姜泉泉

（江蘇省水利建設(shè)工程有限公司，江蘇，225004）

淺談空心方樁在工程中的應(yīng)用及優(yōu)點

姜泉泉

（江蘇省水利建設(shè)工程有限公司，江蘇，225004）

空心方樁在工程中越來越廣泛的應(yīng)用使得它的優(yōu)點也越加明顯。本文首先闡明了空心方樁的工程應(yīng)用情況，其次根據(jù)它的應(yīng)用情況歸納出了它在應(yīng)用上的優(yōu)點。

空心方樁；工程應(yīng)用；應(yīng)用優(yōu)勢

引言

在城市建設(shè)的步伐不斷加快的今天，使用各種不同種類的樁基來充當(dāng)建筑（構(gòu)筑）物的基礎(chǔ)已成為被廣泛采用的方法，取得了全球公認(rèn)的效果。這種方法能夠很好地改善地基基礎(chǔ)的承載力不足情況，尤其適用于控制軟土地基上的不均勻沉降問題。樁基型式主要有預(yù)制成型樁、鉆孔灌注樁和震動灌注樁等。它們被廣泛應(yīng)用在不同的地質(zhì)狀況和工程類型中，以滿足不同的控制需要。預(yù)制成型、現(xiàn)場沉入的樁基因為其檢測手段簡單、施工速度快及生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于各種工程。在預(yù)制成型樁中，鋼筋混凝土預(yù)制的實心方樁最為常用。它是樁基工程中應(yīng)用最普遍、歷史最悠久的一種樁型，具有接樁安全可靠、沉樁速度快、生產(chǎn)加工方便等優(yōu)點。尤其是應(yīng)用在以摩擦阻力占主導(dǎo)因素、端承力為次要因素的軟土地基中，因其有較大的周長而具有較大的單樁承載力。但是混凝土預(yù)制的實心方樁也有諸多不足，如混凝土的消耗較大、自重大，沉樁時的擠土效應(yīng)過大，鋼筋的抗拉強度和混凝土的抗壓強度沒有得到充分發(fā)揮，產(chǎn)品的經(jīng)濟效益不夠等。

近幾年出現(xiàn)了一種名為預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁的新型樁型，該樁型已被成功地應(yīng)用在幾十余項工程中，累計長度達100萬m左右，獲得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

一、空心方樁在工程中的應(yīng)用

1、應(yīng)用原理

按照一般的工程質(zhì)量要求和技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的要求，空心方樁適用在底層為軟塑或者流塑狀態(tài)的較為軟弱的地質(zhì)，持力層宜為深埋基巖、砂層、粘土層、強風(fēng)化巖層或風(fēng)化殘積土層比較厚的地層，尤其是軟弱土層比較厚的地基。在石灰?guī)r地層、由松軟突變到十分堅硬的地層、孤石和障礙物多的地層及有堅硬隔層的地層中是不適宜用空心方樁施工的。由于樁空心、開口的特點，在把樁壓入中的時候，土體能向樁孔內(nèi)擠進一定的深度，從而形成土塞，有時甚至能將樁口完全堵住。因此，空心方樁在承載力和斷面的混凝土方樁相同的同時又節(jié)約了材料。此外，由于此類空心方樁在應(yīng)用于某些軟弱土地基的工程中時，開口的樁身重能擠進一部分土體，從而在一定程度上降低了場地的擠土效應(yīng)，也減少了對周圍環(huán)境的影響。如果地基工程中土質(zhì)較硬，則使用帶樁尖來解決沉樁問題?？招姆綐锻ǔＪ褂渺o壓法施工，此方法一方面可以通過削弱錘擊產(chǎn)生的樁身拉應(yīng)力來減少樁體配筋，另一方面也可以減少噪聲污染，從而體現(xiàn)出以人為本的設(shè)計理念。

2、應(yīng)用分析

普通預(yù)制的鋼筋混凝土的空心方樁的截面形狀和空心方樁有些相似，但是它們的生產(chǎn)工藝有很大差異。本文研究的是使用離心法生產(chǎn)出的空心方樁，和早期的“空心方樁”在概念上有本質(zhì)的不同。早期的預(yù)制空心方樁在制作方法上有膠囊抽芯和木籠（鋼管）抽芯兩種。木籠（鋼管）法十分浪費材料。而在膠囊抽芯法中，因為氣囊是軟性變化，所以樁內(nèi)壁的厚度會不等，容易產(chǎn)生空腔偏心。尤其是當(dāng)空心膠囊上浮時會影響鋼筋的保護層厚度，而保護層厚度如果小于25mm，則會極易導(dǎo)致樁表面產(chǎn)生橫向和縱向的裂縫。如果膠囊因為周轉(zhuǎn)次數(shù)多而受損或與鋼筋籠的綁扎不牢固或者膠囊質(zhì)量不好而導(dǎo)致漏氣、氣壓控制不穩(wěn)、補齊不及時，也極易產(chǎn)生橫向裂縫。在港口碼頭建設(shè)中應(yīng)用較多的預(yù)應(yīng)力混凝土的空心方樁，在拼接時采用的是空心對接，能使得樁身中部的空心段的剛度一致，而拼接后樁頂、樁尖仍是實心段。因為實心段和空心段的縱橫向震動幅度和頻率的不協(xié)調(diào)，再加上膠囊出口部位作為施工的薄弱環(huán)節(jié)會成為基樁斷裂的開始位置，進而使得整根基樁斷裂。如果去除拼接時的實心段，在預(yù)制時將空心膠囊沿著樁軸線由樁頭直線抽出，從而避免膠囊出口處產(chǎn)生結(jié)構(gòu)不均衡的現(xiàn)象，這時實心接頭就變成了空心拼接。綜上所述，此類樁因為制作工藝不太科學(xué)，使得它們的應(yīng)用受到很大程度的限制。

