導(dǎo)語(yǔ)：工程中的抗拔樁設(shè)計(jì)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】本文通過(guò)介紹南寧某辦公樓的抗拔樁設(shè)計(jì)，闡述了抗拔樁設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)，尤其是設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)工程樁檢測(cè)方面的處理方式和思路，可供結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同仁參考。

【關(guān)鍵詞】抗拔樁；承載力；裂縫；工程樁檢測(cè)

隨著城市的不斷發(fā)展，土地資源越來(lái)越稀缺，人們更加注重地下空間的開(kāi)發(fā)利用，地下2層、3層結(jié)構(gòu)屢見(jiàn)不鮮，隨之而來(lái)的是結(jié)構(gòu)抗浮問(wèn)題。工程上常用的抗浮措施有：壓重法、抗浮板法、排水限壓法、隔水控壓法與泄水降壓法、錨桿法和錨樁法（設(shè)置抗拔樁）[1]。在抗浮力與浮力相差不大時(shí)首選壓重法。而在二者差別較大時(shí)，與其他幾種措施相比，抗拔樁基礎(chǔ)具有安全性高、工期短、成本較低、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，因而抗拔樁是解決抗浮問(wèn)題的常用措施。本文主要通過(guò)工程實(shí)例設(shè)計(jì)介紹抗拔樁設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)。

1抗拔樁的理論研究

我國(guó)樁基礎(chǔ)發(fā)展歷史悠久，很久以前已經(jīng)開(kāi)始將木樁基礎(chǔ)應(yīng)用于房屋建設(shè)中。而在漢朝的橋梁工程中，木樁基礎(chǔ)已經(jīng)非常普遍。隨著鋼筋、混凝土等材料的興起，20世紀(jì)60年代，鋼筋混凝土樁基本取代了木樁，并在工程中迅速發(fā)展?？拱螛妒峭ㄟ^(guò)樁身與土體之間摩擦阻力傳遞荷載至樁體周圍土體，當(dāng)摩擦阻力達(dá)到極限值而突破后，樁體即破壞并失去作用?？拱螛对谑艿缴习魏奢d而破壞的狀態(tài)有剪切破壞、倒錐形破壞、復(fù)合剪切面破壞、樁體拉斷[2]。剪切破壞常出現(xiàn)在樁身與土之間的摩擦阻力小于上拔力時(shí)；倒錐形破壞容易出現(xiàn)在土質(zhì)較軟的巖層；復(fù)合剪切面破壞在樁身較長(zhǎng)、較硬質(zhì)的粘土灌注樁中較易出現(xiàn)；樁體拉斷只有在樁身配筋不足等自身因素下出現(xiàn)?？拱螛兜目拱瘟τ蓸扼w自身重量、樁身側(cè)面與土體摩擦阻力、樁底部負(fù)壓所形成的真空吸力組成。由于真空吸力在學(xué)術(shù)界尚未有明確的研究分析，故設(shè)計(jì)中只考慮前面兩項(xiàng)。而關(guān)于抗拔樁極限承載機(jī)理的研究并不多，工程上的做法是參考抗壓樁的側(cè)摩阻力計(jì)算方法，并在此基礎(chǔ)上考慮一個(gè)抗拔系數(shù)。但抗拔系數(shù)的選取其實(shí)是基于工程試驗(yàn)結(jié)果并參照有關(guān)規(guī)范綜合考慮后給出的值，并不能充分考慮荷載特性、樁型、樁的施工工藝、樁周土質(zhì)等。

2工程實(shí)例

2.1工程概況

工程位于廣西南寧市青秀區(qū)，是一棟地上10層，地下1層的辦公樓。其中塔樓范圍內(nèi)地下室層高6.0m，純地下室層高為4.8m，地上建筑高度48.0m?？偨ㄖ娣e16516m2，其中地上建筑面積10451m2。塔樓范圍內(nèi)地下室的功能為設(shè)備用房，純地下室區(qū)域?yàn)橥＼噹?kù)，無(wú)人防功能。地下室頂板覆土300mm。整個(gè)場(chǎng)地較為平整，高差只有0.30m。本工程安全等級(jí)二級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限50年，結(jié)構(gòu)耐久年限50年。設(shè)計(jì)地震分組第一組，建筑場(chǎng)地類別Ⅱ類。上部采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，其中框架抗震等級(jí)四級(jí)，剪力墻抗震等級(jí)三級(jí)。地下室頂板厚度250mm，底板厚度400mm。

