地下室应用抗拔桩抗浮的设计

辽 宁 建 材

地下室应用抗拔桩抗浮的设计

李晓忠，张 莉

（沈阳市建筑材料设计研究院, 辽宁 沈阳 110027）

LIAO NING BUILDING MATERIALS

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[摘 要] 根据浙江美术馆工程设计实践，分析抗拔桩的受力特点和破坏机理，在建筑物基础设计采用抗拔桩时

需要考虑的几点问题。

[关键词] 抗拔桩；基础设计；注意问题

[中图分类号] TU92 [文献标识码] B [文章编号] 1009－0142（2005）04－0063－01

对于地下建筑物、自重比较轻而水平荷载又比较大的高耸构筑物、高宽比较大的高层建筑地下室承受巨大的水浮力作用而自重或压重不够时，桩就需要承受一个上拔荷载作用，桩的设计就涉及到一个“抗拔”问题。

桩基础宜考虑由桩群和土相互作用产生的群桩效应等。

带有地方性或科研性质的确定方法，如波动方程法、模拟试验法、非线性有限元法等。

1 受力分析

当竖向拉力施加桩顶时，上部桩身首先受到拉伸并产生相对于土体的向上位移趋势，于是桩周土在桩侧界面上产生一个向下的摩阻力；荷载沿桩身向下传递的过程就是不断克服这种摩阻力并通过它向土中扩散的过程，上部的位移总是大于下部，因此上部的摩阻力总是先下部发挥出来。当桩侧总摩阻力达到极限时，桩便发生急剧的、不停滞的上拔而破坏。当承台下桩数较少、桩距较大时，抗拔桩的破坏形式常呈现非整体性——单桩拔出破坏较多、桩距较小时，桩和土常作为一个整体上拔而破坏——群桩整体破坏。

4 基础承台设计

基础承台的设计视布桩方案和受力情况而定。对于单桩承台直接传递拉力。因此承台配筋仅需要满足构造要求；对于多桩承台当仅承受倾覆上拔力作用时，承台为反向悬臂梁板，常通过台顶而配置主筋、承台底配置构造钢筋满足抗弯要求；如需承受水浮力产生的上拔力作用时，承台为多跨连续梁结构，承台顶面和底面必须同时配置受力主筋满足抗弯要求。正常使用极限状态要求由于承台厚度通常较大，拱度和裂缝均较小，一般不用验算。

由于地下水位季节性的变化，上部结构使用荷载的变化以及建筑物（构筑物）承受水平风荷载大小、风向的随机变化等，工程中以单纯受拉形式存在的抗拔桩比例不大、机率不多，多数情况是基础桩在某种荷载组合下以抗拔桩形式出现而在另一种荷载组合下又以抗压桩、抗水平力桩的形式出现或者两者、三者兼而有之。因此在布桩和基础承台设计时，应综合考虑，满足各种受力状态下的计算和构造要求。

2 选型与设计

桩型选择：原则上讲能够承受轴向拉力的桩，都可以作为抗拔桩。但预制桩尤其是预应力混凝土管桩由于桩顶与承台之间连接、桩段之间连接的抗拉力得不到有效保证，致使不少工程事故发生，因此工程中抗拔桩多选用灌注桩，同时只要条件允许，桩端一般嵌入坚硬而埋深较浅的基岩中，如果基岩上覆土较厚，常在桩端设置扩大头或采用挤扩支盘桩等形式以提高抗拔力。

桩体设计：必须满足受拉构件的强度要求，控制最大裂缝宽度Wmax≤0.2㎜;桩身混凝土强度级别要求及纵向钢筋的最小配筋率要求与抗压桩相同,设置的通常钢筋笼必须锚入承台内一个锚固长度且不小于40 D。

5 设计中要解决的问题及工程实际处

理办法

（1）单桩抗拔力按照经验公式近似计算时，规范[1]没有明确淤泥的抗拔系数取值，可采用0.7做近似计算；对于群桩效应，由于难以测试仍按照地勘报告所提供的土体抗剪能力来进行估算。

（2）对于承受拉力作用的抗拔桩是否也应验算在地震作用下的承载力？规范没有明确。可按照抗压桩要求复核抗拔桩在地震作用下的承载力。

（3）抗拔桩、承台的设计方法和构造措施在各规范中均没有完全明确，可近似套用抗压桩的成桩要求、受拉构件的计算和构造要求以及抗压桩承台的计算和构造要求。 参考文献：

[1] JGJ94-94,建筑桩基技术规范[S].

[2] GB50010-2001,地基基础设计规范[S]. [3] JGJ106-2003,建筑桩基检测技术规范[S]. [4] GB50010-2002,混凝土结构设计规范[S]. [5] GB50011-2001,建筑抗震设计规范[S]. S

3 承载力确定

根据抗拔桩的受力特点。其破坏机理更接近于摩檫桩，单桩承载力主要与桩侧土层的物理力学性能有关，也与桩体材料、桩身尺寸、桩位平面布置和施工工艺、成桩质量等诸多因素有关。一般按以下方法确定：

现场静载试验法－按照规范提供的单桩竖向抗拔静载试验要求，根据试验荷载与上拔变形量曲线形状之间的关系确定单桩抗拔极限承载力。这种方法最直接、最准确，但有一定的财力支出，需要做好工期安排，当建筑的地基基础设计等级为甲类时必须采用此法。

经验公式近似计算法－根据地勘报告提供的桩侧各土层抗压极限侧阻力标准值或特征值，按照规范提供的经验公式进行计算。该法未考虑到的有利因素是软土地区挤土型摩擦桩的承载力随时间有增加的现象；不足之处在于没有考虑不同土层抗拔系数的地区差异性及其它因素对抗拔承载力的影响，如拔压比、土层液化、土