劉嘉慧， 周 波

(中信建筑設(shè)計研究總院有限公司， 湖北武漢 430014)

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淺談抗壓樁和抗拔樁的設(shè)計

劉嘉慧， 周 波

(中信建筑設(shè)計研究總院有限公司， 湖北武漢 430014)

依據(jù)現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范，按照抗壓樁和抗拔樁的分類，從靜載試驗檢測數(shù)量、靜載試驗加載量、樁身配筋設(shè)計及裂縫控制等方面，闡明了試樁和工程樁的設(shè)計要點，辨別了抗壓試樁、抗拔試樁、抗壓工程樁及抗拔工程樁的設(shè)計異同點，從而方便樁基設(shè)計工作的開展和進行。

試樁； 工程樁； 靜載試驗； 裂縫控制

按照樁頂作用效應(yīng)的不同，基樁或復合基樁可分為抗壓樁、抗拔樁及抗水平作用樁。建筑樁基的抗拔問題主要出現(xiàn)于兩種情況，一種是建筑物在風荷載、地震作用下的局部非永久上拔力；另一種是抗浮設(shè)計所需的抗浮樁。建筑樁基一般設(shè)計為抗壓樁，為抵抗水浮力而設(shè)置的抗拔樁通常也兼做抗壓樁。抗壓樁和抗拔樁的差別，除受力特征顯著不同外，還反映在承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的驗算中，試樁和工程樁設(shè)計時應(yīng)加以區(qū)分對待。

1 靜載試驗的檢測數(shù)量

為設(shè)計提供依據(jù)的試驗樁檢測應(yīng)依據(jù)設(shè)計確定的基樁受力狀態(tài)，采用相應(yīng)的靜載試驗方法確定單樁極限承載力?？箟涸嚇鹅o載試驗的檢測數(shù)量，在同一條件下(巖土工程條件、樁型、樁端持力層、樁徑、單樁承載力相同，樁長差異不大的情況)不應(yīng)少于3根；當預(yù)計抗壓工程樁總數(shù)少于50根時，檢測數(shù)量不應(yīng)少于2根。抗拔試樁靜載試驗的檢測數(shù)量，在同一條件下不應(yīng)少于3根；當預(yù)計抗拔工程樁總數(shù)少于50根時，檢測數(shù)量不應(yīng)少于2根。

試樁靜載檢測數(shù)量不應(yīng)計入工程樁的驗收檢測數(shù)量?？箟汗こ虡逗涂拱喂こ虡兜撵o載試驗檢測數(shù)量，分別不應(yīng)小于同一條件下相應(yīng)類型樁總樁數(shù)的1 %，且分別不應(yīng)少于3根；當抗壓樁總樁數(shù)少于50根時，抗壓樁檢測數(shù)量不應(yīng)少于2根；當抗拔樁總樁數(shù)少于50根時，抗拔樁檢測數(shù)量不應(yīng)少于2根。

靜載試驗的檢測數(shù)量須同時滿足工程所在地地方技術(shù)標準的要求?，F(xiàn)行的地方標準中，有的規(guī)定“在同一條件下的試樁數(shù)量不宜少于總樁數(shù)的1 %”，需要注意。

2 靜載試驗的加載量

為設(shè)計提供依據(jù)的試驗樁通常在自然地面標高處進行靜載試驗，試樁靜載試驗的加載量可取2Ra+ΔQsk，其中Ra為工程樁單樁豎向承載力特征值(分為抗壓、抗拉兩種)，ΔQsk為承臺底面標高至自然地面標高樁側(cè)土體提供的極限側(cè)阻力標準值。

工程樁的靜載試驗若在樁頂設(shè)計標高(即基坑底部)進行，則抗壓工程樁靜載試驗的加載量可取2Ra；抗拔工程樁承載力受抗裂條件控制，應(yīng)按設(shè)計要求確定最大加載量，抗拔工程樁靜載試驗的加載量可取1.35Ra。因抗拔工程樁已利用Ra進行了荷載準永久組合或標準組合下的裂縫控制驗算，且1.35Ra相當于基本組合設(shè)計值也已完成相應(yīng)設(shè)計驗算，故選用1.35Ra作為抗拔工程樁加載量是適當?shù)?；抗拔工程樁一定要?Ra加載也行，但必須對工程樁按2Ra作為樁頂拉力設(shè)計值配置抗拔樁的縱向鋼筋并驗算抗拔樁的裂縫。

需要注意的是，試樁和工程樁靜載試驗的加載量一旦確定，樁土極限承載力、樁身配筋及裂縫控制就需完成相應(yīng)的設(shè)計驗算，避免最大加載量尚未達到即發(fā)生破壞而終止加載，或靜載試驗完成后樁身裂縫過大而影響樁基正常使用。試樁在靜載試驗前、后均應(yīng)進行樁身完整性檢測。

