水系護(hù)岸工程、市政排水、景觀(guān)支護(hù)工程及交通路基支護(hù)工程的擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)均屬永久性支護(hù)結(jié)構(gòu)，對(duì)于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、耐久性、美觀(guān)度及易施度均有著極高的要求。而采用現(xiàn)場(chǎng)澆注法的傳統(tǒng)支護(hù)結(jié)構(gòu)(如：鋼筋混凝土擋墻、鉆孔灌注樁等）都存在著施工工期長(zhǎng)、工效低、工程造價(jià)高、施工工序復(fù)雜、結(jié)構(gòu)質(zhì)量不穩(wěn)定、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理難度大的缺點(diǎn)，特別是水系支護(hù)工程，需避開(kāi)豐水汛期方可施工。在國(guó)內(nèi)最為常見(jiàn)的剛性支護(hù)結(jié)構(gòu)形式是砌石擋墻（漿砌、干砌與石籠等），在石材資源豐富的地方，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)相對(duì)較低，而其缺點(diǎn)卻是顯而易見(jiàn)的：結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差、使用壽命短、后期維護(hù)成本高、地基處理工藝復(fù)雜、施工周期長(zhǎng)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理難度大。

    由于傳統(tǒng)支護(hù)結(jié)構(gòu)的以上眾多弊端與不足，使得混凝土預(yù)制擋土支護(hù)樁在近幾年得到了廣泛應(yīng)用，特別是在廣東、福建、上海、江蘇、浙江、山東、河北、天津等地，市場(chǎng)需求量正在逐年增長(zhǎng)。

目前，在土木工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，用作擋土支護(hù)工程材料的預(yù)制混凝土樁的種類(lèi)較多，有預(yù)制實(shí)心方樁、空心方樁、壁體樁、平板樁、U型板樁及PCS空心支護(hù)樁等。由于預(yù)制混凝土樁采用工廠(chǎng)化生產(chǎn)，具有產(chǎn)品性能可靠、質(zhì)量穩(wěn)定耐久、施工快捷高效、工程造價(jià)經(jīng)濟(jì)等顯著優(yōu)點(diǎn)，故而近幾年在中小河流治理、市政排水、交通路基及建筑基坑支護(hù)工程中得到了廣泛的應(yīng)用。其中以U型板樁與PCS空心支護(hù)樁最為常見(jiàn)。

本文就兩種支護(hù)樁型的技術(shù)性能進(jìn)行研究，并以U-CS-600-Ⅲ型與PCS600(420)-C型兩種相同截面高度的樁型進(jìn)行探析對(duì)比如下：

一、樁的截面形狀設(shè)計(jì)

   U型板樁的截面呈倒“U”字板式形狀，PCS空心支護(hù)樁截面形狀上下對(duì)稱(chēng)，根據(jù)“蜂巢狀”六邊形的原形，在兩側(cè)加設(shè)榫卯結(jié)合部?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)而來(lái)，呈外多邊形中空管狀。詳見(jiàn)下圖：

     另外，U型板樁的榫頭設(shè)計(jì)為梯形，卯槽與榫頭匹配，也設(shè)計(jì)為梯形槽，這樣的棱角結(jié)構(gòu)要求嵌合精度極高，因此施工中樁身兩側(cè)的榫卯破損率很高，后期修補(bǔ)工程量及費(fèi)用較大，也影響了整體觀(guān)感。另外，對(duì)于弧形或扇形轉(zhuǎn)角軸線(xiàn)的施工，轉(zhuǎn)角處樁與樁之間榫卯嵌合不良。而PCS空心支護(hù)樁的榫頭設(shè)計(jì)為半圓形，卯槽深度比榫頭高度小10mm~20mm, 形狀與榫頭匹配，以利拼接時(shí)嚙合緊密；其次，PCS支護(hù)樁的榫卯比U型板樁的榫卯尺寸大了50%，結(jié)構(gòu)受力優(yōu)于U型板樁，再者，這種榫深卯淺的設(shè)計(jì)，在兩樁拼接時(shí)榫卯兩側(cè)可以留出空間，樁間扭角為6°，故在弧線(xiàn)施工時(shí)仍保持良好的嵌固性，進(jìn)而保證了樁墻的整體穩(wěn)定性與擋土性能。示意如下：

