预制方桩的生存与发展之道

摘要：本文作者根据多年的工作经验，对常州地区预制方桩的生存与发展之道进行全面分析。

关键词：桩基论证 承载力 定位分析

一、前言

目前在常州地区工程建设中，一般的桩基工程主要采用混凝土预制桩（市场占有率达90%以上），基本上由混凝土预制桩一统天下。灌注桩由于在成桩时施工质量比较难保障、施工周期长、造价高，因此在工程建设中占有较少的市场份额，经常作为一种局部处理（如预制桩无法施工）的手段或在超高层建筑中使用。

按《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008混凝土预制桩又分为钢筋混凝土实心桩（下文简称‘方桩’）和钢筋混凝土管桩（下文简称‘管桩’）。常州地区从2003年管桩在金色新城三期（18~28层住宅）工程上的成功使用至今，管桩就一直占领着整个常州的预制桩市场。很多原来生产预制实心方桩的厂家转产的转产、倒闭的倒闭，常州地区目前仅余两到三家厂家还在生产实心桩以满足地下室抗浮采用小截面（桩径小于400mm）方桩的要求。下文就常州市公园大厦工程成功采用方桩的案例分析方桩的发展前景和方向。

二、方桩在公园大厦中的成功应用

1、工程概况

公园大厦为南北两幢双塔楼，南楼31层、北楼23层、高度均为98米；裙楼3层，均设有两层地下室、基础埋深在地表下10米左右（±0.00相当于黄海高程5.65m，主楼基础埋深相当于黄海高程-5.35m，其余埋深为黄海高程-3.65m）。

2、工程地质条件

由《公园大厦岩土工程勘察报告》可知：场地普遍分布有厚达20米左右的①～④层后期沉（淤）积土层，下卧均为正常沉积土层。可作为主楼桩端持力层的有（9B）粉砂层[静力触探锥尖阻力平均值达17.876 Mpa]、（10）粉质粘土和（11）粘土层。

场地土层分布的典型地质剖面见下：

3、桩基方案论证

根据设计要求：若采用预制桩基础方案，则单桩承载力特征值需达3000KN以上才能满足要求。反之要采用钻孔灌注桩基础才能满足设计要求。

根据当前市场行情：桩身强度满足设计要求（达3000KN及以上）的适用桩型有450×450的钢筋混凝土预制方桩、PHC600管桩和桩径800mm的钻孔灌注桩。经分析对比：根据该场地土层特点，PHC 600管桩设计布桩的桩间距仅4.0～4.5倍桩径，沉桩很困难；450×450方桩设计布桩的桩间距可达5～5.5倍桩径，沉桩相对较容易；灌注桩设计布桩和沉桩都没有问题，主要是施工周期长、造价相对最高。由上可知，450×450方桩是相对是最可行的方案。

由于钢筋混凝土方桩的混凝土标号一般较低又没有高压蒸汽养护，因此我提出直接采用混凝土标号达C60的商品混凝土解决这一难题。则根据《地基规范》公式：荷载效应标准组合值Q k≤Ap×fc×ψc÷1.35=0.2025×27500×0.75÷1.35=3093.75KN，能满足单桩承载力特征值需达3000KN的设计要求。

4、桩基承载力验证

为验证单桩承载力特征值，在主楼部分选做了具代表性的试桩S1、试桩S138和试桩S224三组单桩竖向承载力静载荷试验。其中，13号勘探孔在试桩S1附近、9号勘探孔在试桩S138附近、24号勘探孔在试桩S224附近。各试桩处主要地基土的埋藏条件静探指标及桩基设计参数见表1。

经用我公司的经验参数估算，三根试桩的单桩承载力特征值估算值均大于3000KN。并经静载荷试验验证完全满足要求。

具体试验结果Q-S曲线汇总见下表。

5、建筑物竣工沉降验证

沉降观测结果如下：

主楼竣工时的沉降为：最大沉降量为39.9mm、最小沉降量为17.2mm，平均沉降量为26.07mm。满足规范要求。

6、其他成功实例

①国贸大厦：地上38层，地下2层，采用的是500×500的钢筋混凝土预制方桩，单桩承载力特征值经静载荷试验验证达3600KN。

②天宁宝塔：地上13层、高度153.79米、地下2层，采用的是450×450的钢筋混凝土预制方桩。

三、方桩的市场定位分析

1、抗拔桩方向，由于空心桩抗剪能力差，因此一般目前市场上抗拔桩均要求采用钢筋混凝土预制方桩。

2、单桩承载力特征值在2700～3800KN，界于高吨位与中吨位之间（简称中高吨位）的单桩承载力，可优先考虑采用钢筋混凝土预制方桩。基本上相对应30～40层之间的建筑物都可考虑采用。

3、方桩的桩断面边长较小、单桩承载力较高、设计布桩灵活；沉桩工艺先进：可采用静压式（目前市场上静压式压桩机最大吨位已达1000吨）沉桩，该工艺噪音小、沉桩有保障；如在空旷的地方还可采用打入式沉桩工艺。方桩制作虽简单，但制作工艺落后，相比管桩不能批量生产、缺少高压蒸汽养护。

四、结论及建议

1、因此，本人认为方桩可优先在中高吨位桩基础和抗拔桩上推广。

2、建议预制方桩改进制作工艺，可以向管桩生产厂家学习，引进高压蒸养等技术手段。

通过公园大厦的桩基工程实例，方桩能在管桩一统天下的市场找到一席之地，跟勘察设计人的努力和负责是分不开的，同时也为方桩的发展指明了方向在地基基础上，我们说没有一支独秀，只有群花齐放；没有唯一，只有最合理的基础方案一说。因此我们在勘察和进行地基基础方案论证时，要对基础方案进行充分论证，选出最优、最合理的基础选型，为工程建设节省造价作出应有的贡献。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。