虹口区抗拔桩竖向抗拔承载力试验案例分析

曹佳寅

【摘 要】纵观目前对于抗拔桩的理论研究，仅仅局限与承载力层次的研究，对于抗拔桩的变形问题研究较少。同时在研究抗拔桩的过程中仅仅关注侧阻的“量”，忽视了对侧摩擦力和摩擦阻力之间的特点和差异。因此设计过程中期望通过提高混凝土的强度等级、增大桩长和桩径来提高抗拔承载力的现行比比皆是，造成设计浪费。基于此，本文作者结合自身实践就抗拔桩竖向抗拔承载力的相关内容进行论述，以供参考。

【关键词】抗拔桩;竖向抗拔;承载力;实验案例

中图分类号： TU473.11文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）18-0080-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.18.039

1 工程概况

项目名称：彩虹湾（暂名）保障性住房基地三期动迁安置房项目。

项目地点：该项目位于虹口区东至凉城路（规划）、西至江杨南路、南至三门路（规划）、北至虹湾路。

该项目占地面积72660.5平米，拟建建筑物主要由11 幢30～35层两层住宅，1幢1～2层社区配套、2幢已配套商业、1幢1层菜场，地下2层车库以及门卫、垃圾房、变电所组成，总建筑面积约287593.03平米，其中地上建筑面积205629平米，地下建筑面积约81964.03平米，场地地基属中等复杂场地，综合确定该工程项目地基基础等级为甲级。该项目由中国建筑西南勘察设计研究院有限公司设计。

1.1 工程目的

（1）调查场地建筑物范围内地基土的构成、分布规律，提供各层地基土的物理力学性质指标，确定地基承载力设计值及特征值。

（2）对于天然地基，选择合适的浅基础持力层，提供地基承载力设计值及特征值;对于桩基工程选择适宜的桩基持力层，提供桩基设计参数，估算单桩竖向承载力设计值及特征值，估算抗拔桩的单桩竖向抗拔承载力设计值。

1.2 验证措施

（1）采用了钻探取土、静力触探、标准贯入等手段，再通过内业的数据分析后，得到了相应的参数信息。

（2）通过每一层的土层验算，最终得出结论，拟建的门卫、垃圾房等轻型建筑，由于荷重不大，且对变形要求较低，采用②层及其以下作为天然地基持力层，再结合各土层的极限侧摩阻力及端阻力估算出单桩竖向承载力设计值，在施工前，在拟建场地中打入试桩，对于估算的单桩承载力进行单桩静载荷试验进行验证。通过上述验证，在该项目的地下车的工程桩中，有小部分的单节预制方桩桩身有异常的动测曲线反应，由静载荷试验方法进行再度验证后发现，该类桩型符合设计的要求。

2 基础承受上拔力的建筑物主要有以下几种类型

（1）高压送电线路塔。

（2）电视塔等高耸构筑物。

（3）深水泵房、地下室等需要承受浮托力的地下工程。

（4）在水平力的作用下建造的建筑物。

（5）膨脹土地基上的建筑物。

（6）海上石油钻井平台。

（7）在斜拉桥或者索拉桥中常使用的锚桩基础。

（8）修建船舶的船坞底板。

作者结合自身工作实践经验对影响抗拔承载力的因素做出如下分析。

2.1 桩周土体的影响

桩体本身的性质以及抗剪强度、侧向压力系数等都是影响竖向抗拔承载力的重要因素之一。在一般情况下，桩身的抗拔极限阻力和土的不排水抗剪强度类似。在砂土中可以采取有效应力法来测算桩身的抗拔极限阻力，不难看出，砂土的抗剪强度和侧面的抗拔阻力大小呈正相关。

2.2 桩自身因素的影响

如果桩侧的摩擦系数越大，那么桩身的承载力也相应增加，且这种影响在砂土中表现更为明显。除上述因素外，桩身的桩长、桩身的刚度以及桩身的刚度等都会抗拔承载力产生较大的影响。