一、結(jié)構(gòu)配筋及力學(xué)性能

        1、兩種樁型的結(jié)構(gòu)配筋對(duì)比：

        兩種樁的預(yù)應(yīng)力主筋均采用1420MPa35級(jí)延性低松弛預(yù)應(yīng)力混凝土用螺旋槽鋼棒（GB/T5223.3-2005,簡(jiǎn)稱(chēng)PC鋼棒）；非預(yù)應(yīng)力縱向主筋均采用熱軋帶肋鋼筋（GB1499.2-2007）；U-CS-600-Ⅲ的橫向鋼筋采用熱軋光圓鋼筋(GB1499.1-2008);PCS 600(420)-C的環(huán)箍筋采用低碳鋼熱軋圓盤(pán)條（GB/T701）。具體的配筋規(guī)格與數(shù)量如下表：

2、兩種樁型的力學(xué)性能參數(shù)對(duì)比：

      進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)性能計(jì)算時(shí)，兩種樁型均采用結(jié)構(gòu)等效原則，即截面面積、截面慣性矩、形心位置三等效，將結(jié)構(gòu)等效為“工”形截面。力學(xué)性能計(jì)算結(jié)果對(duì)比如下表：

        計(jì)算后可以得出：抗裂彎矩的計(jì)算數(shù)據(jù)方面PCS600(420)-C型比U-CS-600-Ⅲ型大出46KN?m，大出比率為16.14%；抗彎彎矩的計(jì)算數(shù)據(jù)方面PCS600(420)-C型比U-CS-600-Ⅲ型大出199KN?m，大出比率為52.96%；抗剪承載力設(shè)計(jì)值的計(jì)算數(shù)據(jù)PCS600(420)-C型比U-CS-600-Ⅲ型小20KN?m，小于比率為6.41%

。

一、生產(chǎn)技術(shù)工藝

U型板樁的生產(chǎn)是采用傳統(tǒng)的長(zhǎng)線(xiàn)臺(tái)座法工藝，PCS空心支護(hù)樁采用的是機(jī)械自動(dòng)化程度極高的流水機(jī)組法工藝（先進(jìn)工藝），技術(shù)工藝水平差異較大，主要工藝操作對(duì)比如下：

綜合評(píng)價(jià)：傳統(tǒng)的長(zhǎng)線(xiàn)臺(tái)座法采用人工綁扎成籠，工藝落后，機(jī)械化、自動(dòng)化程度低，勞動(dòng)力密集、產(chǎn)能工效低下，產(chǎn)品質(zhì)量受人為因素影響較大。

一、產(chǎn)品應(yīng)用與其它性能

1、鋼制樁尖的應(yīng)用：根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求需要，可在樁尖端可安裝鋼制樁尖，根據(jù)工程地質(zhì)需要，可提供米字型、開(kāi)口型及椎尖型三種鋼樁尖，安裝鋼樁尖后，能有效克服樁端堅(jiān)硬土層，使樁尖端順利進(jìn)入設(shè)計(jì)嵌固土層，具有良好的穿透性能；而U型板樁是無(wú)法實(shí)現(xiàn)鋼尖安裝的。

2、樁節(jié)垂直接樁的應(yīng)用：可以通過(guò)采用配套的專(zhuān)用機(jī)械連接接頭安裝在接樁兩個(gè)端面的專(zhuān)用錨固件上進(jìn)行PCS的樁節(jié)垂直拼接，接樁時(shí)在兩個(gè)接合端面上涂刷含有環(huán)氧基團(tuán)的高份子材料，既可增強(qiáng)接樁處的粘接強(qiáng)度，又可保證接樁接頭部位的防腐。而U型板樁是無(wú)法進(jìn)行接樁的。

