 大 —43% 高 Oj2=& uz
圆500管桩 1.25米 1260 工厂化生产 不低于C60 3天 小 —0% 中 *;lb<uLv
空心方桩 1.2米 1243 工厂化生产 不低于C60 3天 极小 —43% 低 FE1En
3、空心方桩的理论计算抗剪力是同混凝土用量管桩的2-3倍，据日本建设省的实际测试是管桩的4.5倍，这说明空心方桩的抗震性能非常优越，很值得在多震的区域及高层建筑、大面积地下室的建筑物基础中推广使用。 j1ap,<\.k
4、空心方桩继承并发扬了原有混凝土方桩的施工破损率低的特点，高强混凝土配上方形的头部，更能承受比圆形头部的耐冲击性能，使桩在施工中比管桩小得多的桩头破损；方形比圆形更大的焊接周长充分保证每节桩之间的有效焊接强度，大大减小了管桩在施工中出现的节头脱焊或移位现象，使沉桩质量更优。 |UcF%VNnz1
HKFZ-300A方桩与PHC-400AB管桩的技术指标对比 G2:.8 ok
规格 施工破损率 桩身承载力设计值（KN） 桩身承载力极限值（KN） 抗拉强度Mpa 抗剪强度Mpa 施工方式 打桩费用元/米 X'2%'z<
300*300空心方桩 <0.3% 1727 2046 4.49 3.88 所有方式 7左右 q s9r$o.\l
Φ500管桩 <2.0% 1640 1943 4.10 1.06 不适合抱压式 10左右 ;BHIs s7
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五、承台造价节约 .Lm`v0' w
由上表可以清楚地看出，选用TKFZ300空心方桩在力学性能上完全可以替代300实心方桩，同时，从经济角度上来看，选用TKFZ300空心方桩较300实心方桩相比可节省20%以上，若为承台基础，根据2008年桩基技术规范，实心方桩各桩间中心距不宜小于桩外边长的4.0倍，空心方桩各桩间中心距不宜小于桩外边长的3.5倍，（大约可节省10%的承台费用）,如此估算，若一各基础造价为1000万元的工程，选用TKFZ300空心方桩替换300实心方桩大约可节省350万元左右，体现出空心方桩极高的性价比。 Y`xAJ#=
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5、由上表可以清楚地看出，选用300空心方桩在力学性能上完全可以替代Φ400管桩，同时使用小桩径的基础，在施工速度、挤土影响等方面又可大大改进，其性能上还超越管桩。同时，从经济角度上来看，选用300空心方桩较400管桩相比可节省8元/米左右，打桩费可节约3元/米，若为承台基础，根据桩基技术规范，各桩间中心距不宜小于桩外边长的3.5倍，（大约可节省43%的承台费用）,如此估算，若一个基础造价为1000万元的工程，选用300空心方桩替换400管桩大约可节省250万元左右，体现出空心方桩极高的性价比。 *r6 v9
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400空心方桩与500管桩的性价比 q+lCA#Sx
空心方桩是一种结合预应力管桩和预制方桩二者的优点,同时克服了其大部分缺点的新型桩型,现国际上(如美国、日本等)已大力开始推广使用.按混凝土的等级强度及混凝土承载面的大小可分为KFZ、HKFZ、TKFZ,分别为预应力混凝土空心方桩(KFZ)、预应力高强混凝土空心方桩(HKFZ)、预应力混凝土薄壁空心方桩(TKFZ),其中TKFZ主要用于摩擦桩为主的地质,而HKFZ主要适合于承载力要求较高或有高耐腐蚀要求的地质情况,KFZ与TKFZ的混凝土强度等级为C60,HKFZ的混凝土强度等级为C80.空心方桩的外边长主要有250*250---1000*1000,以每50为增量.相对于其它桩型,特别是预应力混凝土管桩而言,其突出的优点在: u:^9ZQ+
