抗拔桩承载力取值的探讨

堡墨…曼　童一要蔓　………………………………………………………………………………………………………　至亘　ｉｉ　抗拔桩承载力取值的探讨　沈建明　（象山县建筑设计院）　摘要根据抗拔桩的静载试验，对实测结果与岩土工程勘察报告建议值进行比较，提出了在确定抗拔桩　承载力时需要考虑的一些因素。　关键词抗拔桩桩侧阻力抗拔承载力　ｌ　工程概况　某地下停车库总建筑面积为３４５０ｍ　，可停放　１　１６辆小汽车，为ＩＩＩ类单层地下车库。平面尺寸为　６４．２ｍ×５２．８ｍ，柱网开间为８．１ｍ。汽车库埋深为　自然地坪以下４．５ｍ，车库底板厚０．４ｍ，顶板厚　０．２５ｍ。汽车库上部局部停车，局部为花坛。场地　土层分布自上而下为：①素填土层，厚０．２５—　０．９０ｍ；②粉质粘土层，厚０．７０—２．１０ｍ；③淤泥质　粉质粘土层，厚１．５０—３．１０ｍ；④淤泥质粘土层，厚　４．６Ｏ一６．２０ｍ；⑤淤泥质粉质粘土层，厚９．４０—　１２．０ｍ；⑥粉土、粉质粘土层，厚０．４０—５．０ｍ；⑦砾　砂层，厚０．７０—４．１０ｍ；⑧粉质粘土层，厚０．３０—　５．４０ｍ；⑨砾砂层，厚０．４０—６．３０ｍ；⑩粉质粘土夹　砾砂层，厚１．７０—１１．３０ｍ；⑩粉质粘土层，未揭穿。　由于③、④、⑤层土的渗透性较好，又要考虑到　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，对地下车库的柱下设置了抗拔桩。　由于抗拔桩要做抗拔试验，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　００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８西１６，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。　２静载试验　２．１试验概况　本次竖向抗拔静载试验上拔力，由锚桩反力及　【收稿日期］２００５—１２—１４　地基反力共同提供，用２００ｔ千斤顶分级施加至桩　顶，上拔荷载由荷重传感器测读，上拔量由２只对称　分布的量程５０．００ｍｍ的计电位移计测读，荷重及上　拔变形直接通过ＪＣＱ一３０２静力载荷测试仪显示和　存储，所用测试设备的精度满足相关规范要求。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。按《建筑基桩　检测技术规范》§４．３．４条的规定进行试验加卸载，　按§４．３．７条的规定进行快速维持荷载试验。　２．２试验结果　试验的上拔荷载一桩顶上拔量汇总表见表１、２，　试验结果绘成Ｕ一艿曲线及艿一ｌｇｔ曲线见图１—４。　表１　１７３　桩上拔荷载～桩顶上拔量汇总表　２．３结果评价　１７３　试验桩Ｕ一艿曲线呈缓变型，艿一ｌｇｔ曲线无　明显变陡现象，故取最大试验荷载７２０ｋＮ为该单桩　竖向抗拔极限承载力。１７４　试验桩Ｕ一艿曲线呈陡　变型，艿一ｌｇｔ曲线斜率在８１０ｋＮ时明显弯曲，故取其　４９　维普资讯 http://www.cqvip.com

ＧＥＯＴＥＣＨＮＪＣＡＬ　ＥＮＧＪＮＥＥＲＪＮＧ　ＷＯＲＬＤ　ＶＯＬ　９　Ｎｏ．６　……………●…………●●●●●…………●…●……………………●………………●…●●●●……………●………●……●……●…●………。●　表２　１７４　试桩上拔荷载一桩顶上拔量汇总表　注：当荷载加至８１０ｋＮ时，５ｍｉｎ，上拔量为５３．４６ｍｍ，继续加载　时，上拔量超过１００ｒａｍ且千斤顶无法稳定，试验终止。　ｌ２　９　３　０　０　ｌ４４　２８８　４３２　５７６　７２０　Ｕ，ｌ（Ｎ　图１　１７３　试桩上拔荷载一桩顶上拔量（　一　）曲线　Ｅ　善　图２　１７３　试桩桩顶上拔量一时间对数（占一ｌｇｔ）曲线　Ｅ　图３　１７４　试桩上拔荷载一桩顶上拔量（Ｕ一占）曲线　Ｅ　图４　１７４　试桩桩顶上拔量一时间对数（　一ｌｇｔ）曲线　前一级荷载７２０ｋＮ为该单桩竖向抗拔极限承载力，　因此参照《建筑地基基础设计规范》（ＧＢ５０００７—　２００２）附录Ｑ的做法，上述抗拔桩的单桩抗拔承载力　特征值为７２０／２＝３６０ｋＮ，与原来估算的单桩承载力　特征值４５０ｋＮ相差２０％。因此原工程地质勘察报告　提供的算法值得商榷。　３根据抗拔桩与抗压桩工作机理综述确定　抗拔桩抗拔承载力需考虑的因素　３．１抗拔桩、抗压桩侧阻力分布特点　图５是抗拔桩、抗压桩及理想的线性侧阻示意　图，是利用有限元分析得到的均质砂土中的抗拔桩、　抗压桩侧阻力分布特征，图中抗压桩侧阻力在邻近　桩端时突然减少，可以认为是桩端对侧阻力的影响。　上述抗拔桩和抗压桩的侧阻力分布模式与众多实测　和试验结果相吻合，因此可以说图５代表了抗拔桩　和抗压桩侧阻力的典型分布。　避　雹　掣　图５抗拔桩和抗压桩侧阻分布模式　３．２抗拔桩、抗压桩的侧阻力对比　所谓侧阻力　，即桩土间破坏面上摩阻力的　维普资讯 http://www.cqvip.com