2.2地質(zhì)情況

根據(jù)勘察報(bào)告顯示，本工程場(chǎng)地自上而下土層土分布如下：素填土①，黏土②；粉砂③；全風(fēng)化粉質(zhì)泥巖④；全風(fēng)化粉砂巖④1，強(qiáng)風(fēng)化粉質(zhì)泥巖⑤,強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖⑤1，煤，中風(fēng)化粉質(zhì)泥巖⑥，中風(fēng)化粉砂巖⑥1。本工程基坑開(kāi)挖后露出持力層④、④1、⑤、⑤1，故主樓下采用天然筏板基礎(chǔ)；純地下室外墻處抗浮滿足計(jì)算故采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，其余采用鉆孔抗拔灌注樁，樁端以中風(fēng)化粉砂巖⑥1作為持力層，并要求樁端全斷面進(jìn)入較完整中風(fēng)化粉砂巖⑥1深度不小于1.5d（d為樁身直徑）。本工程選取的樁形為鉆孔灌注樁，樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk=3500kpa；qsik=170kpa。④1層取qsik=100kpa；⑤層取qsik=140kpa；⑤1層取qsik=150kpa。⑥層取qsik=160kpa。

2.3抗拔樁設(shè)計(jì)

抗拔樁設(shè)計(jì)的思路一般是先根據(jù)場(chǎng)地勘察報(bào)告提供的土質(zhì)參數(shù)，估算單樁抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值，其次是驗(yàn)算樁身承載力，然后根據(jù)場(chǎng)地勘察報(bào)告提供的環(huán)境類別、水和土的腐蝕性等確定樁身的裂縫控制等級(jí)，并依此復(fù)核樁身配筋。而裂縫控制等級(jí)分為三級(jí)，其中一級(jí)為嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫，二級(jí)為一般要求不出現(xiàn)裂縫，三級(jí)為控制樁身裂縫寬度。工程上常見(jiàn)的為三級(jí)裂縫控制等級(jí)。本工程底板底絕對(duì)標(biāo)高為87.90，地勘報(bào)告建議的抗浮設(shè)計(jì)水位為93.00，水頭達(dá)5.1m。經(jīng)計(jì)算，地下室頂板覆土自重、地下室頂板及底板的梁板柱自重不足以抵抗地下水向上的水浮力，且抗浮力與浮力相差較大，而頂板不具有增加覆土重量的條件，故本工程采用抗拔樁基礎(chǔ)。本工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)乙級(jí)，抗浮工程設(shè)計(jì)等級(jí)乙級(jí)，樁基設(shè)計(jì)等級(jí)乙級(jí)?？垢》€(wěn)定安全系數(shù)取1.05，單柱下的抗拔樁需提供的抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值最大值為Nk=1830KN。2.3.1單樁抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值文獻(xiàn)[3]規(guī)定，如無(wú)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)時(shí)，群樁基礎(chǔ)及設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)建筑樁基，群樁呈非整體破壞時(shí)，基樁的抗拔極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：根據(jù)研究[4]發(fā)現(xiàn)，擴(kuò)底抗拔樁達(dá)到極限承載力時(shí)所需的位移更大，但與擴(kuò)底直徑大小無(wú)關(guān)；而且擴(kuò)底抗拔樁比等直徑抗拔樁的極限承載力有明顯提高，表現(xiàn)得更有后勁，但造價(jià)上并未有太多增加，經(jīng)濟(jì)性較好。另外不同擴(kuò)底直徑的擴(kuò)底嵌巖抗拔樁的破壞模式是樁身鋼筋混凝土發(fā)生受拉破壞，而這種破壞形態(tài)研究比較成熟，對(duì)于設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)也是更為可控的情形，配置一定的樁身鋼筋即可。2.3.3抗拔樁檢測(cè)抗拔樁的樁身完整性檢測(cè)及單樁數(shù)學(xué)承載力檢測(cè)的方法和檢測(cè)數(shù)量按《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(JGJ106-2014)[6]第3.3.3～3.3.8執(zhí)行。