预应力高强混凝土空心方桩(PHS)在蚌埠地区的应用

夏 冰

(蚌埠市勘测设计研究院，安徽 蚌埠 233000)

预应力高强混凝土空心方桩(PHS)在蚌埠地区的应用

夏 冰

(蚌埠市勘测设计研究院，安徽 蚌埠 233000)

介绍了预应力高强混凝土空心方桩(PHS)的特点，简单的与预应力混凝土管桩(PHC)进行了对比，并通过实际工程的应用，阐述了预应力高强混凝土空心方桩的施工技术措施，以推动建筑行业的可持续发展。

预应力高压混凝土空心方桩(PHS)，预应力高压混凝土管桩(PHC)，地基

随着合芜蚌三年大建设的深入，蚌埠的经济建设得到飞速发展，建筑行业尤其是房地产行业得到了迅速发展。预应力高强混凝土管桩(PHC)作为一种可靠度高、性能稳定的成熟桩型已经在蚌埠地区被广泛的应用。但随着施工技术、材料的发展，预应力高强混凝土空心方桩(PHS)作为一种被优化的桩型，因其更能高效的发挥材料的性能，减少建筑工程对自然资源过度消耗，逐渐在蚌埠地区得到了广泛的应用。

1 预应力高强混凝土空心方桩的生产工艺及适用性

预应力混凝土空心方桩是采用先张法预应力、离心成型和蒸汽养护制成的一种外方内圆的混凝土预置构件。其制作工艺及特性与管桩基本相同，同样具有管桩的性能稳定、操作方便、施工速度快、性能高的优点。按混凝土的等级强度及混凝土承载面的大小可分为PHS，PS，分别为预应力高强混凝土空心方桩(PHS)、预应力混凝土空心方桩(PS)，PHS的混凝土强度等级为C80，PS的混凝土强度等级为C60。空心方桩的外边长主要有300 mm×300 mm～700 mm×700 mm，以每50 mm为增量。PHS桩适用于流塑、软塑状态的软弱地基，持力层宜为黏土层、砂层、深埋基岩，以及强风化岩层、全风化岩层或风化残积土层较厚的地层，尤其适用于软弱土层较厚的地基。

2 预应力高强混凝土空心方桩(PHS)与预应力高强混凝土管桩(PHC)的对比

1)PHS桩外截面为方形比PHC桩的圆形外观更适宜堆放；一般外边长为450 mm～600 mm的PHS桩堆放层数不大于6，只是要考虑到吊装取用的方便，堆放层数也不宜过高。而PHC桩堆放层数过高的话，容易发生滚落伤人等安全事故(见图1，图2)。

2)相同截面面积下，一般PHS桩的外周长比PHC桩截面管桩的周长大。相同截面面积，PHS桩比PHC桩的截面惯性矩要大，同截面混凝土下方桩外表面积比管桩大，且呈方形，在土层中桩体周边土与土的休止角比圆形的摩阻系数要大得多，所以同样桩长与桩径的PHS桩要比PHC桩在同等地质条件下承载力高，可为工程省下大量的资金，创造更多的经济效益。

3)PHS桩的理论计算抗剪力是同混凝土用量PHC桩的2倍～3倍，可以有效提升建筑物在不可抗力环境因素下的安全系数，这说明PHS桩的抗震性能非常优越，可以很好的在多震的区域及高层建筑、大面积地下室的建筑物基础中使用。

4)PHS桩方形的头部更能承受比圆形头部的耐冲击性能，在施工中桩头破损率比管桩要小；且方形比圆形更大的焊接周长充分保证了每节桩之间的有效焊接强度，大大减小了PHC桩在施工中出现的节头脱焊或移位现象，使接桩质量更高。

5)根据JGJ 94—2008建筑桩基技术规范，附录B预应力混凝土空心桩基本参数(如表1所示)可知，选用边长450 mm的PHS桩在力学性能上完全可以替代直径500 mm的PHC桩，在有些情况下甚至可以代替直径550 mm的PHC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PHC桩。若为承台基础，如图3，图4所示，根据JGJ 94—2008建筑桩基技术规范，各桩间中心距不宜小于桩外边长的3.5倍，选用φ450空心方桩替换φ500管桩，可节省承台混凝土量及施工其他材料等部分费用，如此体现出空心方桩极高的性价比。

