预应力空心方桩与实心方桩空心管桩经济型比较.docx
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预应力空心方桩与实心方桩空心管桩经济型比较
一、2007年全国建设行业科技成果推广项目
项目编号
项目名称
完成单位
证书编号
载体桩成套技术
北京波森特岩土工程有限公司
DX多节三岔挤扩灌注桩
北京中阔地基基础技术有限公司
山东中阔基础工程有限公司
离心法预应力混凝土空心方桩
上海中技桩业股份有限公司
建筑新型桩基技术
广州市建筑科学研究院
WFB混凝土密肋空心楼盖
长沙航凯建材技术有限公司
湖南大学结构工程研究所
锻造外六方直螺纹钢筋连接套筒
河北易达钢筋连接技术有限公司
罗宝外墙保温装饰系统技术
安徽罗宝建筑节能材料有限公司
PUB·S-I聚氨酯保温板外墙外保温系统
嵊州市科达新型建材有限公司
TF聚氨酯硬泡绝热阻燃复合板
河南天丰钢结构有限公司
ZTS环保型多功能复合保温板应用技术
青岛众天墙材高新技术开发有限公司
哈尔滨天硕建材工业有限公司
XR无机保温材料及其在外墙外保温中的应用技术
上海裕宸科技有限公司
HS-ICF复合墙外墙外保温体系
哈尔滨鸿盛建筑材料制造有限公司
瑞易通硬泡聚氨酯外墙外保温体系及屋面保温防水体系
青岛瑞易通建设工程有限公司
IDL膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统
北京德科振邦科技发展有限公司
康能膨胀聚苯板外墙外保温系统
上海沛琅化学建材有限公司
康能胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统
上海沛琅化学建材有限公司
二、预应力空心方桩与实心方桩的性价对比
(一)质量
实心方桩的生产过程为纯手工操作,包括混凝土搅拌、喂料、振捣、绕笼等,人员操作的随意性,决定了其质量难以保证,在运输及施工中的破损率极高,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、绕笼、蒸养等,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,在运输及施工中的破损率极低,远小于实心方桩,能充分保证工程质量。
(二)积土
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。
(三)施工
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。
(四)工程造价
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80元/米,而300(180)的空心方桩单价68元/米,对于桩深25米的桩,每根节约成本为(80-68)×25=300元(可节约12元/米)。
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较实心方桩有明显的优势。
预应力空心方桩和实心方桩技术参数对比表
规格
施工
破损率
桩身承载力设计值(kN)
生产
工艺
混凝土
强度
出厂周期
积土影响
焊接方式
300×300
<0.3%
1302
工厂化生产
≥C60
3天
小
直接焊接
实心方桩
<6%~8%
1154
传统工艺
≤C40
28天
大
角铁焊接
1、300预应力空心方桩与400管桩的性价对比
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:
1、同截面混凝土下方桩外表面积比管桩大,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;
2、从下表的对比情况看,300(150)的空心方桩的桩本身承载力要大于400(80)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?
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;
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的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;
HKFZ—300A方桩与PHC—400AB管桩的技术指标对比
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
300*300空心方桩
<0.3%
1727
2046
所有方式
8
Φ400
管桩
<2.0%
1640
1943
不适合抱压法
10
图1Φ400管桩四桩承台示意图图2300×300预应力空心方桩四桩承台示意图
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300空心方桩较Φ400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,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Φ400管桩,大约可节省费用250万左右,体现出空心方桩极高的性价比。
2.管桩(400×5.5d)(m3)×(400×5.5d)×承台厚度80=3.872(m3)
3.空心方桩(300×5.5d)×(300×5.5d)×承台厚度80=2.178(m3)
4.以混凝土(带钢筋)800元/m3承台计算
5.管桩3.872(m3)×800元/m3
6.空心方桩2.178(m3)×800元/m3
×n个
2、400预应力空心方桩与500管桩的性价对比
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:
1、同截面混凝土下方桩外表面积比管桩大,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;
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?
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;
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的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;
HKFZ—400A方桩与PHC—500AB管桩的技术指标对比
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
400*400空心方桩
<0.3%
2885
3418
所有方式
15
Φ500管桩
<2.0%
2540
3010
不适合抱压法
15
图1Φ500管桩四桩承台示意图图2400×400预应力空心方桩四桩承台示意图
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,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,大约可节省费用280万左右,体现出空心方桩极高的性价比。
2.管桩(500×5.5d)(m3)×(500×5.5d)×承台厚度80=6.05(m3)
3.空心方桩(400×5.5d)×(400×5.5d)×承台厚度80=3.872(m3)
4.以混凝土(带钢筋)800元/m3承台计算。
