談離心法預(yù)制空心混凝土樁

陳芳斌 侯善民 高建明 陳 巧

(1.建華管樁控股有限公司，江蘇句容 212413;2.南京金宸建筑設(shè)計(jì)有限公司，江蘇南京 210009;3.東南大學(xué)，江蘇 南京 210000;4.江蘇建華管樁有限公司，江蘇 句容 212413)

0 引言

混凝土預(yù)制樁，主要是指在工廠采用離心成型或振動(dòng)成型工藝制成的混凝土樁，用沉樁設(shè)備將樁打入、壓入土中。先張法預(yù)應(yīng)力離心混凝土空心預(yù)制樁是指采用先張法預(yù)應(yīng)力和離心工藝成型的外方內(nèi)圓或外圓內(nèi)圓、結(jié)構(gòu)配筋均勻?qū)ΨQ的混凝土細(xì)長(zhǎng)預(yù)制空心體構(gòu)件。

20世紀(jì)50年代我國(guó)大部分預(yù)制樁為實(shí)心混凝土方樁;到了60年代出現(xiàn)采用振動(dòng)、抽芯式工藝生產(chǎn)的空心方樁、預(yù)應(yīng)力空心方樁，進(jìn)入70年代，預(yù)制樁市場(chǎng)上出現(xiàn)了八角預(yù)應(yīng)力空心樁和三角預(yù)應(yīng)力空心樁，也均為采用振動(dòng)、抽芯式工藝生產(chǎn)。由于實(shí)心方樁、空心方樁、八角預(yù)應(yīng)力空心樁、三角預(yù)應(yīng)力空心樁產(chǎn)品本身缺陷和生產(chǎn)成本較高;在80年代從國(guó)外引進(jìn)混凝土管樁生產(chǎn)工藝后，逐漸被預(yù)應(yīng)力混凝土管樁取代。預(yù)制樁發(fā)展至今，在管樁的基礎(chǔ)上衍生了許多其他預(yù)制樁樁型，如混合配筋管樁、支護(hù)樁、增強(qiáng)型預(yù)應(yīng)力管樁、竹節(jié)樁、預(yù)應(yīng)力鋼管樁、螺旋狀管樁等［1］。混凝土預(yù)制樁發(fā)展歷程如圖1所示。

圖1 混凝土預(yù)制樁發(fā)展歷程

中國(guó)建筑施工領(lǐng)域采用較多的混凝土預(yù)制樁主要有實(shí)心方樁、管樁和空心方樁三大類。目前市場(chǎng)上先張法預(yù)應(yīng)力離心混凝土空心預(yù)制樁主要有管樁和空心方樁。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁于20世紀(jì)80年代末期從日本引進(jìn)至今，作為建筑基礎(chǔ)材料使用已將近30年。由于該產(chǎn)品具有單樁承載力高、成樁質(zhì)量可靠、適用范圍廣、樁身耐錘擊和抗裂性好、穿透力強(qiáng)、造價(jià)低、施工速度快、運(yùn)輸?shù)鯓斗奖愕葍?yōu)點(diǎn)，自20世紀(jì)80年代作為國(guó)家建設(shè)部重點(diǎn)推廣應(yīng)用的科技成果以來(lái)，在我國(guó)的上海、廣東、浙江、江蘇等地的工業(yè)與民用建筑中開(kāi)始使用，隨之在全國(guó)范圍內(nèi)得到大規(guī)模應(yīng)用。目前全國(guó)管樁生產(chǎn)企業(yè)近500家，年生產(chǎn)能力近4億延米，年銷售額達(dá)700億元以上。目前預(yù)應(yīng)力混凝土管樁已成為基礎(chǔ)工程中的主打樁型，同時(shí)管樁行業(yè)配套的輔助產(chǎn)品年產(chǎn)值也超過(guò)300億元，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，成為科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展方向的朝陽(yáng)產(chǎn)品，為我國(guó)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、建設(shè)生態(tài)文明社會(huì)作出了重大的貢獻(xiàn)。在2000年年初有些廠家開(kāi)始試生產(chǎn)離心法空心方樁，并在一些小型民用建筑中試用，在上海及周邊有一定的工程應(yīng)用，但此樁種相關(guān)工藝至今仍不成熟。預(yù)應(yīng)力離心空心方樁20年以前在日本已經(jīng)不能作為基礎(chǔ)樁來(lái)使用了，只能應(yīng)用于基礎(chǔ)加固工程等非承重結(jié)構(gòu)工程。

