预应力空心方桩与实心方桩、空心管桩经济型比较

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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)
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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2007001 载体桩成套技术北京波森特岩土工程有限公司2007047
2007002 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
2007042
2007043
2007003 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2007056 2007004 建筑新型桩基技术广州市建筑科学研究院2007063
2007005 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
2007039
2007040
2007006 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2007041 2007007 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2007071 2007008 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2007068 2007009 TF聚氨酯硬泡绝热阻燃复合板河南天丰钢结构有限公司2007055
2007010 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
2007001
2001002
2007011 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2007003
2007012 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2007057
2007013 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2007007
2007014 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2007034 2007015 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2007016 2007016 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2007017
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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
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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 4.49 3.88 所有方式8
Φ400 管桩<2.0% 1640 1943 4.10 1.06
不适合抱
压法
10
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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
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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 4.49 3.88 所有方式15
Φ500管桩<2.0% 2540 3010 4.10 1.06 不适合抱
压法
15
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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
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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。

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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：
桩型桩身竖向承载力设计值（kN）价格（元/米）PHS-A B300 （壁厚80mm）76
PHC 400 AB （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-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。

上海中技桩业股份有限公司
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- I -
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 835.6 传统预制 不高于C40 28天 大 -30% 低 管桩φ300 0.94米 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 1.2米 1203.3 传统预制 不高于C40 28天 大 -43% 高 管桩φ400 1.25米 1260 工厂化生产 不低于C60 3天 小 -0% 中 空心方桩
1.2米
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 1.6米 1627.8 传统预制 不高于C40 28天 大 -36% 高 管桩φ500 1.57米 1920 工厂化生产 不低于C60 3天 小 -0% 中 空心方桩
1.6米
1243
工厂化生产
不低于C60
3天
极小
-43%
低
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- II -
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 1.8米 2707.4 传统预制 不高于C40 28天 大 -44% 高 管桩 1.88米 2480 工厂化生产 不低于C60 3天 小 -0% 中 空心方桩
1.8米
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 1.4米 1627 传统预制 不高于C40 28天 大 相同 高 空心方桩
1.4米
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
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（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)
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 m 2
因此每米的混凝土方量为0.1256×1=0.1256 m 3
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 m 2
因此每米的混凝土方量为0.114784×1=0.114784 m 3
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 m 3 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。

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 m 2
因此每米的混凝土方量为0.080384×1=0.080384 m 3
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 m 2
因此每米的混凝土方量为0.0723375×1=0.0723375 m 3
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 m 3 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。

上海高新企业（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-A 400 18000 27 3．4层
江苏特检压力容器检验车间HKFZ-400A
B
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
7.1层
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 6.2层
上海绿地集团有限公司绿地湾项目TKFZ-250 15000 24
7.2层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 6.1层
上海朱家角房地产发展有限
公司珠溪新苑TKFZ-250
16000
18 5.3层
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 5.3层
KFZ-400 15000 38 7.2层
上海通用企业集团有限公司通用集团新建厂房项目KFZ-A 300 30000 29 6.2层
昆山倚林房地产开发有限公
司倚林家苑公寓楼TKFZ-300
16000
26 6.1层
江苏省建工集团有限公司深证华特容器新建厂房KFZ-A 300 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
11000
25
7.1层
HKFZ-AB
350
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
7.2层
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-A 300 20000 28
上海大华集团锦绣华城项目TKFZ-250
11000
24
6.2层TKFZ-300 50000 26
上海高新企业（四）公司荣誉
上海高新企业
（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。