5.管桩6.05(m3)×800元/m3=4840元
6.空心方桩3.872(m3)×800元/m3
×n个
KFZ-400-A的承载力相当于PHC500-AB管桩,PHC-400-A的承载力相当KFZ-300的空心方桩。
因此PHC-400的价格相当于KFZ-300价格。
五、预应力空心方桩与预应力管桩的桩身质量分析(特别做抗拔桩使用)
管桩端板为地条钢板,碳含量达到0.50%以上,导致焊接质量极差,使桩节容易脱开,且使用年限不会超过20年。
而空心方桩端板采用Q235钢板,完全避免了以上缺点。
这一点在有抗拔要求的桩上尤为突出。
管桩端板连接只能是单一的焊接接头,其局限性较大,一般不宜作为抗拔桩使用,而空心方桩有针对性地开发了几套连接方法,用于满足不同类型的使用条件(例:
用角铁连接等)。
由于方形结构的本身截面抵抗矩比圆形结构更大,因此方桩桩身的抗弯、抗拉性能较圆形强。
降低基础造价追求性能卓越
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PHS-A300预应力空心方桩和PHC400AB管桩的技术指标均满足本工程桩基设计要求,(本工程承压设计值1000KN,抗拔设计值400KN)以下为性价对比。
1.桩身价格对比:
桩型
桩身竖向承载力设计值(kN)
价格(元/米)
PHS-AB300
(壁厚80mm)
76
PHC400AB
(壁厚90mm)
85
备注:
此价格为2009年6月份上海桩类产品报价。
目前市场上打桩费PHS-AB300为8元/米,PHC400AB为10元/米。
2.预应力空心方桩的承台造价节约:
(a)以单个4桩承台使用混凝土方量(带钢筋)计算,以国家桩基规范承台桩之间中心距离不得小于3.5d计算,承台厚度假设以80cm计算:
PHS-AB300空心方桩:
×0.3+0.3+0.3)××0.3+0.3+0.3)×
PHC400AB管桩:
×0.4+0.4+0.4)××0.4+0.4+0.4)×0.8=3.87m3
每个承台可节约的混凝土方量为:
3.87=m3
以混凝土800元/m3计算(带钢筋和施工费用):
×800=1352元
(b)单个4桩承台(以每根单节桩20米计算)的桩总长度:
20×4=80米
1352÷80=元/米
通过以上对比分析,在保证设计要求下,如选用PHS-300-AB空心方桩代替PHC400AB管桩,每米可节约(85-76)+16.9+(10-8)=元。
整体桩基造价可节约(÷85)×100%=%。
因此使用空心方桩比管桩经济性是非常大的。
注:
本示例在2009年6月份市场价格基础上计算。
七、附表
(一)实心方桩、PHC管桩、预应力空心方桩综合性价对比表
250实心方桩、300管桩、250空心方桩性价对比表
桩型
周边长
桩身竖向承载力设计值(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
实心方桩
1米
传统预制
不高于C40
28天
大
-30%
低
管桩φ300
710
工厂化生产
不低于C60
3天
小
-0%
高
空心方桩
1米
907
工厂化生产
不低于C60
3天
极小
-30%
低
300实心方桩、400管桩、300空心方桩性价对比表
桩型
周边长
桩身竖向承载力设计值(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
实心方桩
传统预制
不高于C40
28天
大
-43%
高
管桩φ400
1260
工厂化生产
不低于C60
3天
小
-0%
中
空心方桩
1243
工厂化生产
不低于C60
3天
极小
-43%
低
400实心方桩、500管桩、400空心方桩性价对比表
桩型
周边长
桩身竖向承载力设计值(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
实心方桩
传统预制
不高于C40
28天
大
-36%
高
管桩φ500
1920
工厂化生产
不低于C60
3天
小
-0%
中
空心方桩
1243
工厂化生产
不低于C60
3天
极小
-43%
低
450实心方桩、600管桩、450空心方桩性价对比表
桩型
周边长
桩身竖向承载力设计值(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
实心方桩
传统预制
不高于C40
28天
大
-44%
高
管桩
2480
工厂化生产
不低于C60
3天
小
-0%
中
空心方桩
2351
工厂化生产
不低于C60
3天
极小
-44%
低
350实心方桩、350空心方桩性价对比表
桩型
周边长
桩身竖向承载力设计值(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
实心方桩
1627
传统预制
不高于C40
28天
大
相同
高
空心方桩
1813
工厂化生产
不低于C60
3天
极小
相同
低
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
(二)同等规格桩型混凝土方量差异计算
预应力空心方桩KFZ-AB300(150)与预应力管桩PHC-AB400(240)
预应力空心方桩KFZ-AB400(240)与预应力管桩PHC-AB500(300)
(三)公司案例
开发商
项目名称
型号
数量(米)
桩长(米)
持力层
白下区光华门街道办
失业农民创业园
KFZ-A400
18000
27
3.4层
江苏特检
压力容器检验车间
HKFZ-400AB
4000
12~18
5.1层
上海绿地集团有限公司
海军91860部队三期经济适用房
TKFZ-250
30000多
24
TKFZ-350
20000
32
上海绿地集团有限公司
绿地21城B区中央商住项目
TKFZ-350
60000
35
上海绿地集团有限公司
绿地湾项目
TKFZ-250
15000
24
TKFZ-400
23000
27
上海复地房地产开发有限公司
复地北桥城东项目
TKFZ-250
30000多
24-26
上海朱家角房地产发展有限公司
珠溪新苑
TKFZ-250
160000
18
上海环恒房地产有限公司
奉贤现代农业园区1536地块
TKFZ-300
50000
26
KFZ-400
15000
38
上海通用企业集团有限公司
通用集团新建厂房项目
KFZ-A300
30000
29
昆山倚林房地产开发有限公司
倚林家苑公寓楼
TKFZ-3
.1层
江苏省建工集团有限公司
深证华特容器新建厂房
KFZ-A300
20000
29-31
7层
天祥华侨房地产开发有限公司
浦江新城122-11号地块
TKFZ-250
110000
25
HKFZ-AB350
55000
25
上海嘉正市政工程有限公司
江桥商业中心A地块、酒店、商铺项目
TKFZ-450
30000
37
TKFZ-300
50000
28
上海滨海森林公园有限公司
上海滨海森林公园别墅项目
TKFZ-250
30000
25
7层
HKFZ-A300
20000
28
上海大华集团
锦绣华城项目
TKFZ-250
110000
24
TKFZ-300
50000
26
(四)公司荣誉
(五)先张法预应力空心方桩图集编号
1、先张法预应力空心方桩上海图集号沪G/T---502
2、先张法预应力空心方桩江苏图集号苏G/T17---2008
3、先张法预应力空心方桩全国图集号08SG360
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