1、同截面混凝土下方桩外表面积大于管桩,且成方型或多边角型的外形,在土层中桩体周边土与土的休止角比圆型的摩阻系数要大得多.这就意味着空心方桩比管桩在同等地质条件下能获得更大的承载力,为工程省下大量的基础资金; X:
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2、从下表的对比情况看.400(240)的空心方桩的桩本身承载力要大于500（110）的管桩，每KN承载力造价要低于预应力混凝土管桩，同时由于桩的外边长从500减小到400，承台或剪力墙基础的尺寸可进一步减小，基础的减小可减小钢筋的用量和基础的深度，这意味着设计人员在同样的设计承载力下，可优选方桩，桩材料费用可省下一大笔，这对建设方来说，何乐而不为呢？ .e5 rKkkT
3、方桩的理论计算抗剪力是同混凝土用量管桩的2-3倍，据日本建设省的实际测试是管桩的4.5倍，这说明空心方桩的抗震性能非常优越，很值得在多震的区域及高层建筑、大面积地下室的建筑物基础中推广使用。 b 1Ba}
4、空心方桩继承并发扬了原有混凝土方桩的施工破损率低的特点，高强混凝土配上方形的头部，更能承受比圆形头部的耐冲击性能，使桩在施工中比管桩小得多的桩头破损；方形比圆形更大的焊接周长充分保证每节桩之间的有效焊接强度，大大减小了管桩在施工中出现的节头脱焊或移位现象，使沉桩质量更优。 X8XE_VtP
HKFZ-400A方桩与PHC-500AB管桩的技术指标对比 ; y>}LGG
规格 施工破损率 桩身承载力设计值（KN） 桩身承载力极限值（KN） 抗拉强度Mpa 抗剪强度Mpa 施工方式 打桩费用元/米 @\=4 Rin/q
400*400空心方桩 <0.3% 2885 3418 4.49 3.88 所有方式 10左右 cZw_^@!
Φ500管桩 <2.0% 2540 3010 4.10 1.06 不适合抱压式 15左右 W9A F}
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1）单个4桩承台使用混凝土量（带钢筋），以国家规范承台桩之间中心距不得小于3.5D计算； j<L !(6B
2）管桩（500*5.5d）（m3）*(500*5.5d)*承台厚度80=6.05（m3） xQqZi b5I
3) 空心方桩（400*5.5d）*(400*5.5d)*厚度=3.872（m3） +# @2,
4) 以混凝土（带钢筋）800元/米m3承台计算 U(<~("ocN
5）管桩6.05(m3)*800元/米m3=4840元 W:2j.K9!
6）空心方桩3.872（m3）*800元/米m3=3097.6元 } 9+Vf'u|l
7）按这样计算每个承台又可节省1742.4元*n个 RRGs:h @;
5、由上表可以清楚地看出，选用400空心方桩在力学性能上完全可以替代Φ500管桩，同时使用小桩径的基桩，在施工速度、挤土影响等方面又可大大改进，其性能上还超越管桩。同时，从经济角度上来看，选用400空心方桩较Φ500管桩相比可节省15元/米左右，打桩费可节约5元/米，若为承台基础，根据桩基技术规范，各桩间中心距不宜小于桩外边长的3.5倍，（大约可节省36%的承台费用）,如此估算，若一个基础造价为1000万元的工程，选用400空心方桩替换Φ500管桩大约可节省280万元左右，体现出空心方桩极高的性价比。 mDA1$fj"
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空心方桩与管桩性能比较 *o=( w5