表1 预应力混凝土空心桩基本参数

6)但由于安徽地区现仅有芜湖地区有PHS桩的生产厂家，而PHC桩蚌埠地区即有生产厂家，故PHS桩的运输成本较PHC桩的运输成本较大。

3 成果应用及工程实例

PHS桩近几年来在蚌埠地区各类工程逐渐得到广泛的应用。在此以安瑞科安置房小区为例，因为该工程勘察区地质条件中等复杂，且两种桩型都实际采用，为两种桩型的比较提供了大量的原始数据及实际经验。

1)拟建工程概况。为解决安瑞科附近居民的征地拆迁还原问题，拟在货场五路以南、航华路以西新建安瑞科安置小区，该工程由7幢25层～32层安置房、2层商业附房及1层整体地下车库构成。

2)拟建场地的地形、地貌。拟建场地位于蚌埠市淮河南岸，属淮河南岸一级阶地。场地由于周边建筑工地在此堆土，地形起伏较大，勘察期间高程在23.01 m～30.22 m之间。

3)地基土的形成时代及成因和特征。本场地内地基土在42.00 m 的深度范围各层地基土的形成时代及成因为：全新世素填土层、晚更新世河流冲积层、晚更新世坡、残积层、太古代区域变质混合花岗岩。主要土(岩)性为黏性土及混合花岗岩。地基土各层的特征按自上而下和从新到老的次序分别描述如下：

⑥层全风化混合花岗岩(Ar)。灰绿色、灰黑色，组织结构基本破坏，手捏即碎呈砂砾土状，主要造岩矿物成分为石英、长石及暗色矿物，长石、暗色矿物等已风化成黏土类矿物，残留石英质矿物。局部地段裂隙中见坚硬石英岩脉充填。最大揭露层厚2.10 m。

⑦层强风化混合花岗岩(Ar)。灰绿色，灰黑色，组织结构大部分破坏，主要矿物成分为石英、长石及暗色造岩矿物，长石及暗色矿物大部分已黏土化，风化裂隙很发育，岩体破碎。本层夹较多坚硬石英岩脉。层厚1.70 m～7.50 m。

⑧层中风化混合花岗岩(Ar)。灰绿色，灰黑色，粗粒等粒结构、块状构造，主要造岩矿物成分为石英、长石、暗色矿物，风化裂隙发育。局部地段裂隙中见坚硬石英岩脉充填，本层未钻穿，最大控制层厚9.90 m。

4)场地土承载力及桩基设计参数。本次勘察对场地各层地基土的主要物理学指标、原位测试(标贯)实验成果进行了统计，并根据以上方法确定了各地基土层的承载力特征值、桩基设计参数，并结合蚌埠地区的工程勘察经验，经综合分析后提供了各层的承载力特征值及桩基参数，见表2。

表2 场地地基土物理力学指标及原位测试强度、变形参数、桩基参数推荐值

桩基设计文件总说明中要求，桩端持力层选择为⑥层全风化花岗混合岩，桩端全断面进入持力层0.5 m，单桩竖向抗压承载力特征值不小于2 300 kN，极限承载力不小于4 600 kN。

估算单桩竖向极限承载力标准值，计算采用JGJ 94—2008建筑桩基技术规范第5.3.8条提供的公式Quk=u∑qsikli+qpk(Aj+λpApl)，符号意义见规范。桩基静载试验采用近似于实际工作条件的“慢速维持荷载法”，静载试验满足规范及设计要求。两者结果比较见表3。

表3 两桩型桩基静载试验结果比较表

4 结语

经理论研究并由工程实践应用对比表明，尽管方桩对比管桩存在一定的缺点，但总体比较来看，方桩比管桩更具有节能降耗、绿色环保、质量稳定可靠、经济效益提高等优势，符合建设部提倡的“发展节约型结构”的要求，符合国家“可持续发展”的战略方针，在蚌埠地区具有广泛的应用前景。

[1] 08SG360，预应力混凝土空心方桩图集[Z].

[2] 10G409，预应力混凝土管桩图集[Z].

[3]JGJ94—2008，建筑桩基技术规范[S].

[4]GB5021—2001，岩土工程勘察规范[S].

[5] 《工程地质手册》编委会.工程地质手册[M].第4版.北京：中国建筑工业出版社，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，工程师

1009-6825(2015)13-0078-02

TU473

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