差垡壬堡墨…曼曼妻一要蔓　………………一……………………………………………………………………………………　圣亘　量　ｉ　极限值。模型试验和现场实测结果表明，在相同条　加的现象。另外由于先设计好施工图，后检测抗拔　件下，抗拔桩的极限侧阻力　【ｍ。　小于抗压桩的极限　侧阻力　Ｌ二　，比值一般在０．５～１．０之间，根据莫尔　一桩的承载力，采用了不常用的快速维持荷载法，所以　有可能使测得的结果偏低。若是要为设计提供依　据，则必须按规范规定的慢速维持荷载法的加载方　式。综合抗拔桩的受力特点，其破坏机理更接近于　纯摩擦桩，单桩抗拔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（桩长、桩　身横截面形状和尺寸等）、桩位平面布置和施工工　艺、成桩质量等诸多因素有关。另外还要考虑到拔　库伦抗剪强度理论的观点，任何引起桩土界面法　向有效应力的　变化的因素都将导致极限侧阻力　的变化。造成抗拔桩、抗压桩两者极限侧阻力差异　的原因主要有：桩体的泊松比效应（抗拔桩受拉荷　载作用后桩体趋向收缩，减少了水平有效应力）；土　体应力场应力水平的变化（拉力荷载减少了土体竖向　应力水平，间接影响了水平有效应力）；桩周土体单元　主应力轴旋转，以及因为作用荷载方向与桩基的贯人　方向相反造成的侧阻力减损等。由于抗拔桩的单位　侧阻力比抗压桩的要小，所以抗拔桩总的侧阻力也比　抗压桩总的侧阻力小，将抗拔桩与抗压桩侧阻力的比　值记为Ａ，则Ａ多在０．５—１．０之间，粘性土中比值　大，砂性土中比值小。由于土质分层的差异性，在确　定抗拔桩的侧阻力所选定的Ａ系数，不能笼统地选定　一个定值，而是应对不同土质分别取值。　３．３抗拔桩上拔承载力计算理论　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。由于真空吸力所占比例不大，可　以忽略；且桩身自重在地下水位以下部分，应取浮重　度，所以桩的侧阻力的确定就成了抗拔桩承载力计　算的关键。根据抗拔桩等载面直桩的圆周破坏面假　定，抗拔桩极限承载力Ｑ　＝，ｒｒＤ∑ｆ，ｌ　，式中Ｄ为桩　的直径　为各土层的抗拔侧阻力，Ｚ　为各层厚度。根　据研究，可以有两种方法方法计算侧阻力，即总应力　法和有效应力法，但这两种方法使用起来不太方便。　所以说求出抗拔桩的侧阻力不是简单的套取抗压桩　的侧阻力就行了。而目前还在使用的《建筑桩基技　术规范》（ＪＧＪ９４—９４）就是用一个抗拔系数　来表　示折减系数，对粘性土、粉土，　＝０．７～０．８；对砂　性土，　＝０．５～０．７；当桩长与桩径之比小于２０时，　取小值。这里的折减系数　也是一般常采用的对　抗压桩侧阻力的折减来求抗拔桩的侧阻力，所以说　《建筑桩基技术规范》所涉及的抗拔桩设计，较为简　略，精度也不高，不足以满足设计要求。　３．４分析产生抗拔桩承载力高低的原因　本工程的桩型为泥浆护壁钻孔灌注桩，按《建　筑基桩检测技术规范》的规定，这种桩型应适当延　长承载力检测前的休止时间。因为应当考虑到的有　利因素是软土地区的摩擦型桩的承载力随时间有增　压比对承载力的影响（灌注桩的拔压比高于预制　桩，因此相同条件下灌注桩的抗拔系数要高于预制　桩；长桩的拔压比高于短桩，因此相同条件下长桩的　抗拔系数要高于短桩）；土层液化对承载力的影响；　土层自重固结产生的负摩阻力对承载力的影响（这　对抗拔桩来说是有利影响）；地下水位高低变化对　承载力的影响；对于某些条件下的群桩基础宜考虑　由群桩和土相互作用产生的群桩效应等。　４结语　随着城市地下空间开发利用程度的提高，纯地　下结构会越来越多，其埋置深度也将会增大，这就不　可避免地设置抗拔桩来解决地下结构的上浮问题。　科学合理地确定抗拔桩承载力，在确保建筑物安全　和合理控制投资成本方面起着举足轻重的作用。建　议处理好以下几个方面的问题：　（１）抗拔桩的抗拔系数Ａ不能笼统地取一定值。　（２）在设计抗拔桩时，应在施工图设计前现场　做桩基承载力试验以取得准确、可靠的设计参数，避　免造成浪费或工程事故。　（３）尽早修订出台新的《建筑桩基技术规范》，　使抗拔桩的设计内容更加具体化，更易掌握、操作。　参考文献　［１］中国建筑科学研究院，等．建筑桩基技术规范（ＪＧＪ９４—９４）　［ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，１９９５．　［２］　中华人民共和国建设部．建筑地基基础设计规范（ＧＢ５０００７—　２００２）［ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２００２．　［３］　中国建筑科学研究院，等．建筑基桩检测技术规范（ＪＧＪ１０６—　２ｏ０３）［ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２００３．　［４］　丁佩民，等．索膜结构抗拔桩锚固基础工作机理和设计理论　［Ｊ］建筑结构。２００３（１１）：３～４．　作者通讯地址：浙江省象山县丹西街道城站路１１号　邮编：　３１５７００　５ｌ