预应力空心方桩与实心方桩、空心管桩经济型比较

目录
一、2007年全国建设行业科技成果推广项目 (1)
二、预应力空心方桩与实心方桩的性价对比 (2)
（一）质量 (2)
（二）积土 (2)
（三）施工 (2)
（四）工程造价 (2)
（五）承台造价 .................................................................... 错误!未定义书签。

三、300预应力空心方桩与400管桩的性价对比 (3)
四、400预应力空心方桩与500管桩的性价对比 (5)
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） (7)
六、性价比示例计算——降低基础造价追求性能卓越 (8)
七、附表 (I)
（一）实心方桩、PHC管桩、预应力空心方桩综合性价对比表 (I)
（二）同等规格桩型混凝土方量差异计算 (III)
（三）公司案例 (IV)
（四）公司荣誉 (V)
一、2007年全国建设行业科技成果推广项目
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。

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；
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。

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
2.管桩（400×5.5d ）（m 3）×（400×5.5d ）×承台厚度80=
3.872（m 3） 3.空心方桩（300×5.5d ）×（300×5.5d ）× 承台厚度80=2.178（m 3）
4.以混凝土（带钢筋）800元/m 3承台计算
5.管桩3.872（m 3）×800元/m 3=3097.60元
6.空心方桩2.178（m 3）×800元/m 3=1742.40元
7.按这样计算每个承台又可节省1355.20元×n 个
图1 Φ400管桩四桩承台示意图 图2 300×300预应力空心方桩四桩承台示意图
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；
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。

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
2.管桩（500×5.5d ）（m 3）×（500×5.5d ）×承台厚度80=6.05（m 3）
3.空心方桩（400×5.5d ）×（400×5.5d ）× 承台厚度80=3.872（m 3）
4.以混凝土（带钢筋）800元/m 3承台计算。

5.管桩
6.05（m 3）×800元/m 3=4840元
6.空心方桩3.872（m 3）×800元/m 3=309
7.6元 7.按这样计算每个承台又可节省1742.4元×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。

图1 Φ500管桩四桩承台示意图 图2 400×400预应力空心方桩四桩承台示意图
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）
1.材质区别相当大
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。

2.连接方式
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）。

3.结构
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
-----江镇新都会商业广场项目性价比PHS-A 300预应力空心方桩和PHC 400 AB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：
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-AB 300为8元/米，PHC 400 AB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:
(3.5×0.3+0.3+0.3) ×(3.5×0.3+0.3+0.3) ×0.8=2.18
PHC 400AB管桩：
（3.5×0.4+0.4+0.4）×（3.5×0.4+0.4+0.4）×0.8 = 3.87 m3
每个承台可节约的混凝土方量为：
3.87 -2.18= 1.69 m3
以混凝土800元/m3计算（带钢筋和施工费用）：
1.69×800 =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 = 16.9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PHC 400AB管桩，每米可节约（85-76）+16.9+（10-8）=27.9元。

整体桩基造价可节约（27.9÷85）×100% =32.8%。

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
..
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-AB 300(150)与预应力管桩PHC-AB 400(240)
管桩的直径为40厘米，内径为24厘米，长度取1米计算。

因此每米的方量
计算如下：
1/4×3.14×0.42-1/4×3.14×0.242
=0.1256-0.045216
=0.080384 m2
因此每米的混凝土方量为0.080384×1=0.080384 m3
空心方桩边长为30厘米，内径为15厘米，长度取1米计算。

因此每米的方
量计算如下：
0.32-1/4×3.14×0.152
=0.09-0.0176625
=0.0723375 m2
因此每米的混凝土方量为0.0723375×1=0.0723375 m3
用预应力空心方桩KFZ-AB 300(150)代替，PHC-AB 400(240)管桩，每米可节
约混凝土方量为0.080384-0.0723375=0.0080465 m3
0.0080465÷0.080384×100%=10%
同等规格空心方桩比管桩的混凝土方量可节约10%，且少一根配筋。

预应力空心方桩KFZ-AB 400(240)与预应力管桩PHC-AB 500(300)
管桩的直径为50厘米，内径为30厘米，长度取1米计算。

因此每米的方量
计算如下：
1/4×3.14×0.52-1/4×3.14×0.32
=0.19625-0.07065
=0.1256 m2
因此每米的混凝土方量为0.1256×1=0.1256 m3
空心方桩边长为40厘米，内径为24厘米，长度取1米计算。

因此每米的方
量计算如下：
0.42-1/4×3.14×0.242
=0.16-0.045216
=0.114784 m2
因此每米的混凝土方量为0.114784×1=0.114784 m3
用预应力空心方桩KFZ-AB 400(240)代替，PHC-AB 500(300)管桩，每米可节
约混凝土方量为0.1256 -0.114784=0.010816 m3
0.010816÷0.1256×100%=8.6%
同等空心方桩比管桩的混凝土方量可节约8.6%，且少一根配筋。

（三）公司案例
（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。