預應力高強混凝土空心方樁(PHS)在蚌埠地區的應用

夏 冰

(蚌埠市勘測設計研究院，安徽 蚌埠 233000)

預應力高強混凝土空心方樁(PHS)在蚌埠地區的應用

夏 冰

(蚌埠市勘測設計研究院，安徽 蚌埠 233000)

介紹了預應力高強混凝土空心方樁(PHS)的特點，簡單的與預應力混凝土管樁(PHC)進行了對比，并通過實際工程的應用，闡述了預應力高強混凝土空心方樁的施工技術措施，以推動建筑行業的可持續發展。

預應力高壓混凝土空心方樁(PHS)，預應力高壓混凝土管樁(PHC)，地基

隨著合蕪蚌三年大建設的深入，蚌埠的經濟建設得到飛速發展，建筑行業尤其是房地產行業得到了迅速發展。預應力高強混凝土管樁(PHC)作為一種可靠度高、性能穩定的成熟樁型已經在蚌埠地區被廣泛的應用。但隨著施工技術、材料的發展，預應力高強混凝土空心方樁(PHS)作為一種被優化的樁型，因其更能高效的發揮材料的性能，減少建筑工程對自然資源過度消耗，逐漸在蚌埠地區得到了廣泛的應用。

1 預應力高強混凝土空心方樁的生產工藝及適用性

預應力混凝土空心方樁是采用先張法預應力、離心成型和蒸汽養護制成的一種外方內圓的混凝土預置構件。其制作工藝及特性與管樁基本相同，同樣具有管樁的性能穩定、操作方便、施工速度快、性能高的優點。按混凝土的等級強度及混凝土承載面的大小可分為PHS，PS，分別為預應力高強混凝土空心方樁(PHS)、預應力混凝土空心方樁(PS)，PHS的混凝土強度等級為C80，PS的混凝土強度等級為C60。空心方樁的外邊長主要有300 mm×300 mm～700 mm×700 mm，以每50 mm為增量。PHS樁適用于流塑、軟塑狀態的軟弱地基，持力層宜為黏土層、砂層、深埋基巖，以及強風化巖層、全風化巖層或風化殘積土層較厚的地層，尤其適用于軟弱土層較厚的地基。

2 預應力高強混凝土空心方樁(PHS)與預應力高強混凝土管樁(PHC)的對比

1)PHS樁外截面為方形比PHC樁的圓形外觀更適宜堆放；一般外邊長為450 mm～600 mm的PHS樁堆放層數不大于6，只是要考慮到吊裝取用的方便，堆放層數也不宜過高。而PHC樁堆放層數過高的話，容易發生滾落傷人等安全事故(見圖1，圖2)。

2)相同截面面積下，一般PHS樁的外周長比PHC樁截面管樁的周長大。相同截面面積，PHS樁比PHC樁的截面慣性矩要大，同截面混凝土下方樁外表面積比管樁大，且呈方形，在土層中樁體周邊土與土的休止角比圓形的摩阻系數要大得多，所以同樣樁長與樁徑的PHS樁要比PHC樁在同等地質條件下承載力高，可為工程省下大量的資金，創造更多的經濟效益。

3)PHS樁的理論計算抗剪力是同混凝土用量PHC樁的2倍～3倍，可以有效提升建筑物在不可抗力環境因素下的安全系數，這說明PHS樁的抗震性能非常優越，可以很好的在多震的區域及高層建筑、大面積地下室的建筑物基礎中使用。

4)PHS樁方形的頭部更能承受比圓形頭部的耐沖擊性能，在施工中樁頭破損率比管樁要小；且方形比圓形更大的焊接周長充分保證了每節樁之間的有效焊接強度，大大減小了PHC樁在施工中出現的節頭脫焊或移位現象，使接樁質量更高。

5)根據JGJ 94—2008建筑樁基技術規范，附錄B預應力混凝土空心樁基本參數(如表1所示)可知，選用邊長450 mm的PHS樁在力學性能上完全可以替代直徑500 mm的PHC樁，在有些情況下甚至可以代替直徑550 mm的PHC樁。同時使用小樁徑的基樁，在施工速度、擠土影響等方面又可大大改進，其性能上還超越PHC樁。若為承臺基礎，如圖3，圖4所示，根據JGJ 94—2008建筑樁基技術規范，各樁間中心距不宜小于樁外邊長的3.5倍，選用φ450空心方樁替換φ500管樁，可節省承臺混凝土量及施工其他材料等部分費用，如此體現出空心方樁極高的性價比。

表1 預應力混凝土空心樁基本參數

6)但由于安徽地區現僅有蕪湖地區有PHS樁的生產廠家，而PHC樁蚌埠地區即有生產廠家，故PHS樁的運輸成本較PHC樁的運輸成本較大。

3 成果應用及工程實例

PHS樁近幾年來在蚌埠地區各類工程逐漸得到廣泛的應用。在此以安瑞科安置房小區為例，因為該工程勘察區地質條件中等復雜，且兩種樁型都實際采用，為兩種樁型的比較提供了大量的原始數據及實際經驗。