1 市場(chǎng)上主要預(yù)制樁簡(jiǎn)介

1.1 實(shí)心方樁

如圖2所示，實(shí)心方樁有以下特點(diǎn):

1)混凝土強(qiáng)度:一般為C50以下，鋼筋直徑12 mm～25 mm(螺紋鋼)。

2)規(guī)格:200 mm×200 mm～500 mm×500 mm不等。

3)適用范圍:適用于粘性土、粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、素填土以及厚度不大的稍密、中密的砂土層，較難穿透較厚的硬土層、砂層以及卵石層等。

圖2 實(shí)心方樁

1.2 管樁

如圖3所示，管樁有以下特點(diǎn):

1)混凝土強(qiáng)度:一般為C80以上，鋼筋直徑7.1 mm～14 mm(預(yù)應(yīng)力鋼棒);2)規(guī)格:直徑300 mm～1400 mm不等;3)適用范圍:適用于粘性土、粉土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、素填土、稍密、中密的砂土層，較厚的硬土層、砂層以及卵石層等。管樁基礎(chǔ)持力層選在較厚的強(qiáng)風(fēng)化或全風(fēng)化、堅(jiān)硬的粘性土層、中密及密實(shí)的粗砂、卵石層、碎石土層中。

1.3 空心方樁

如圖4所示，空心方樁有以下特點(diǎn):

1)混凝土強(qiáng)度:一般為C60～C80，鋼筋直徑7.1 mm～12.6 mm(預(yù)應(yīng)力鋼棒);2)規(guī)格:外邊長(zhǎng)250 mm～500 mm不等;3)適用范圍:主要用于土層較好的設(shè)防烈度與抗水平力要求不高的一般工業(yè)與民用建筑基礎(chǔ)。

圖3 管樁

圖4 空心方樁

2 市場(chǎng)上常見(jiàn)預(yù)制樁的工藝流程

2.1 管樁、空心方樁生產(chǎn)工藝

由圖5可以看出，空心方樁和管樁屬于同一種生產(chǎn)工藝的預(yù)制構(gòu)件，其在工程樁基礎(chǔ)中的作用與管樁相同，僅僅是在形狀上不同，管樁截面形狀為外圓內(nèi)圓，空心方樁的截面形狀為外方內(nèi)圓，如圖6所示。

圖5 管樁、空心方樁生產(chǎn)工藝流程圖

圖6 管樁、空心方樁橫截面示意圖

1)鋼筋籠制作:

在鋼筋籠滾焊中，由于空心方樁的籠筋是方形，在鋼筋籠制作時(shí)，采用旋轉(zhuǎn)滾焊工藝，導(dǎo)致箍筋的成型呈弧線型樁而非直線型樁，焊點(diǎn)質(zhì)量無(wú)法保證，滾焊、起吊、鋼筋張拉和離心的過(guò)程中，導(dǎo)致箍筋與預(yù)應(yīng)力主筋焊接不牢，鋼筋籠容易松散，如圖7所示。而管樁的鋼筋籠為圓形，箍筋與主筋焊接牢固，鋼筋籠不易松散。管樁的鋼筋籠為圓形，采用旋轉(zhuǎn)滾焊工藝，焊點(diǎn)質(zhì)量可靠，焊點(diǎn)處PC鋼棒強(qiáng)度損失小，鋼筋籠不易散籠，如圖8所示。

圖7 空心方樁鋼筋籠

圖8 預(yù)應(yīng)力空心預(yù)制樁離心階段

2)離心成型:

預(yù)應(yīng)力混凝土空心預(yù)制樁的離心過(guò)程是離心力、重力與各類型振動(dòng)力等綜合作用的結(jié)果(如圖8所示)。假設(shè)混凝土各顆粒在離心過(guò)程中完全是處于相對(duì)獨(dú)立的理想狀態(tài)，由于混凝土拌合物中各組分密度ρo不同，且同一組分又擁有不同的外形尺寸而體積不同，離心轉(zhuǎn)速采用n表示，故將轉(zhuǎn)速n、體積V、密度ρo引入可得預(yù)應(yīng)力空心預(yù)制樁在離心時(shí)的離心力計(jì)算公式:

