1、预应力混凝土空心方桩运用于建筑工程中的优缺点探讨摘 要：文章首先简要分析了预应力混凝土空心方桩的优缺点，并在此基础上对预应力混凝土方桩在建筑工程中的运用进行论述。期望通过文章的研究能够对促进预应力混凝土方桩在建筑工程中的推广使用有所帮助。 关键词：预应力混凝土；空心方桩；建筑工程1 预应力混凝土空心方桩的优缺点分析预应力混凝土空心方桩（以下简称空心方桩）是近几年出现的一种新型桩基础，它以管桩作为基础，将原有的桩体横截面形状改为内圆外方，即外部为方形，内部为圆形的结构体系。由于空心方桩的原型为管桩，所以它的生产工艺与管桩极为类似，其生产工艺流程如图1所示。图1 预应力混凝土空心方桩的生产工艺流程
2、1.1 空心方桩的优点。空心方桩作为一种新型的桩基础，其不但在制作工艺上与管桩十分相似，而且在桩体的性质方面也与管桩有着很多相似之处。相关研究结果表明，空心方桩在管桩的基础上进行了改进和完善，这使其具备管桩优点的同时，还具有了一些管桩所不具备的特性，具体体现在以下几个方面：1.1.1 空心方桩在制作的过程中，采用的是先张拉预应力、再灌注混凝土、最终离心成型的生产工艺，基于这一前提，使得空心方桩对钢筋施加的预应力要高于其它桩型。同时，浇筑桩身所用的混凝土均为高强混凝土，即C60或C80。高预应力和高强混凝土在空心方桩制作中的应用，使材料的优势得以充分发挥，进一步增强了桩的整体使用性能，其抗裂性、
3、承载能力以及抗弯性均获得了显著提高。1.1.2 空心方桩的桩型特点为外方内圆，这一特点使其更加便于运输、堆放和储存。依据我国现行JG197-2006行业标准的规定要求，空心方桩的外边长在250-400mm最多可堆放8层。同时，因堆放好的桩与桩之间的空隙较小，从而给施工现场节省了大量的材料存放空间。1.1.3 在面积相同的前提下，方形的周长要比圆形的大一些，故此，截面积相同时，空心方桩的侧周长要比管桩的大。侧周长越大，侧摩擦阻力就越大，由此可进一步提高桩基础的承载能力。下面对这一观点进行验证。假定空心方桩的内直径与外边长的比和管桩内外径的比均为，那么d=L （1）dp=Dp （2）在式（1）当中
4、，d代表空心方桩的内径，L代表空心方桩的外径；在式（2）中，dp代表管桩的内径，Dp代表管桩的外径。由式（1）和式（2）可得空心方桩与管桩的截面积为：A方=L2（1-0.7852） （3）A管=0.785（1-2）Dp2 （4）当A方=A管时，则Dp= （5）通常情况下，空心方桩与管桩的壁厚与桩型外径的比为0.2-0.3，由此可得=0.4-0.6，根据式（5）可得：W方=（1.071.16）W管 （6）由式（6）可知，在面积相同的前提下，空心方桩的抗弯和抗扭强度比管桩增加了7-16%，这说明，空心方桩的承载能力要优于管桩。1.1.4 能节省原材料的用量。假定空心方桩与管桩的周长相等，那么：4L
5、=Dp （7）L=1.27Dp （8）由式（1）和式（2）可得空心方桩的截面积为：A方=L2（1-0.7852） （9）而管桩的截面积则为：A管=L2（1.27-1.272） （10）再由=0.4-0.6可得：A方=（0.82-0.88）A管 （11）从式（11）中可知，在外周长相等的前提下，空心方桩与管桩的侧阻力相同，而前者的截面积仅为后者的82-88%左右，这在一定程度上节省了原料。1.2 空心方桩的缺点。1.2.1 混凝土结构的均匀性不足。空心方桩在成型过程中所采用的是离心工艺，混合料质量是影响桩身成型质量的关键因素。如若混合料颗粒质量存在明显差异，那么就会导致桩身混凝土厚度、强度、密实
6、度等均难以达到设计标准。1.2.2 桩端头的焊接较为困难。在制作钢筋笼时，由于其外周长为方形，所以与管桩钢筋笼的制作流程相比，会增加桩端头焊接成型的困难度。尤其在采用锤击法成桩时，极容易导致桩端头出现破损现象。1.2.3 桩身的尖角存在受力缺陷。空心方桩成型后为方形，在方形的四角尖处会产生集中应力，对桩身的稳定性造成一定影响。2 预应力混凝土方桩在建筑工程中的运用2.1 定位放线。这是空心方桩施工中较为关键的一个环节，它的质量优劣，直接关系到后续施工。为此，要求现场放样施工人员要对图纸和相关规范标准加以了解并掌握，同时，还要安好业主方及专业测量单位提供的控制点进行施测。主要的轴线交点可采用全站
7、仪进行定位，点位确定后应当对其进行复核，以此来确保点位的准确性。2.2 插桩。大量工程实践表明，在对空心方桩进行打桩时，对桩身的垂直度或是水平转向进行修正较为困难，所以，必须保证首节桩的角度准确、方向无误。在插桩的初始阶段，应当轻轻对其进行击打，若是发现垂直度偏差或是方向不正确，则应立即进行校正。2.3 沉桩。对于土体较为松软的场地，在沉桩的初始阶段应当采取低垂轻打的方式，或是凭借桩身的自身压入土层当中。当桩身沉入至一定的深度之后，可适当增强桩锤。沉桩过程中若是出现贯入度反常或是桩身倾斜时，应当立即停止，并查明原因后方可继续施工。2.4 接桩。在接桩时，可以采用桩端板焊接法，并在桩的四周对称进行，首层施焊完毕后要及时清除焊渣，随后方可进行下一层焊接。焊接过程中，要确保焊缝饱满、连续，不得存在焊接质量缺陷。3 结语总而言之，随着城市化进程的不断加快，建筑工程随之增多，桩基础的应用越来越多。空心方桩作为桩基础的一种形式，虽然其存在一些不足之处，但它的应用优势却十分明显，并且只要控制好施工质量，便可有效弥补其缺点。鉴于此，相信在不久的将来，这种桩基础势必会获得大范围的推广应用。参考文献1 李世歌.预应力混凝土方桩设计性能及制作质量的若干问题J.江苏建筑，2011（11）.
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