浅谈抗压桩和抗拔桩的设计

刘嘉慧， 周 波

(中信建筑设计研究总院有限公司， 湖北武汉 430014)



浅谈抗压桩和抗拔桩的设计

刘嘉慧， 周 波

(中信建筑设计研究总院有限公司， 湖北武汉 430014)

依据现行设计规范，按照抗压桩和抗拔桩的分类，从静载试验检测数量、静载试验加载量、桩身配筋设计及裂缝控制等方面，阐明了试桩和工程桩的设计要点，辨别了抗压试桩、抗拔试桩、抗压工程桩及抗拔工程桩的设计异同点，从而方便桩基设计工作的开展和进行。

试桩； 工程桩； 静载试验； 裂缝控制

按照桩顶作用效应的不同，基桩或复合基桩可分为抗压桩、抗拔桩及抗水平作用桩。建筑桩基的抗拔问题主要出现于两种情况，一种是建筑物在风荷载、地震作用下的局部非永久上拔力；另一种是抗浮设计所需的抗浮桩。建筑桩基一般设计为抗压桩，为抵抗水浮力而设置的抗拔桩通常也兼做抗压桩。抗压桩和抗拔桩的差别，除受力特征显著不同外，还反映在承载能力极限状态和正常使用极限状态的验算中，试桩和工程桩设计时应加以区分对待。

1 静载试验的检测数量

为设计提供依据的试验桩检测应依据设计确定的基桩受力状态，采用相应的静载试验方法确定单桩极限承载力。抗压试桩静载试验的检测数量，在同一条件下(岩土工程条件、桩型、桩端持力层、桩径、单桩承载力相同，桩长差异不大的情况)不应少于3根；当预计抗压工程桩总数少于50根时，检测数量不应少于2根。抗拔试桩静载试验的检测数量，在同一条件下不应少于3根；当预计抗拔工程桩总数少于50根时，检测数量不应少于2根。

试桩静载检测数量不应计入工程桩的验收检测数量。抗压工程桩和抗拔工程桩的静载试验检测数量，分别不应小于同一条件下相应类型桩总桩数的1 %，且分别不应少于3根；当抗压桩总桩数少于50根时，抗压桩检测数量不应少于2根；当抗拔桩总桩数少于50根时，抗拔桩检测数量不应少于2根。

静载试验的检测数量须同时满足工程所在地地方技术标准的要求。现行的地方标准中，有的规定“在同一条件下的试桩数量不宜少于总桩数的1 %”，需要注意。

2 静载试验的加载量

为设计提供依据的试验桩通常在自然地面标高处进行静载试验，试桩静载试验的加载量可取2Ra+ΔQsk，其中Ra为工程桩单桩竖向承载力特征值(分为抗压、抗拉两种)，ΔQsk为承台底面标高至自然地面标高桩侧土体提供的极限侧阻力标准值。

工程桩的静载试验若在桩顶设计标高(即基坑底部)进行，则抗压工程桩静载试验的加载量可取2Ra；抗拔工程桩承载力受抗裂条件控制，应按设计要求确定最大加载量，抗拔工程桩静载试验的加载量可取1.35Ra。因抗拔工程桩已利用Ra进行了荷载准永久组合或标准组合下的裂缝控制验算，且1.35Ra相当于基本组合设计值也已完成相应设计验算，故选用1.35Ra作为抗拔工程桩加载量是适当的；抗拔工程桩一定要按2Ra加载也行，但必须对工程桩按2Ra作为桩顶拉力设计值配置抗拔桩的纵向钢筋并验算抗拔桩的裂缝。

需要注意的是，试桩和工程桩静载试验的加载量一旦确定，桩土极限承载力、桩身配筋及裂缝控制就需完成相应的设计验算，避免最大加载量尚未达到即发生破坏而终止加载，或静载试验完成后桩身裂缝过大而影响桩基正常使用。试桩在静载试验前、后均应进行桩身完整性检测。