2.3 施工因素的影响

在桩身施工的过程中由于振动产生土体的扰动、以及桩身的残余应力以及桩身的完整性都可能对桩的承载力产生影响。

2.4 休止时间的影响

从成桩到桩身实验之间的时间是对抗拔承载力产生重要影响的主要因素;同时桩顶的加载方式以及桩顶荷载的维持时间以及加载和卸载的过程都会对抗拔桩的承载力产生较大的影响。

3 抗拔桩抗裂计算

要考虑到大气降水的影响，因此为了防止地下车库上浮，避免结构变形损坏，根据建筑物设计使用年限内可能产生的最高水位，设置了抗拔桩。由于抗拔柱要做抗拔试验，特地在非柱子部位打了两根抗拔桩，用它们来做抗拔试验。由于本工程工期较紧，工程桩和试验桩是同时施工。本工程抗拔桩采用Φ600泥浆护壁钻孔灌注桩，混凝土等级为C30，桩长27.55m，钢筋笼主筋8Φ16，且通长配置。按工程勘察报告提供单桩抗拔承载力可按抗压承载力中桩侧摩阻力的80%计算，不考虑桩端阻力，按此估算单桩抗拔承载力特征值为450KN。

抗拔桩的承载力由三部分组成：侧阻力、桩自重、桩端真空吸力。由于抗拔桩埋在地下，因此为了避免其出现锈蚀，需要对其进行防锈处理。同时根据相关规范要求，抗拔桩桩身裂缝的宽度不超过0.2mm，根据《混凝土结构设计规范》的相关要求以及参照混凝土裂缝控制的演算公式，将相关数据代入算式进行计算。

通过在3根不同的桩身中安装钢筋计，通过钢筋计数据的大小来判断各个方向的轴向力。将钢筋计布置在土层的交界面，同时在每根桩身上布置几个断面，获取断面上钢筋计的度数，利用求和平均法获取平均值作为桩身极限侧阻力值。抗拔桩和抗压桩本身有一定的相似之处，其表现在随着上拔量的不断增加以及土壤等外界因素的营销，侧阻力会逐渐降低，逐渐低于抗压阻力。

4 静载试验

4.1 试验概况

通过采用千斤顶施加到桩身顶部，借助荷重传感器来获取荷载。采用记电位位移测读位移大小，且保证所有的测试设备的精度都满足相关的规范标准。

试验执行标准：《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）。

加载方式：快速维持荷载法。

4.2 试验结果

为了有效保证抗拔承载力符合要求，建立将桩长取为27.5米，并按照相应计算公式进计算。布置3根灌注桩基本上能够满足抗浮稳定要求。

5 地质条件

对工程地质进行分析，该地为残积台地，各土层以及相对的物理学指标如下表所示。

6 结论

（1）就目前来看，竖向抗拔荷载的传递机理还不够明确，尤其是抗拔整本书的施工形态较为复杂，施工影响因素较多，桩身长度、施工工艺、土层的性质等都可能对抗拔桩的承载力产生较大的影响。因此将抗拔桩的承载力计算值作为参数进行计算，来确定承载力的大小。

（2）根据相关规范要求，砂土中：r=0.5～0.7;粘性土：r=0.7～0.8，且此次施工的地质层良好，因此难以通过判断确定抗拔折减系数。针对难以确定抗拔折减系数可以采用在同一场景中设置两根相同的桩，且保证两根桩身的构成、桩长、以及施工工艺完全相同，在一根桩身上埋设测力原件，另一根进行抗拔极限承载力实验，通过对比二者的抗压极限算确定抗拔折减系数。

（3）在施工过程中使用灌注桩作為抗拔桩时，由于灌注桩桩径较大，会产生较大的反省抗拔阻力，同时桩身的自重也是反向抗拔阻力的构成要素之一。由于灌注桩本身的纯摩擦桩，因此自重占据了较大的比例。

（4）如果工程要求较为严格，不允许桩身带裂缝工作，需要严格按照我国《混凝土结构设计规范》的相关规范，对桩身进行抗裂计算。

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