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习于桩基建筑工程施工中的预应力混凝土管桩与方桩的性能对比

来源:未知
 

  圆形截面的预制混凝土管桩和正方形或长方形截面的预制混凝土方桩是目前我国建筑工程中的主要两种预制桩截面形状。20世纪90年代以来,在预制混凝=匕管桩的标准化和生产施工技术不断发展的情况下,管桩产品在基础工程中已经得到了广泛的认可,并且管桩产品在实际工程中也有着明显的优越性,但是其不足也表现为以下几个方面:(1)在运输过程中由于管桩的外圆形结构使其不易绑扎和固定;(2)在软土地基施工中使用管桩后,在开挖基坑时,桩位容易出现倾斜;(3)在管桩的生产中不可避免的会使桩身出现一定的椭圆度,桩身会在抱压施工时出现抱碎事故;(4)与方桩基础相比管桩基础的桩基承台比较大,这会提高基础的成本等。
  除了在港工基础中采用先张法工艺的预应力混凝土空心方桩(主要采用预制橡胶充气方式填充内腔,截面有长方形或正方形两种)外,大多数基础工程中采用的是结构为实心正方形截面的方桩,其是在手工作业条件下,通过振动成型工艺在自然条件下养护混凝土制成的。这种预制方桩的主要缺陷有以下几点:(1)生产周期长且生产效率不高;(2)由于混凝土的强度较低使桩身不能充分发挥其承载能力;(3)由于需要自然养护混凝土,则需要很大的占地面积;(4)产品品质难以控制,会有较多的含气孔存在于混凝土结构的截面中。
  1国内预应力混凝土管桩工程的生产和应用情况我国目前在建筑工程施工中主要采用高速离心成型法生产管桩,对于管桩的结构则采用先张法预应力技术,通过在混凝土的配合成分中加入了高效减水剂,在养护工程中采用高温高压蒸汽养护和常压蒸汽养护相结合的快速养护方式。静压法施工和锤击法施工是目前管桩施工的两种施工技术,其中根据施加静压的方式不同,静压法施工可分为抱压法施工和顶压法施工两种类型。在我国管桩的生产工艺相对来说已经比较成熟,管桩的生产也已经达到了规模化、工厂化作业。我国的管桩生产无论在施工设备还是在生产设备上都已经完全达到了国产化,部分设备如离心机、PC钢棒墩头机、骨架焊接机、管桩静压桩机等已经出口到诸多东南亚国家和地区,设备的技术水平和能力都达到了国际一流水平。
  国内目前预应力混凝土管桩行业的发展:分布广泛;产品规模齐全样式多;生产技术走向成熟;国产化装备、原材料完全满足生产建筑需要;基础配套设施应用日趋完善化;应用领域不扩大发展;依靠技术进步求效益、求创新;企业向多元化规模化推进。
  2预应力混凝土管桩在实际建筑工程中的优缺点圈优点:单桩承载建筑能力相对较高;抗打、耐久性好,穿透力极强;耐拉抗弯性能良好;施工速度快、单位时间工作效率高;生产可以工厂化,成桩质量稳定;建筑施:现场干净清洁有序;利于施工监理和检测;普通经济性好,相对于普通桩单位承载力价格较低。缺点:预应力混凝土管桩在送桩时可能无法达到较深的深度;深基坑下开挖截损量大;有较大的挤土效应,施工工艺较复杂,必须有序进行;锤击法施工打桩噪声强烈,不适于在建筑密集场所作业施工。
  3预应力混凝土管桩在建筑:程施工中的应用情况空心方桩的截面是一种外方内圆式的结构形式,根据混凝土强度等级和承载面积的大小不同可将其分为HKFZ、TKFZ、KFZ,分别为预应力高强混凝土空心方桩、薄壁预应力混凝土空心方桩和预应力混凝土空心方桩,其中在纯摩擦桩为主的地质中主要使用TKFZ,而HKFZ主要用于高层建筑或者要求高耐腐蚀且截面为空心方桩结构的地质情况下,KFZ和TKFZ的混凝土强度等级是C60,HKFZ的混凝士强度等级是C80,空心方桩的外边长在300mmx3OOmm到1000mm~1000mm之间。与预应力混凝土管桩相比,预应力混凝土方桩有着成本低,承载力高,抗震性能优越,成桩容易等显著的优点。
  因空心方桩在使用中有着很多优点,目前正逐渐被市场接受且使用逐渐广泛。从20世纪6O年代起,日本发明了管桩并且大量的推广和使用,但是近年来管桩在日本的使用正在逐年减少,2004年全国只使用了不到500万米的管桩;但新型方桩虽然是从2000年开始才投人工程中使用,但其用量已经达到了占所有预制桩桩型40%的水平,方桩的优势可见一斑。与日本类似,在美国2003年也使用了近9000万米的预应力混凝土空心方桩,在总用桩量上也达到了35%。我国的预应力混凝土空心方桩的开发也已经完成,在许多工程实践中也得到了大量的使用。分析目前的工程使用情况,预应力混凝土方桩在技术性能方面已经取得了良好的优势。
  4 目前预应力混凝土方桩作为一种新兴产业在建筑施工中的优势作用简单对比方桩与管桩的特点 :随着建筑施工要求的不断提高,施工破损率低,一直是方桩一贯的优点,高强混凝土配上方形的头部,比管桩有更好的耐冲击性能,相对小得多的桩头破损率,也成了方桩的优势所在。
  方桩成方型或多边角型,外表面积大,方形比圆形有更大的焊接周长,充分保证每节桩之间的有效焊接强度,大大减小了方桩在建筑施工中,出现接头脱焊以及位移现象,使成桩质量更优、安全系数更强;相对于圆形桩体方形在图层中有更大的休止角,较大的休止角就意味着在同等地质条件下,空心方桩比管桩具有更大的承载力,从而在可以在工程中节省出较多的基础资金;从另一个角度对比方桩与管桩,500mm外径的厚壁管桩桩体本身承载力只能相当于350mm的空心方桩的承载力。方桩的每KN承载力造价也比预应力混凝土管桩要低得多,也预示着设计人员在同样的设计承载力下可优选方桩,在费用上的考虑,500mm外径的厚壁管桩比350mm的空心方桩市场售价比要高,用方桩可省下一大笔建筑材料费用,这也优化了建筑耗能;由于焊接施工有诸多的条件限制,所以无法做到全天候施工,而非焊接的快速链接头在方桩的外形条件下较容易开发,这样在高地下水为的条件下施工是就能有效避免焊接桩头开裂的情况。 

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