当桩周土层产生的沉降超过基桩的沉降时，在计算基桩承载力时应计入桩侧负摩阻力。此类工程进行试桩及工程桩静载试验时，因加载周期较短产生沉降有限，静载试验加载量除2Ra外，尚应计入中性点以上桩侧极限正摩阻力标准值。

3 抗压桩的配筋设计

《建筑桩基技术规范》条文解释指出，规范公式计算桩身受压承载力的安全系数高于由土的支承阻力确定的单桩承载力特征值安全系数K=2，桩身承载力的安全可靠性处于合理水平。《武汉市房屋建筑工程地基与基础若干问题技术规定》也指出，采用静载试验方法最大加载量为2倍单桩竖向抗压承载力特征值时，试桩桩身混凝土强度等级及配筋可与工程桩相同，试桩及工程桩的受检桩桩身承载力能满足试验要求。因此，对于抗压桩的试桩和工程桩，采用上述公式进行配筋设计的可靠度是有保证的。

4 抗拔试桩的配筋设计

试桩不作为工程桩使用时，抗拔试桩的配筋设计可不考虑裂缝控制。《建筑地基基础设计规范》中单桩竖向抗拔载荷试验要点指出，为设计提供依据的试验，试桩钢筋按钢筋强度标准值计算的拉力应大于预估极限承载力的1.25倍，即fykAs≥1.25(2Ra+ΔQsk)，由此可算得抗拔试桩的配筋面积继而进行配筋设计。

5 抗拔工程桩的配筋设计

钢筋混凝土轴心抗拔桩的正截面受拉承载力应符合下式规定：N≤fyAs(本文仅考虑非预应力桩)，将N=1.35Ra带入上述公式进行计算即可求得抗拔工程桩的纵向钢筋面积；但应同时对抗拔工程桩的正常使用极限状态进行验算，即抗拔工程桩的裂缝控制应满足规范要求。两者共同决定了抗拔工程桩的配筋设计,一般而言，满足裂缝控制要求的配筋量大于满足桩身钢筋强度要求的配筋量。

裂缝控制的主要目的之一是为了避免钢筋锈蚀而影响其耐久性，应当根据《建筑桩基技术规范》第3.5.3条规定的桩身裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值，对抗拔工程桩作裂缝验算；验算按《混凝土结构设计规范》第7.1.1条、第7.1.2条与第7.1.3条进行。《混凝土结构设计规范》第7.1.2条规定：按荷载标准组合或准永久组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度可按下式计算：

需要注意的是，抗拔验算时，应当取高地下水位作为计算条件，而沉降计算则取低地下水位作为计算条件。

6 结论

为设计提供依据的试桩静载试验应加载到破坏，对承载力很高的桩，加载量不应小于预估的单桩极限承载力。抗压工程桩承载力验收检验，加载量不应小于承载力特征值的2倍；抗拔工程桩承载力验收检验，静载试验应进行裂缝控制，加载量根据配筋情况由设计单位计算确定；抗拔兼抗压工程桩验收检验，抗拔静载试验应考虑上拔量对抗压承载力的影响。

对于抗压桩和抗拔桩的设计，还有一些问题如桩侧后注浆对基桩抗拔承载力的提高能力及计算、抗拔桩的分段配筋等等，都是值得深入探讨的问题。

[1] JGJ 106-2014 建筑基桩检测技术规范[S].北京: 中国建筑工业出版社, 2014.

[2] JGJ 94-2008 建筑桩基技术规范[S].北京: 中国建筑工业出版社, 2008.

[3] GB 50007-2011 建筑地基基础设计规范[S].北京: 中国建筑工业出版社, 2012.

[4] GB 50010-2010 混凝土结构设计规范[S].北京: 中国建筑工业出版社, 2011.

[5] 陆培俊.抗拔桩的设计[J].结构工程师，2009，25(1).

刘嘉慧(1985～)，男，工程师，一级注册结构工程师，从事结构设计工作；周波(1984～)，男，工程师，从事结构设计工作。

TU473.1+2

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[定稿日期]2016-05-23