其中，PS為物體離心力，g;R為旋轉(zhuǎn)半徑，cm;V為物體體積，cm3;n 為旋轉(zhuǎn)速度，r/min;ρo為物體密度，g/cm3。

根據(jù)離心原理及離心計(jì)算公式可知，在相同轉(zhuǎn)速下，顆粒密度、半徑、體積均與離心加速度成正比。而混凝土中各組分之間密度、體積、半徑相差較大，且同種組分之間體積、半徑也有較大的差別。與其是離心半徑大小不一，其最后的離心力大小不同，管樁由于截面為圓形，從管樁的中心點(diǎn)至外邊沿其長(zhǎng)短一致，即離心半徑相等，假設(shè)混凝土質(zhì)量相同，外界一致時(shí)，混凝土中砂石、水泥等組分的分布合理，混凝土分層分布均勻，不存在盲點(diǎn)與死角，樁身混凝土強(qiáng)度高，質(zhì)量穩(wěn)定。而空心方樁的截面為方形，在離心時(shí)，其離心半徑不同，空心方樁的中心點(diǎn)到四角與中間的距離不一，極易造成四角處混凝土相對(duì)較厚，離心后混凝土的質(zhì)量和混凝土的力學(xué)性能難以保障。四角出現(xiàn)混凝土層厚，中間部分薄成為一種普遍現(xiàn)象，如圖9所示。

圖9 管樁、空心方樁離心后的橫截面示意圖

2.2 實(shí)心方樁生產(chǎn)工藝

實(shí)心方樁與管樁、空心方樁生產(chǎn)工藝不同之處在于其采用振動(dòng)成型，僅經(jīng)過(guò)一次養(yǎng)護(hù)(自然養(yǎng)護(hù)、蒸汽養(yǎng)護(hù))即可，如圖10所示。

3 國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)預(yù)應(yīng)力空心預(yù)制樁的規(guī)定

GB 50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)鋼筋混凝土保護(hù)層的定義為:“結(jié)構(gòu)構(gòu)件中鋼筋外邊緣至構(gòu)件表面范圍用于保護(hù)鋼筋的混凝土，簡(jiǎn)稱保護(hù)層?！变摻畎A(yù)應(yīng)力鋼筋、螺旋筋、螺紋鋼等，則其鋼筋混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)從螺旋筋算起，如圖11所示。

3.1 GB 50007-2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［2］

第8.5.3條第7點(diǎn)規(guī)定:樁的主筋配置應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定。預(yù)制樁的最小配筋率不宜小于0.8%(錘擊沉樁)，0.6%(靜壓沉樁)，預(yù)應(yīng)力樁不宜小于0.5%;灌注樁最小配筋率不宜小于0.2%～0.65%(小直徑樁取大值)。樁頂以下3倍～5倍樁身直徑范圍內(nèi)，箍筋宜適當(dāng)加強(qiáng)加密。

圖10 實(shí)心方樁生產(chǎn)工藝流程圖

圖11 管樁、空心方樁預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土保護(hù)層

第8.5.3條第11點(diǎn)規(guī)定:灌注樁主筋混凝土保護(hù)層厚度不應(yīng)小于50 mm;預(yù)制樁不應(yīng)小于45 mm，預(yù)應(yīng)力管樁不應(yīng)小于35 mm;腐蝕環(huán)境中的灌注樁不應(yīng)小于55 mm。

3.2 GB 50046-2008工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范［3］

1)第4.2.5 條:“4.2.5 鋼筋的混凝土保護(hù)層最小厚度，應(yīng)符合表1的規(guī)定?！?/p>

表1 鋼筋的混凝土保護(hù)層最小厚度 mm

2)第4.9.4條，混凝土樁基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列規(guī)定:

a.預(yù)制鋼筋混凝土樁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C40，水灰比不應(yīng)大于0.4;腐蝕性等級(jí)為中、弱時(shí)，抗?jié)B等級(jí)不應(yīng)低于S8;腐蝕性等級(jí)為強(qiáng)時(shí)，抗?jié)B等級(jí)不應(yīng)低于S10;鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度不應(yīng)小于45 mm;

b.預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C60，抗?jié)B等級(jí)不應(yīng)低于S10;鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度不應(yīng)小于35 mm;樁尖宜采用閉口型。