3、樁身外觀(guān)質(zhì)量控制：U型板樁由于采用傳統(tǒng)的臺(tái)座工藝，樁身表面不美觀(guān)，制作粗糙，氣泡和麻面較多；另外，由于采用敞口型鉸接式鋼模，開(kāi)放式人工布料，操作的隨意度較大；加上模具反復(fù)開(kāi)合使用后變形在所難免，故而產(chǎn)品外觀(guān)尺寸偏差較大、厚薄不均是一種質(zhì)量常態(tài)。而PCS空心支護(hù)樁采用封閉式離心鋼模，產(chǎn)品成型精度極高，外觀(guān)尺寸標(biāo)準(zhǔn)，表面光潔完整。

二、施工安裝易施性

對(duì)于U型板樁來(lái)說(shuō)，由于其截面形狀的“先天”固有因素，在打樁施工時(shí)，產(chǎn)品截面形心與打樁力心難以重合一致，垂直度較難控制，施打時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)偏心受力，導(dǎo)致樁身發(fā)生傾斜、爆頭、劈裂等現(xiàn)象；另外，樁身混凝土密實(shí)度低，輕微磕碰就會(huì)造成裂損，因此，為了減少與控制上述產(chǎn)品施工損傷，產(chǎn)品必須輕吊輕下，嚴(yán)防磕損，施工的速度必須放慢，大大降低了施工效果（單套設(shè)備日施工完成量為10-20根）。

而PCS空心支護(hù)樁的截面為閉環(huán)式中空管狀，上下左右對(duì)稱(chēng)，樁的空心中點(diǎn)即形心點(diǎn)，與施工力心容易重合，施工垂直度較易控制；加上PCS支護(hù)樁的樁身砼強(qiáng)度高，密實(shí)度高，一般吊裝碰撞不會(huì)造成磕損，無(wú)須“精細(xì)伺候”，工效自然較高（單套設(shè)備每日可施打50-80根）。

三、工程適應(yīng)性對(duì)比

PCS產(chǎn)品具有強(qiáng)度高、耐沖擊等特點(diǎn)，使用C60或C80強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，采用振動(dòng)式與沖擊法均可施工，輔以樁端射水沉樁工藝，能有效克服粘土及砂土層中樁端阻力，對(duì)于硬度較高的地質(zhì)情況，可通過(guò)改進(jìn)施工工藝的方式進(jìn)行沉樁，如使用鋼制樁尖、機(jī)械引孔植樁、沖擊施工沉樁等，因此，PCS樁適用于除巖層外的大部分地質(zhì)情況。

U型板樁仍然是因?yàn)闃渡眄艔?qiáng)度與砼密實(shí)度的因素，耐打性較差，穿層能力表現(xiàn)一般，對(duì)于較硬土層難以穿透而無(wú)法將樁底送至設(shè)計(jì)標(biāo)高，因此，其工程適應(yīng)性相對(duì)有限，地質(zhì)適用面較窄。

【結(jié)語(yǔ)】：綜上所述，U型板樁與PCS空心支護(hù)樁均屬預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制樁，且都是用于抵抗水平荷載的受彎混凝土構(gòu)件，但由于它們的生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品截面形狀不同，所以在產(chǎn)品質(zhì)量控制、結(jié)構(gòu)性能、應(yīng)用性能及工程適用性能等方面也存在較大的差異。PCS空心支護(hù)樁作為一種新型預(yù)制支護(hù)樁，它彌補(bǔ)了現(xiàn)有國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品的性能缺陷，可積極推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，切合了當(dāng)今混凝土建材工廠(chǎng)預(yù)制化生產(chǎn)、裝配式施工的大主題，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，有利于資源節(jié)約，其綜合性能的明顯優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)的工程實(shí)踐中應(yīng)該會(huì)得到充分驗(yàn)證。