當樁周土層產(chǎn)生的沉降超過基樁的沉降時，在計算基樁承載力時應(yīng)計入樁側(cè)負摩阻力。此類工程進行試樁及工程樁靜載試驗時，因加載周期較短產(chǎn)生沉降有限，靜載試驗加載量除2Ra外，尚應(yīng)計入中性點以上樁側(cè)極限正摩阻力標準值。

3 抗壓樁的配筋設(shè)計

《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》條文解釋指出，規(guī)范公式計算樁身受壓承載力的安全系數(shù)高于由土的支承阻力確定的單樁承載力特征值安全系數(shù)K=2，樁身承載力的安全可靠性處于合理水平?！段錆h市房屋建筑工程地基與基礎(chǔ)若干問題技術(shù)規(guī)定》也指出，采用靜載試驗方法最大加載量為2倍單樁豎向抗壓承載力特征值時，試樁樁身混凝土強度等級及配筋可與工程樁相同，試樁及工程樁的受檢樁樁身承載力能滿足試驗要求。因此，對于抗壓樁的試樁和工程樁，采用上述公式進行配筋設(shè)計的可靠度是有保證的。

4 抗拔試樁的配筋設(shè)計

試樁不作為工程樁使用時，抗拔試樁的配筋設(shè)計可不考慮裂縫控制。《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中單樁豎向抗拔載荷試驗要點指出，為設(shè)計提供依據(jù)的試驗，試樁鋼筋按鋼筋強度標準值計算的拉力應(yīng)大于預(yù)估極限承載力的1.25倍，即fykAs≥1.25(2Ra+ΔQsk)，由此可算得抗拔試樁的配筋面積繼而進行配筋設(shè)計。

5 抗拔工程樁的配筋設(shè)計

鋼筋混凝土軸心抗拔樁的正截面受拉承載力應(yīng)符合下式規(guī)定：N≤fyAs(本文僅考慮非預(yù)應(yīng)力樁)，將N=1.35Ra帶入上述公式進行計算即可求得抗拔工程樁的縱向鋼筋面積；但應(yīng)同時對抗拔工程樁的正常使用極限狀態(tài)進行驗算，即抗拔工程樁的裂縫控制應(yīng)滿足規(guī)范要求。兩者共同決定了抗拔工程樁的配筋設(shè)計,一般而言，滿足裂縫控制要求的配筋量大于滿足樁身鋼筋強度要求的配筋量。

裂縫控制的主要目的之一是為了避免鋼筋銹蝕而影響其耐久性，應(yīng)當根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》第3.5.3條規(guī)定的樁身裂縫控制等級及最大裂縫寬度限值，對抗拔工程樁作裂縫驗算；驗算按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第7.1.1條、第7.1.2條與第7.1.3條進行?！痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》第7.1.2條規(guī)定：按荷載標準組合或準永久組合并考慮長期作用影響的最大裂縫寬度可按下式計算：

需要注意的是，抗拔驗算時，應(yīng)當取高地下水位作為計算條件，而沉降計算則取低地下水位作為計算條件。

6 結(jié)論

為設(shè)計提供依據(jù)的試樁靜載試驗應(yīng)加載到破壞，對承載力很高的樁，加載量不應(yīng)小于預(yù)估的單樁極限承載力?？箟汗こ虡冻休d力驗收檢驗，加載量不應(yīng)小于承載力特征值的2倍；抗拔工程樁承載力驗收檢驗，靜載試驗應(yīng)進行裂縫控制，加載量根據(jù)配筋情況由設(shè)計單位計算確定；抗拔兼抗壓工程樁驗收檢驗，抗拔靜載試驗應(yīng)考慮上拔量對抗壓承載力的影響。

對于抗壓樁和抗拔樁的設(shè)計，還有一些問題如樁側(cè)后注漿對基樁抗拔承載力的提高能力及計算、抗拔樁的分段配筋等等，都是值得深入探討的問題。

[1] JGJ 106-2014 建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S].北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2014.

[2] JGJ 94-2008 建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2008.

[3] GB 50007-2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2012.

[4] GB 50010-2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2011.

[5] 陸培俊.抗拔樁的設(shè)計[J].結(jié)構(gòu)工程師，2009，25(1).

劉嘉慧(1985～)，男，工程師，一級注冊結(jié)構(gòu)工程師，從事結(jié)構(gòu)設(shè)計工作；周波(1984～)，男，工程師，從事結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。

TU473.1+2

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[定稿日期]2016-05-23