3.3 GB 50010-2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［4］

第8.2.1條構(gòu)件中普通鋼筋及預(yù)應(yīng)力筋的混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)滿足下列要求:1)構(gòu)件中受力鋼筋的保護(hù)層厚度不應(yīng)小于鋼筋的公稱直徑d。2)設(shè)計(jì)使用年限為50年的混凝土結(jié)構(gòu)，最外層鋼筋的保護(hù)層厚度應(yīng)該符合表2的規(guī)定;設(shè)計(jì)使用年限為100年的混凝土結(jié)構(gòu)，最外層鋼筋的保護(hù)層厚度不應(yīng)小于表2中數(shù)值的1.4 倍。

表2 混凝土保護(hù)層的最小厚度c mm

4 管樁、空心方樁比較

4.1 管樁、空心方樁標(biāo)準(zhǔn)比較

4.1.1 管樁標(biāo)準(zhǔn)

1)管樁國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。a.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 13476-2009先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(住建部、國(guó)家質(zhì)檢總局聯(lián)合頒發(fā));b.國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集10G409預(yù)應(yīng)力混凝土管樁(住建部頒發(fā))［5］;c.建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如管樁端板標(biāo)準(zhǔn)JC/T 947先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁用端板、管模標(biāo)準(zhǔn)JC/T 605-2005先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁鋼模等。

2)各省地方標(biāo)準(zhǔn)。a.各省管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程，如天津市DB 29-110-2010預(yù)應(yīng)力混凝土管樁技術(shù)規(guī)程，江蘇省DGJ 32/TJ 109-2010預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程，安徽省DB 34/T 1198-2010先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程等。b.各省管樁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集，如浙江省2010浙G22先張法預(yù)應(yīng)力混凝土離心管樁等。

4.1.2 空心方樁標(biāo)準(zhǔn)

1)空心方樁國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。a.建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JC/T 2029-2010預(yù)應(yīng)力離心混凝土空心方樁(工信部頒發(fā));b.建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG 197-2006預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁(住建部頒發(fā));c.國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集08SG360預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁［6］。

2)各省地方標(biāo)準(zhǔn)。a.江蘇省蘇G/T17-2008先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁;b.浙江省2010浙G35預(yù)應(yīng)力離心混凝土空心方樁;c.上海市2009滬G/T-502先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁。

由以上可知，管樁的最高標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其相關(guān)指標(biāo)均符合國(guó)家現(xiàn)行大規(guī)范的相關(guān)要求，同時(shí)各省、市依據(jù)管樁國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)紛紛編制了管樁最新的地方基礎(chǔ)規(guī)程。而空心方樁只有建材的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集，沒(méi)有國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和省地方基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)程，同時(shí)其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和各省地方標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)指標(biāo)如預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土保護(hù)層厚度，配筋率，適用范圍等，均已嚴(yán)重低于國(guó)家現(xiàn)行大規(guī)范的相關(guān)要求。

4.2 管樁、空心方樁鋼筋混凝土保護(hù)層比較

以10G409預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，08SG360預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集為依據(jù)，對(duì)市場(chǎng)上常用規(guī)格的管樁、空心方樁的鋼筋混凝土保護(hù)層厚度進(jìn)行比較，如表3，表4所示。

表3 管樁(10G409)鋼筋混凝土保護(hù)層厚度(圖集號(hào):10G409)

由表3，表4可得出:

1)管樁的鋼筋混凝土內(nèi)、外保護(hù)層厚度均滿足35 mm要求，完全符合現(xiàn)行大規(guī)范的要求;

2)空心方樁的鋼筋混凝土外保護(hù)層厚度均小于35 mm的要求，嚴(yán)重低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50007-2011，GB 50046-2008，GB 50010-2010對(duì)鋼筋混凝土保護(hù)層厚度35 mm的要求。

表4 空心方樁(08SG360)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土保護(hù)層厚度(圖集號(hào):08SG360)

