陳擁軍

摘要：地下室工程應(yīng)用日益廣泛，地下室抗浮承載力不足引發(fā)的工程問(wèn)題也愈來(lái)愈多。本文分析地下水位對(duì)地下結(jié)構(gòu)的抗浮計(jì)算原理，并用工程實(shí)例闡明采用PHC管樁作為抗浮樁的優(yōu)越性和單樁抗拔承載力特征值的決定。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土管樁；抗拔樁設(shè)計(jì)；抗拔承載力特征值

中圖分類號(hào)：TU473.1*3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1008-0422（2013）07-0170-02

1.前言

隨著高層建筑的大量建造，帶動(dòng)各類地下建筑的興建，如地下車庫(kù)、地下商場(chǎng)、地下水池等，尤其是在居住小區(qū)四周均為高層建筑時(shí)中間留有休閑空地往往用未建地下車庫(kù)，上面覆蓋土層綠化改善環(huán)境，這種地下車庫(kù)由于上部結(jié)構(gòu)自重較輕，作用其上的總重不足抵擋地下室結(jié)構(gòu)所受地下水浮力時(shí)，導(dǎo)致地下室上浮或結(jié)構(gòu)破壞，有時(shí)遇暴雨形成地下水的分布不均，引起地下室結(jié)構(gòu)不均勻上浮及傾斜，這給工程設(shè)計(jì)施工帶來(lái)許多新的技術(shù)問(wèn)題，本文結(jié)合具體工程進(jìn)行分析。

2.工程實(shí)例

某小區(qū)利用休閑空地修建2層地下室，車庫(kù)長(zhǎng)101.3m、寬39m、層高3.7m、柱網(wǎng)為7.8m，頂板上有不同厚度的覆土經(jīng)計(jì)算單位面積平均堆載值為2.0KN/m²，根據(jù)勘察資料場(chǎng)地各土層物理力學(xué)指標(biāo)及設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)如表1。

3.地下室樁基選型

PHC樁與鉆孔灌注樁兩種樁型的比較，PHC樁由于工業(yè)化生產(chǎn)，樁身質(zhì)量穩(wěn)定可靠，鉆孔灌注樁用泥漿護(hù)壁水下砼灌注易發(fā)生斷樁、縮徑、塌孔及沉渣過(guò)厚等缺陷，成樁質(zhì)量差，從表1可知在相同工程地質(zhì)條件下，PHC樁的側(cè)摩阻力與端阻力均比鉆孔灌注樁高，PHC樁施工速度快，無(wú)泥漿污染，基于以上分析并根據(jù)場(chǎng)地的巖土工程勘察資料，該地下車庫(kù)最終選擇PHC樁作為工程樁。

4.抗浮設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)條件設(shè)計(jì)該地下車庫(kù)時(shí)應(yīng)考慮兩種最不利的水位：（1）當(dāng)?shù)叵滤畬?duì)地下車庫(kù)的浮力為零時(shí)，地下車庫(kù)基礎(chǔ)承受的豎向壓力最大時(shí)，N1Ra≥W+G+L，；（2）當(dāng)?shù)叵滤饔糜诘叵萝噹?kù)的浮力最大，即該時(shí)地下水為歷史記載的最高水位則N2Rta+W+G≥1.05F，。式中N1、N2——抗壓、抗拔樁數(shù)量；Ra——基樁豎向抗壓承載力特征值；W——地下室自重；G——地下室上作用的永久荷載；L——地下室活荷載設(shè)計(jì)值；U——樁截面周長(zhǎng)；qsia——樁周土層側(cè)阻力特征值；li——土層厚度；qpa——樁的端阻力特征值；Ap——樁的底面積；Rta——基樁豎向抗拔力特征值；入i——抗拔側(cè)阻力折減系數(shù)；F——地下水浮力（按抗浮設(shè)防水位計(jì)算）；GW——樁的水下重量（常用于安全儲(chǔ)備）。

5.PHC樁抗拔試驗(yàn)與單樁承載力特征值的確定

根據(jù)場(chǎng)地勘察資料，通過(guò)對(duì)地下車庫(kù)所受荷載，頂板覆土及地下水浮力的計(jì)算選用φ400AB型管樁。

5.1PHC樁抗拔試驗(yàn)裝置

PHC樁抗拔試驗(yàn)時(shí)采用樁芯內(nèi)埋設(shè)鋼筋澆灌砼進(jìn)行抗拔試驗(yàn)如圖1、圖2。

5.2單樁豎向抗拔承載力特征值的確定

抗拔樁試驗(yàn)按《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行，三根抗拔樁試驗(yàn)曲線如圖3，試樁豎向抗拔極限承載力1#、2#樁為900KN，3#樁為800KN，單樁抗拔承載力特征值取433KN，另外三根豎向抗壓極限承載力試驗(yàn)值，1#樁為2711KN、2#樁為2136KN、3#樁為2098KN，單樁豎向抗壓承載力特征值為1208KN，已知基樁豎向抗壓承載力特征值和基樁抗拔承載力特征值代入上列公式即可求得抗壓、抗拔樁數(shù)量，經(jīng)計(jì)算確定抗壓樁數(shù)169根，抗拔樁數(shù)為193根，為了同時(shí)滿足抗壓、抗拔樁數(shù)量應(yīng)選擇兩者的大值采用193根。

6.結(jié)語(yǔ)

6.1豎向抗拔樁的荷載傳遞機(jī)理及破壞形態(tài)目前還不很清楚，抗拔樁的破壞形態(tài)與施工因素有關(guān)如樁長(zhǎng)、樁材、施工工藝、各土層與樁土界面特性等有關(guān)，因此設(shè)計(jì)抗拔樁的承載力計(jì)算值僅作參數(shù)，樁基規(guī)范只提供砂土λ=0.5-0.7，粘性土-粘土λ=0.7～0.8，其它土層均無(wú)提供，就本工程抗拔樁土層大部分為砂卵石層土質(zhì)較好，抗拔折減系數(shù)比較難定，因此設(shè)計(jì)抗拔樁的承載力特征值一般應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)單樁上拔靜載試驗(yàn)確定。

6.2地下車庫(kù)抗浮樁的布置有兩種，一種是集中布置在結(jié)構(gòu)柱下，該樁不但承受抗壓，同時(shí)也承受抗拔，另一種是分散布置，將樁布置在底板下。布置在柱下的抗浮樁數(shù)量比較少，但對(duì)單樁抗浮承載力的要求比較高，樁長(zhǎng)也比較長(zhǎng)，優(yōu)點(diǎn)是抗壓、抗拔相結(jié)合合二為一，分散布置在基礎(chǔ)板下的抗浮樁數(shù)量較多，而樁長(zhǎng)可以比較短，抗浮力的分布比較均勻，板的受力情況較好，這兩種布置方法在選擇上應(yīng)根據(jù)浮力大小、地質(zhì)條件以及抗浮的要求而定。

6.3試驗(yàn)表明PHC樁在抗拔力不超過(guò)樁身受拉承載力情況下，不但可作承壓樁，同時(shí)也可用作抗拔樁，大大方便施工、縮短工期節(jié)約投資，為PHC樁多功能用途開(kāi)辟新途徑。