但是工程樁驗(yàn)收檢測(cè)時(shí)，要特別注意檢測(cè)方案中關(guān)于施加的上拔荷載的取值。筆者分別對(duì)樁身混凝土等級(jí)為C30、C35、C40，樁身直徑1200mm，按最接近規(guī)范的裂縫限值0.20mm反算最大的抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值最大值為Nkmax?；炷镣ㄟ^(guò)表1、表2比較后發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律：（1）當(dāng)樁身混凝土等級(jí)大于C35時(shí)，樁身配置的鋼筋能承受的最大拉力小于抗拔承載力特征值T的2倍。在樁身混凝土等級(jí)為C30時(shí)，樁身配置的鋼筋能承受的最大拉力均大于抗拔承載力特征值T的2倍。（2）樁身混凝土等級(jí)相同時(shí)，選用數(shù)量更多的小直徑鋼筋時(shí)，鋼筋能承受的最大拉力值更小。文獻(xiàn)[4]中5.1.2條，工程樁驗(yàn)收檢測(cè)時(shí)，施加的上拔荷載不得小于單樁豎向抗拔承載力特征值的2.0倍或使樁頂產(chǎn)生的上拔量達(dá)到設(shè)計(jì)要求的限值。當(dāng)抗拔承載力受抗裂條件控制時(shí)，可按設(shè)計(jì)要求確定最大加載值。本工程單樁豎向抗拔承載力特征值1830KN，單樁豎向抗拔承載力極限值3660KN。樁身配筋為2025，取試驗(yàn)上拔荷載3660KN試算，得wmax=1.014mm遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于0.20mm，且3660KN>3535KN,若按2.0T作為施加的上拔荷載，鋼筋會(huì)被拉斷。此時(shí)有以下3種處理方式：（1）樁身配筋改為4025，得wmax=0.328mm略大于0.20mm，此時(shí)鋼筋中心間距只有94mm，配筋量為抗裂計(jì)算需要的2倍?？紤]到工程樁的檢測(cè)隨機(jī)性很重要，受檢的工程樁不應(yīng)預(yù)先指定、特制，所以需要所有工程樁均按這個(gè)要求配置鋼筋，這樣經(jīng)濟(jì)性太差。（2）取檢測(cè)時(shí)的上拔荷載為1.5T即2745KN，得wmax=0.606mm大于0.20mm，且2745KN<3535KN(鋼筋承受的最大拉力)，可行。（3）取檢測(cè)時(shí)的上拔荷載為1.35T即2470KN，得wmax=0.483mm略大于0.20mm，且2470KN<3535KN(鋼筋承受的最大拉力)，可行。通過(guò)以上3個(gè)方式的比較，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性，本工程采用方式2。由于檢測(cè)時(shí)的上拔荷載屬于瞬時(shí)荷載，裂縫也屬于短期裂縫，卸載后裂縫會(huì)封閉，但對(duì)樁頂?shù)目沽研阅苡幸欢ǖ挠绊?，故在樁檢測(cè)完畢后，需對(duì)這些樁的樁頂范圍采取外防護(hù)加強(qiáng)措施，如外防水加強(qiáng)。2.3.4沉降由于裙房上部荷載小，加上抗拔樁的支承作用，此區(qū)域的沉降將受到限制。而高層塔樓上部荷載大，采用天然基礎(chǔ)時(shí)沉降一般較大，這樣就導(dǎo)致高層塔樓與裙房之間的沉降差較大，設(shè)計(jì)上要謹(jǐn)慎處理。沉降差的處理方式常有設(shè)置沉降縫、沉降后澆帶和控制塔樓沉降。本工程采用的措施是設(shè)置沉降后澆帶。

3結(jié)論

（1）抗拔樁設(shè)計(jì)在規(guī)范中包括基樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值、樁身承載力和裂縫，工程上大多數(shù)抗拔樁的配筋是有裂縫控制。（2）抗拔樁檢測(cè)時(shí)的最大上拔荷載不能跟抗壓樁一樣簡(jiǎn)單地按2.0T加載，需綜合考慮樁身強(qiáng)度和裂縫因素。一般情況下按抗拔承載力特征值P控制裂縫，抗拔承載力檢測(cè)常規(guī)情況下取1.35～1.5T左右。（3）若工程抗拔樁按檢測(cè)的2.0T最大上拔荷載控制裂縫，此時(shí)需增加的樁配筋會(huì)增大太多，經(jīng)濟(jì)性不好。（4）對(duì)于樁端地質(zhì)條件允許擴(kuò)底的應(yīng)盡量擴(kuò)底，經(jīng)濟(jì)性較好。

參考文獻(xiàn)

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[6]JGJ106-2014.建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

作者：馬嫻