4.3 管樁、空心方樁配筋率比較

以10G409預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，08SG360預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集為依據(jù)，對(duì)市場(chǎng)上常用規(guī)格的管樁、空心方樁的鋼筋配筋率進(jìn)行比較，如表5，表6所示。

從表5，表6可以得出:

1)管樁除直徑400 mm A型樁的預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋率為0.49%外，其余規(guī)格均滿足預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋率0.50%的要求。2)空心方樁在不滿足鋼筋混凝土保護(hù)層35 mm的情況下，仍存在較多的樁型無(wú)法滿足國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 50007-2011對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋的最小配筋率0.50%的要求。

表5 管樁A型預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋率(圖集號(hào):10G409)

表6 空心方樁預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋率(圖集號(hào):08SG360)

4.4 管樁、空心方樁力學(xué)性能比較

以10G409預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，08SG360預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集為依據(jù)，在豎向抗壓承載力相當(dāng)時(shí)，對(duì)市場(chǎng)上常用規(guī)格的管樁、空心方樁的力學(xué)性能進(jìn)行比較，如表7所示。

表7 豎向抗壓承載力相當(dāng)時(shí)管樁(10G409)與空心方樁(08SG360)力學(xué)性能

從表7可以得出，在豎向抗壓承載力相當(dāng)時(shí):

1)管樁的混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力大于空心方樁的混凝土有限預(yù)壓應(yīng)力值19%～35%;2)管樁的抗裂彎矩設(shè)計(jì)值大于空心方樁的抗裂彎矩設(shè)計(jì)值53%～76%;3)管樁的抗彎承載力設(shè)計(jì)值大于空心方樁的抗彎承載力設(shè)計(jì)值47%～73%;4)管樁的抗剪承載力設(shè)計(jì)值大于空心方樁的抗剪承載力設(shè)計(jì)值34%～66%;5)管樁的豎向抗拉承載力設(shè)計(jì)值比空心方樁的抗拉承載力設(shè)計(jì)值最高高18%。

4.5 管樁、空心方樁主要原材料用量比較

以10G409預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，08SG360預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集為依據(jù)，在管樁的直徑與空心方樁的邊長(zhǎng)相等，對(duì)市場(chǎng)上常用規(guī)格的管樁、空心方樁的主要原材料用量進(jìn)行比較，如表8所示。

從表8可以得出，在管樁的直徑與空心方樁的邊長(zhǎng)相等時(shí):

1)每米管樁比空心方樁最大節(jié)約混凝土用量29.9%;2)每米管樁比空心方樁最大節(jié)約豎向受力鋼筋用量25.1%;3)每米管樁比空心方樁最大節(jié)約端板用鋼量22.1%;4)管樁端板的厚度均比空心方樁端板厚度厚2 mm，管樁端板的抗剪性能優(yōu)于空心方樁的端板。

4.6 管樁、空心方樁橫截面面積、側(cè)面面積比較

以10G409預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，08SG360預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集為依據(jù)，在豎向抗壓承載力相當(dāng)時(shí)，對(duì)市場(chǎng)上常用規(guī)格的管樁、空心方樁的橫截面面積、側(cè)面面積進(jìn)行比較，如表9所示。

表8 直徑與邊長(zhǎng)相等時(shí)管樁(10G409)與空心方樁(08SG360)主要原材料用量

從表9可以看出，在豎向抗壓承載力相當(dāng)時(shí):

1)管樁比空心方樁的橫截面面積大10%～30%;2)管樁的每米側(cè)面面積和空心方樁相差不大。

4.7 預(yù)制樁混凝土用量實(shí)例比較

以生產(chǎn)邊長(zhǎng)600 mm的實(shí)心方樁、直徑600 mm壁厚110 mm的管樁和邊長(zhǎng)600 mm內(nèi)徑360 mm的空心方樁為例，計(jì)算每米預(yù)制樁的混凝土用量，如表10所示。

由表10可得出:

