工程抗拔桩设计实例.docx

某工程抗拔桩设计

〔提 要〕 本文介绍某工程抗拔桩设计，并对抗拔桩设计的若干问题作了探讨。
〔关键词〕 抗拔桩，抗拔承载能力

The Design of Uplift Piles for a Basement
Abstract: In this paper, the design of uplift piles is introduced and several issues about design of uplift pile are commented
Key words : uplift pile , uplift bearing capacity

1工程概况
某工程位于湖东路东段，北临五四河、南朝湖东路，建筑面积65000m2，室内±0.00相当于罗零标高7.50m，室外地面标高为-0.15m。主楼分南、北两楼，南楼地下一层、地上二十九层，北楼地下二层、地上三十三层，南、北两楼地下室与四周大面积二层纯地下车库连成一体。主楼基础采用Φ800冲孔灌注桩加桩底压桨。北楼裙房地下室和室外二层地下车库部分由于没有足够的荷载重量，抗浮稳定不满足要求，需要设置抗拔桩。经分析采用Φ600和Φ700两种桩径冲孔灌注桩作为抗拔桩，能解决地下室抗浮问题。

2地质概况和地下室抗浮设防水位确定
根据钻探，场地土层自上而下分布详表1。
表1 场地土层分布
土层
编号
土层名称
土层描述
土层厚度
（m）
1
杂填土
稍湿-松散
1.6-4.8
2
粘土
湿，可塑
0.3-1.50
3
淤泥
饱和，流塑
12.8-15.5
4
粉质粘土
湿，可塑为主
1.3-5.2
5
泥质粉细砂
饱和，稍密
0.7-3.3
6
泥质砾卵石粗砂
饱和，稍密
0.3-4.3
7
粉质粘土
湿，可塑
1.3-5.0
8
泥质粗砂卵石
湿，稍密
1.9-6.0
9
淤泥质粘土
饱和，流塑
0.3-1.6
10
粉质粘土
湿，可塑
1.5-4.2
11
碎卵石
湿，中密
6.3-9.5
12
残积砾质粘性土
湿，可塑-硬塑
10.0-18.0
13
强风化花岗岩
稍湿，硬
1.8-5.9
14
中风化花岗岩
较坚硬-坚硬，致密

地下水按埋藏条件可分为上层滞水和承压水两种。上层滞水主要埋藏于杂填土中，受大气降水和地表水补给，并与五四河有水力联系。勘探期间场地平均标高约6.0m（罗零，下同）,钻孔混合水稳定水位为4.25-5.18m，近几年地下水最高水位5.7m。下部承压水埋藏于⑹、⑻、⑾等层。承压水虽和上层滞水有水力联系，但由于含水层埋藏深度超过20m，不直接影响地下室的上浮稳定。
地下室抗浮设防水位应是建筑物设计使用年限内可能产生的最高地下水位。由于地区缺少长期地下水观测资料，要准确确定抗浮设防水位还比较困难，目前只能根据近期地下水调查资料和周围地下水补给、排泄条件预测可能出现的最高水位。本场地近年地下水高水位为5.7m，由于现行城市排水设计标准低于抗浮设防标准，暴雨时虽因室外地面（标高7.35m）高于湖东路面和五四河岸约1.4m，地面雨水可经湖东路和五四河排泄，地面不会积水，但周围的湖东路面和五四河岸（标高5.95m），可能短时间积水、抬高地下水位，影响地下室上浮稳定。经分析选择6.30m作为地下室抗浮设防水位。

3桩的抗拔承载力验算
桩的抗拔极限承载力标准值一般按经验公式⑴计算并应满足⑵式要求(2)。
------------------------ (1)
-------------------------⑵
式中符号物理意义详规范(2)
qsik 为桩的极限侧阻力标准值，由于经验数值的局限性，为了比较可靠地确定它的数值，在3根不同直径的静压载荷试验工程桩中安装了振弦式钢筋计，测试桩身轴力，推算各土层桩侧阻力。钢筋计布置在主要土层交界面，每根桩共布置九个断面，每个断面布置三个钢筋计，取三根桩极限侧阻力测试值的最小值作为桩极限侧阻力标准值。各土层桩极限侧阻力测试结果(4)和桩极限侧阻力标准值如表2所示。桩的抗拔侧阻力和抗压侧阻力有相似之处，但随着上拔量的增加，其侧阻力会因土层松动及侧面积减少等原因而低于抗压侧阻力，用抗压试验实测极限侧阻力计算抗拔承载力时还应该用抗拔系数λ加以折减。根据现有工程经验：砂性土λ=0.55,粘性土λ=0.75。
表2 各土层桩侧阻力
土层
编号
土层
名称
实测极限桩侧阻力
（KN/m2）
桩极限侧阻力
标准值
（KN/m2）
2#
3#
6#
3
淤泥
22.0
16.0
11.0
11.0
4
粉质
粘土
48.0
52.0
72.0
48.0
5
泥质粉细砂
121.0
113.0
88.0
88.0
7
粉质
粘土
63.0
69
80.0
63.0
8
泥质粗砂卵石
112.0
114.0
140.0
112.0
10
粉质
粘土
89.0
33.0
79.0
33.0
11
碎卵石
154.0
79.0
107.0
79.0

为得到较大的抗拔承载力，桩长取27.5m。按⑴式计算的桩抗拔极限承载力标准值：Φ700桩为1913KN, Φ600桩为1640KN。两层地下室底板底标高-8.5m（罗零-1.0m）,浮托力为73KN/m2,经核算在北楼裙房地下室和室外两层地下车库柱下布置两根Φ600或两根Φ700冲孔灌注桩作为抗拔桩，基本上能满足抗浮稳定要求。

4桩身抗拉承载力与抗裂验算
按规范(3)计算桩身抗拉承载力，选用C35水下混凝土，Ⅲ级钢，混凝土保护层厚度50mm,以Φ700桩为例，计算结果需配置钢筋As=2950mm2 。
抗裂验算要根据使用环境确定桩抗裂控制等级，由于本场地地下水对混凝土结构中钢筋不具腐蚀性，桩允许出现裂缝但裂缝最大宽度不得超过0.2mm。经抗裂验算，桩身需配置钢筋As=3420mm2，最大裂缝宽度ωmax =0.181mm<0.2mm。
按抗裂要求配置的钢筋面积大于按抗拉承载力要求配置的钢筋面积，桩按抗裂要求配置9 22通长钢筋，钢筋伸入承台的锚固长度大于40d。
5桩身质量检测
除桩基施工严格按有关规范要求进行外，为确保抗拔桩的质量，每个柱下承台至少有一根桩进行动测，抽检数量超过50℅。从检测结果看桩身质量基本完好，90℅以上是一类桩。

6结语和讨论
1．桩上拔力计算时应合理选定地下室抗浮设防水位。地下水位的选择不仅要考虑地下水位的历史变化，还应根据城市排水设施和能力对地下水位的变化作出预测。
2．在没有条件作桩抗拔试验时，利用桩抗压静载试验求得桩侧阻力计算桩的抗拔承载能力是可行的。
3. 抗拔桩的配筋由抗裂计算控制，抗裂计算要根据使用环境和地下水的腐蚀性确定裂缝控制等级。

参 考 文 献
[1] 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）
[2] 建筑桩基技术规范(JGJ 94-94)
[3] 混凝土结构设计规范(GB50010-2002)