3、實例應(yīng)用

在本人所參加的項目中，以江蘇華電句容電廠廠前區(qū)七幢樓樁基工程為例，在工程中主要采用了 HKFZ-A250(150)與 HKFZ-A500(300)兩種預(yù)應(yīng)力空心方樁。通過設(shè)計院以及業(yè)主在設(shè)計前期的精心比選，最終優(yōu)選了這兩種樁型，在實際施工及使用中同樣也收到了很好的效果。

二、在應(yīng)用中的優(yōu)勢：

1、同規(guī)格的方樁和管樁，方樁的摩擦力要比管樁的大

用500樁作為例子：方樁的截面積是250000mm2，而管樁的截面積是 196250mm2。由此可以看出相同規(guī)格的方樁和管樁作比較，方樁的截面積比管樁大得多，而且外形是方形（或多邊形）的，這樣在土層中樁體周圍土和土的休止角的摩擦系數(shù)要比圓形樁大得多。這就說明相同規(guī)格的樁在相同地質(zhì)條件下，方樁獲得的承載力要比管樁更大。經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，方樁每千牛承載力的造價要低于管樁。因此，在選擇樁型時，完全能選擇不管樁規(guī)格小的方樁，以降低工程的基礎(chǔ)造價。

2、同規(guī)格的方樁承載力要遠(yuǎn)大于管樁

拿 400方樁和 500管樁作比較，400方樁的豎向承載力的設(shè)計值是2066 kN, 而500管樁的設(shè)計承載力是1920 kN。在實際的設(shè)計過程中，設(shè)計師通過理論計算得出，用350的空心方樁就完全可以替代500的空心管樁。僅從樁基的造價角度來看，方樁的成本比管樁低近10%。

3、空心方樁的擠土效應(yīng)小于管樁

在施工過程中，樁基施工產(chǎn)生的擠土效應(yīng)對施工的不利影響是不容忽視的。在設(shè)計承載力相近的條件下，較小的空心方樁的擠土效應(yīng)當(dāng)然小于空心管樁。如400的空心方樁明顯比500的管樁的體積小，相應(yīng)的擠土量就少，擠土效應(yīng)自然也就小，這樣對周邊和施工環(huán)境的影響要小得多。

4、空心方樁的抗剪力較大

由理論計算的，相同樁徑的方樁的抗剪力是管樁的2到3倍，而在日本的測試中得出的是4.5倍。這就說明空心方樁的抗震能力比管樁強得多，因而在高層建筑、地震多發(fā)地帶和大面積地下室建筑之中應(yīng)該推廣應(yīng)用。

5、空心方樁施工較方便，破損率小

方形樁頭的耐沖擊力好的特性使得樁頭的破損率較小。而其方形樁焊接的周長比較長，焊接十分牢靠，不容易脫節(jié)。此外，方形樁的連接方式適宜開發(fā)出不用焊接的快速連接，這樣能提高施工效率。近來，有的樁基研發(fā)機構(gòu)就在研究空心方樁的快速連接方式。

6、空心方樁與管樁相比，費用更低

由于預(yù)應(yīng)力空心方樁與預(yù)應(yīng)力管樁相比較而言，其能夠減少對其上部的基礎(chǔ)承臺的尺寸，這也就意味著空心方樁的應(yīng)用減少了其上部基礎(chǔ)造價的費用。這是與管樁相比具有優(yōu)點的又一個地方。

因為預(yù)應(yīng)力混凝土空心方樁相比較管樁而言有以上諸多優(yōu)點，而且造價相對比較低，所以非常值得選用。最近兩年它在江浙滬一帶得到大力的推廣應(yīng)用，有慢慢代替預(yù)應(yīng)力空心管樁的趨勢。相信在不久的未來，隨著技術(shù)人員對預(yù)應(yīng)力空心方樁認(rèn)識上的不斷深入，它一定會在全國范圍得到推廣和應(yīng)用。

三、結(jié)束語

隨著施工技術(shù)和設(shè)計理論的不斷完善，空心方樁憑借其良好的經(jīng)濟指標(biāo)和技術(shù)性能，將會在建筑工程中取得良好的應(yīng)用前景。此外，在電力工程、公路工程、水利工程中，尤其是解決軟土地基的方面也能夠取代其他的樁型基礎(chǔ)。在空心方樁的應(yīng)用區(qū)域方面，不僅僅是局限在長江三角洲及珠江三角洲等沿海地區(qū)，黃河、長江等江河流域、沖積層、風(fēng)化殘積層、坡積層地區(qū)及湖泊軟土地區(qū)，甚至青藏高原地區(qū)和黃土高原地區(qū)也都能夠得到廣泛應(yīng)用。

[1] 楊克己.實用樁基工程.北京:人民交通出版社。2004

[2] 朱瑞.預(yù)應(yīng)力混凝土工業(yè)技術(shù)及其現(xiàn)代化北京:中國鐵道出版社，2002。

[3] 章杰春.當(dāng)前預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁生產(chǎn)和應(yīng)用存在的問題.混凝土與水泥制品，2001年第3期。6月:29-30

TU751

1674-3954（2011）03-0140-01