1)當(dāng)生產(chǎn)100萬(wàn)m直徑(邊長(zhǎng))600 mm的預(yù)制樁時(shí)，管樁比空心方樁節(jié)約23.4萬(wàn)t混凝土，比實(shí)心方樁節(jié)約49.4萬(wàn)t混凝土。2)當(dāng)生產(chǎn)1000萬(wàn)m直徑(邊長(zhǎng))600 mm的預(yù)制樁時(shí)，管樁比空心方樁節(jié)約234萬(wàn)t混凝土，比實(shí)心方樁節(jié)約494萬(wàn)t混凝土。3)在直徑等于邊長(zhǎng)時(shí)，管樁比空心方樁節(jié)約材料約35%，比實(shí)心方樁節(jié)約材料約53%。2011年全國(guó)共使用預(yù)制樁約4億m，節(jié)約包括石、砂、水泥、鋼材等的混凝土用量達(dá)到3600萬(wàn)m3，相當(dāng)于一個(gè)三峽大壩混凝土的用量。

表9 在豎向抗壓承載力相當(dāng)時(shí)管樁(10G409)與空心方樁(08SG360)截面、側(cè)面面積

表10 生產(chǎn)100萬(wàn)m和1000萬(wàn)m直徑(邊長(zhǎng))600 mm的預(yù)制樁混凝土用量

4.8 基礎(chǔ)造價(jià)比較

一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)基礎(chǔ)的原材料造價(jià)包括:樁、承臺(tái)、底板所需原材料的費(fèi)用。

4.8.1 工程樁所需費(fèi)用比較

上海某工程單樁承載力為F，為摩擦樁型，在滿足單樁豎向承載力設(shè)計(jì)要求的情況下，以空心方樁邊長(zhǎng)300(160)mm與管樁直徑400(95)mm進(jìn)行比較。

需要空心方樁樁長(zhǎng)L1=F/(4×0.3)=F/1.2;需要管樁樁長(zhǎng)L2=F/(3.1416 ×0.4)=F/1.25664;空心方樁比管樁用量多(L1/L2－1)×100%=4.72%;也就是說(shuō)，在同等單樁豎向承載力情況下，當(dāng)管樁需要使用100萬(wàn) m時(shí)，空心方樁需要使用104.72萬(wàn)m。而管樁400 mm其他方面(如抗彎、抗裂、抗剪、含鋼量)遠(yuǎn)優(yōu)于空心方樁外邊長(zhǎng)300 mm的規(guī)格，同樣的價(jià)格可以買到含鋼量大的管樁，更能保證工程基礎(chǔ)的安全。

4.8.2 承臺(tái)、底板混凝土用量比較

在豎向抗壓承載力相當(dāng)時(shí)，承臺(tái)大小按JGJ 94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范第4.2.1條第1款［7］進(jìn)行計(jì)算，空心方樁邊長(zhǎng)300 mm(內(nèi)徑160 mm)與管樁直徑400 mm(壁厚95 mm)比較，如圖12所示是澆筑底板前管樁和空心方樁的基礎(chǔ)，如圖13所示是澆筑底板后管樁和空心方樁的基礎(chǔ)。

圖12 澆筑底板前管樁和空心方樁的基礎(chǔ)

圖13 澆筑底板后管樁和空心方樁的基礎(chǔ)

由圖12，圖13可以看出，空心方樁的承臺(tái)與承臺(tái)的間距A1和A2分別大于管樁的承臺(tái)與承臺(tái)的間距B1和B2，但是在澆筑底板后，由于基礎(chǔ)的總面積(C×C)均相同，管樁和空心方樁的基礎(chǔ)綜合造價(jià)相當(dāng)。

5 結(jié)語(yǔ)

預(yù)制樁為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)，工程技術(shù)人員在選用樁時(shí)應(yīng)按豎向承載力和抗水平力綜合考慮以確保該樁型的鋼筋混凝土保護(hù)層、鋼筋最小配筋率、適用范圍等技術(shù)構(gòu)造要求符合國(guó)家現(xiàn)行相關(guān)大規(guī)范的要求，禁止使用與國(guó)家規(guī)范相抵觸的樁基材料，以樁身的耐久性及工程建設(shè)安全為前提以確保工程質(zhì)量。

［1］阮啟楠.預(yù)應(yīng)力混凝土管樁［M］.北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社，2000:2.

［2］GB 50007-2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］GB 50046-2008，工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］GB 50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［5］10G409，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁［S］.

［6］08SG360，預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁［S］.

［7］JGJ 94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.