公司产品详细分析对比
预应力空心方桩
性
价
比
上海中技桩业股份有限公司苏州分公司
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94元/米，而300（180）的空心方桩单价只有75元/米，对于桩深25米的桩，每根节约成本为（94-75）×25 = 475元（可节约19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。
（五）承台造价
由上表可以清楚地看出，选用TKFZ 300空心方桩在力学性能上完全可以替代300实心方桩，同时从经济角度上来看，选用TKFZ 300空心方桩较300实心方桩相比可节省20%以上，若为承台基础，根据2008年桩基技术规范，实心方桩各桩间中心距不宜小于桩外边长的4.0倍，空心方桩各桩间中心距不宜小于桩外边长的3.5倍，（大约可节省10%的承台费用），如此估算，若一个基础造价为1000万元的工程，选用TKFZ 300空心方桩替换300实心方桩，大约可节省费用350万左右，体现出空心方桩极高的性价比。
图1 300×300实心方桩四桩承台示意图 图2 TKFZ 300×300空心方桩四桩承台示意图
三、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10元/米左右，打桩费可节约1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，（大约可节省43%的承台费用），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
四、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18元/米左右，打桩费可节约1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，（大约可节省36%的承台费用），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300万左右，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
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。
六、性价比示例计算——降低基础造价追求性能卓越
例：HKFZ-A 400与PHC 500 AB的性价对比
HKFZ-A 400预应力空心方桩（桩身竖向承载力设计值为2885kN）和PHC 500 AB（桩身竖向承载力设计值为2560kN）的技术指标均满足本工程桩基设计要求，以下为性价对比。
1.桩身价格对比：
备注：此价格为2010年11月份桩类产品报价。
目前市场上打桩费HKFZ-A 400为12元/米，PHC 500 AB为15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：
PHC 500AB管桩：
（3.5×0.5+0.5+0.5）×（3.5×0.5+0.5+0.5）×0.8 = 6.05 m3
HKFZ-A 400空心方桩：
（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：
6.05 - 3.87 = 2.18 m3
以混凝土（带钢筋）500元/m3计算：
2.18×500 = 1090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
1090÷80 = 13.625元/米
(c)选用HKFZ-A 400空心方桩代替PHC 500AB管桩，桩身竖向承载力设计值提升百分比为：
（2885-2560）÷2560×100% = 12.69%
通过以上对比分析，在保证设计要求下，如选用HKFZ-A 400空心方桩代替PHC 500AB管桩，桩身竖向承载力设计值在管桩基础上提升了12.69%，且每米可节约（148-132）+13.625 = 29.625元。
整体桩基造价可节约（29.625÷126）×100% = 23.51%。
注：本示例在2011年2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
四、昆山所做代表性项目案例：
一．2009年项目（累计销售55万米）
1、昆山倚林房地产开发有限公司（昆山倚林观澜）
2、昆山联合商业发展有限公司（绿地21城）
3、昆山市世名科技新建厂房
4、花桥国际商务城直饮水总站工程
5、中楠双水湾
二．2010年项目（累计销售90万米）
1、珑庭花园
2、昆山龙成钢材城
3、华美达.假日公园
4、淀山湖住宅项目
5、昆山千灯润平商业公司，大润发超市千灯店
6、昆山浦园五期工程
7、英伦尊邸
8、花桥国际商务城吴淞江驳岸工程
三．2011年项目（累计销售168万米）
1、农房恒海国际花园二期
2、珠江御景花园二期
3、千灯建滔御花园
4、珑庭花园二期
5、华美达.假日公园二期
6、昆山美吉特工业品博览城
7、淀山湖花园
8、昆山三星电机二期
9、天福苑
10、顺城皇冠国际