1)擬建工程概況。為解決安瑞科附近居民的征地拆遷還原問題，擬在貨場五路以南、航華路以西新建安瑞科安置小區，該工程由7幢25層～32層安置房、2層商業附房及1層整體地下車庫構成。

2)擬建場地的地形、地貌。擬建場地位于蚌埠市淮河南岸，屬淮河南岸一級階地。場地由于周邊建筑工地在此堆土，地形起伏較大，勘察期間高程在23.01 m～30.22 m之間。

3)地基土的形成時代及成因和特征。本場地內地基土在42.00 m 的深度范圍各層地基土的形成時代及成因為：全新世素填土層、晚更新世河流沖積層、晚更新世坡、殘積層、太古代區域變質混合花崗巖。主要土(巖)性為黏性土及混合花崗巖。地基土各層的特征按自上而下和從新到老的次序分別描述如下：

⑥層全風化混合花崗巖(Ar)。灰綠色、灰黑色，組織結構基本破壞，手捏即碎呈砂礫土狀，主要造巖礦物成分為石英、長石及暗色礦物，長石、暗色礦物等已風化成黏土類礦物，殘留石英質礦物。局部地段裂隙中見堅硬石英巖脈充填。最大揭露層厚2.10 m。

⑦層強風化混合花崗巖(Ar)。灰綠色，灰黑色，組織結構大部分破壞，主要礦物成分為石英、長石及暗色造巖礦物，長石及暗色礦物大部分已黏土化，風化裂隙很發育，巖體破碎。本層夾較多堅硬石英巖脈。層厚1.70 m～7.50 m。

⑧層中風化混合花崗巖(Ar)。灰綠色，灰黑色，粗粒等粒結構、塊狀構造，主要造巖礦物成分為石英、長石、暗色礦物，風化裂隙發育。局部地段裂隙中見堅硬石英巖脈充填，本層未鉆穿，最大控制層厚9.90 m。

4)場地土承載力及樁基設計參數。本次勘察對場地各層地基土的主要物理學指標、原位測試(標貫)實驗成果進行了統計，并根據以上方法確定了各地基土層的承載力特征值、樁基設計參數，并結合蚌埠地區的工程勘察經驗，經綜合分析后提供了各層的承載力特征值及樁基參數，見表2。

表2 場地地基土物理力學指標及原位測試強度、變形參數、樁基參數推薦值

樁基設計文件總說明中要求，樁端持力層選擇為⑥層全風化花崗混合巖，樁端全斷面進入持力層0.5 m，單樁豎向抗壓承載力特征值不小于2 300 kN，極限承載力不小于4 600 kN。

估算單樁豎向極限承載力標準值，計算采用JGJ 94—2008建筑樁基技術規范第5.3.8條提供的公式Quk=u∑qsikli+qpk(Aj+λpApl)，符號意義見規范。樁基靜載試驗采用近似于實際工作條件的“慢速維持荷載法”，靜載試驗滿足規范及設計要求。兩者結果比較見表3。

表3 兩樁型樁基靜載試驗結果比較表

4 結語

經理論研究并由工程實踐應用對比表明，盡管方樁對比管樁存在一定的缺點，但總體比較來看，方樁比管樁更具有節能降耗、綠色環保、質量穩定可靠、經濟效益提高等優勢，符合建設部提倡的“發展節約型結構”的要求，符合國家“可持續發展”的戰略方針，在蚌埠地區具有廣泛的應用前景。

[1] 08SG360，預應力混凝土空心方樁圖集[Z].

[2] 10G409，預應力混凝土管樁圖集[Z].

[3]JGJ94—2008，建筑樁基技術規范[S].

[4]GB5021—2001，巖土工程勘察規范[S].

[5] 《工程地質手冊》編委會.工程地質手冊[M].第4版.北京：中國建筑工業出版社，2009.

Analysis on the application of prestressed high intensity concrete hollow square pile(PHS) in Bengbu

Xia Bing

(BengbuInvestigationDesignandResearchInstitute,Bengbu233000,China)

This paper introduced the characteristics of prestressed high strength concrete hollow square pile (PHS), simply compared with prestressed high strength concrete pipe pile (PHC), and through the actual project application, elaborated the construction technology measures of prestressed high strength concrete hollow square pile, in order to promote the sustainable development of construction industry.

prestressed high strength concrete hollow square pile (PHS), prestressed high strength concrete pipe pile (PHC), foundation

2015-02-27

夏 冰(1984- )，男，工程師

1009-6825(2015)13-0078-02

TU473

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