1、各类桩型的性能比较 2j[; M-3
现有市场上用得比较多的是沉管灌注桩、混凝土预制桩、钻孔灌注桩、预应力混凝土管桩等，在以上集中桩型中预应力混凝土管桩因工厂预制、混凝土强度高、施工便捷、周期较快等优点而得到大量的使用，而沉管灌注桩等因其需要现场制作，质量难以保证，环境污染严重，不适合用于有较厚软土层地质，易发生颈缩现象，施工周期很长，所以其已逐渐为市场所淘汰，如广东省建委就明确规定不得使用沉管灌注桩，浙江省建设厅也已下文限制沉管灌注桩的使用。钻孔灌注桩因高的承载力和能适应复杂地质而有较强的生命力，但是这种桩型在施工时需要处理外抽的泥浆，环境污染相当严重，国内外的城市建设中已经较少采用，而且其制作成本相当高，故一般工业民用建筑上相对用得较少。预制混凝土方桩的优缺点已述，不再重复，但有一点值得一提，就是它的施工破损率很低，这也是我们开发生产预应力空心方桩的出发点之一；同时，因其是实心的，自重较大，在施工时有时常出现桩身的裂纹，使桩的耐久性不良；而通过结合离心与预应力技术，加上内部空心，新开发的空心方桩就完全克服了这一弊端。目前市场上，工业、民用建筑用得相对较多的是预应力混凝土管桩，它克服了以往所用桩型的缺点而具有自身特点，但缺点也很明显：外表光滑呈圆形，特别是在作为摩檫桩使用时，与土的摩檫力小，许多工程上不得不使用外径大的管桩或干脆使用实心方桩，加大了工程造价；薄壁管桩的抗弯性能较差，尤其是桩身的抗剪力、抗拉性能差，给建筑的基础埋下了隐患，所以在最近的国家预应力混凝土管桩调研会上已明确传出信息，要对管桩的抗剪、抗拉性能做出规定并在重点工程中慎用管桩，会议上各专家对外表为方型或多边形的桩型进行了论证与展望，希望我国能想西方发达国家靠拢，开发出外表为多边形或变径型的基桩材料，预应力混凝土空心方桩正是出于此目的而开发的。 -TyBb]
2、空心方桩与管桩性能比较 IXR%IggJA
空心方桩相对于其它桩型，特别是预应力混凝土管桩而言，其突出的优点在：①外表面积大且成方型或多边角型，在土层中桩体与土的休止角比圆型的外表大得多，这就意味着空心方桩比管桩在同等地质条件下能获得更大的承载力，为工程省下大量的基础资金；②通过对比情况来看，350的空心方桩的桩本身承载力要相当于500外径的厚壁管桩，每KN承载力造价要低于预应力混凝土管桩，这意味着设计人员在同样的设计承载力下可优选方桩，而350的空心方桩市场售价比500外径的厚壁管桩要小，可省下一大笔材料费；③方桩的理论计算抗剪力是同等管桩的2-3倍，据日本建设省的实际测试，是管桩的4.5倍，这说明空心方桩的抗震性能非常优越，很值得在多震的区域及高层建筑、大面积地下室的建筑物基础中推广使用；④空心方桩继承并发扬了原有混凝土方桩施工破损率低的特点，高强混凝土配上方形的头部，比管桩有更好的耐冲击性能，和小得多的桩头破损率；方形比圆形有更大的焊接周长，充分保证每节桩之间的有效焊接强度，大大减小了方桩在施工中出现接头脱焊或位移现象，使成桩质量更优；⑤方桩的外形更容易开发出非焊接的快速连接头，能真正做到全天候施工，施工更快捷，可避免在高地下水位中出现焊接桩头开裂现象。 4}<[4]f?|
空心方桩的使用，因其诸多优点，必将为市场所接受，并得到推广使用。日本，作为管桩的发明者，从20世纪60年代起大量推广使用，近年来，其管桩的使用逐年减小，2004年全国使用管桩不到500万米；而从2000年开发出新型方桩以来使用量已经占所有桩型的40%，可见空心方桩的优势。美国也类似日本，2003年预应力空心方桩的使用达到了9000万米，占总用桩量的35%，我国建筑材料生产企业，参照国外经验并按符合我国地质和制造情况的空心方桩已开发完成，并在工程实践中大量使用，目前从所使用的工程情况分析，方桩已取得了良好的技术性能优势。。
