PHC桩在地下室抗浮中的应用

陈拥军

摘要：地下室工程应用日益广泛，地下室抗浮承载力不足引发的工程问题也愈来愈多。本文分析地下水位对地下结构的抗浮计算原理，并用工程实例阐明采用PHC管桩作为抗浮桩的优越性和单桩抗拔承载力特征值的决定。

关键词：预应力混凝土管桩；抗拔桩设计；抗拔承载力特征值

中图分类号：TU473.1*3

文献标识码：B

文章编号：1008-0422（2013）07-0170-02

1.前言

随着高层建筑的大量建造，带动各类地下建筑的兴建，如地下车库、地下商场、地下水池等，尤其是在居住小区四周均为高层建筑时中间留有休闲空地往往用未建地下车库，上面覆盖土层绿化改善环境，这种地下车库由于上部结构自重较轻，作用其上的总重不足抵挡地下室结构所受地下水浮力时，导致地下室上浮或结构破坏，有时遇暴雨形成地下水的分布不均，引起地下室结构不均匀上浮及倾斜，这给工程设计施工带来许多新的技术问题，本文结合具体工程进行分析。

2.工程实例

某小区利用休闲空地修建2层地下室，车库长101.3m、宽39m、层高3.7m、柱网为7.8m，顶板上有不同厚度的覆土经计算单位面积平均堆载值为2.0KN/m²，根据勘察资料场地各土层物理力学指标及设计计算参数如表1。

3.地下室桩基选型

PHC桩与钻孔灌注桩两种桩型的比较，PHC桩由于工业化生产，桩身质量稳定可靠，钻孔灌注桩用泥浆护壁水下砼灌注易发生断桩、缩径、塌孔及沉渣过厚等缺陷，成桩质量差，从表1可知在相同工程地质条件下，PHC桩的侧摩阻力与端阻力均比钻孔灌注桩高，PHC桩施工速度快，无泥浆污染，基于以上分析并根据场地的岩土工程勘察资料，该地下车库最终选择PHC桩作为工程桩。

4.抗浮设计

根据地质条件设计该地下车库时应考虑两种最不利的水位：（1）当地下水对地下车库的浮力为零时，地下车库基础承受的竖向压力最大时，N1Ra≥W+G+L，；（2）当地下水作用于地下车库的浮力最大，即该时地下水为历史记载的最高水位则N2Rta+W+G≥1.05F，。式中N1、N2——抗压、抗拔桩数量；Ra——基桩竖向抗压承载力特征值；W——地下室自重；G——地下室上作用的永久荷载；L——地下室活荷载设计值；U——桩截面周长；qsia——桩周土层侧阻力特征值；li——土层厚度；qpa——桩的端阻力特征值；Ap——桩的底面积；Rta——基桩竖向抗拔力特征值；入i——抗拔侧阻力折减系数；F——地下水浮力（按抗浮设防水位计算）；GW——桩的水下重量（常用于安全储备）。

5.PHC桩抗拔试验与单桩承载力特征值的确定

根据场地勘察资料，通过对地下车库所受荷载，顶板覆土及地下水浮力的计算选用φ400AB型管桩。

5.1PHC桩抗拔试验装置

PHC桩抗拔试验时采用桩芯内埋设钢筋浇灌砼进行抗拔试验如图1、图2。

5.2单桩竖向抗拔承载力特征值的确定

抗拔桩试验按《建筑基桩检测技术规范》进行，三根抗拔桩试验曲线如图3，试桩竖向抗拔极限承载力1#、2#桩为900KN，3#桩为800KN，单桩抗拔承载力特征值取433KN，另外三根竖向抗压极限承载力试验值，1#桩为2711KN、2#桩为2136KN、3#桩为2098KN，单桩竖向抗压承载力特征值为1208KN，已知基桩竖向抗压承载力特征值和基桩抗拔承载力特征值代入上列公式即可求得抗压、抗拔桩数量，经计算确定抗压桩数169根，抗拔桩数为193根，为了同时满足抗压、抗拔桩数量应选择两者的大值采用193根。

6.结语

6.1竖向抗拔桩的荷载传递机理及破坏形态目前还不很清楚，抗拔桩的破坏形态与施工因素有关如桩长、桩材、施工工艺、各土层与桩土界面特性等有关，因此设计抗拔桩的承载力计算值仅作参数，桩基规范只提供砂土λ=0.5-0.7，粘性土-粘土λ=0.7～0.8，其它土层均无提供，就本工程抗拔桩土层大部分为砂卵石层土质较好，抗拔折减系数比较难定，因此设计抗拔桩的承载力特征值一般应通过现场单桩上拔静载试验确定。

6.2地下车库抗浮桩的布置有两种，一种是集中布置在结构柱下，该桩不但承受抗压，同时也承受抗拔，另一种是分散布置，将桩布置在底板下。布置在柱下的抗浮桩数量比较少，但对单桩抗浮承载力的要求比较高，桩长也比较长，优点是抗压、抗拔相结合合二为一，分散布置在基础板下的抗浮桩数量较多，而桩长可以比较短，抗浮力的分布比较均匀，板的受力情况较好，这两种布置方法在选择上应根据浮力大小、地质条件以及抗浮的要求而定。

6.3试验表明PHC桩在抗拔力不超过桩身受拉承载力情况下，不但可作承压桩，同时也可用作抗拔桩，大大方便施工、缩短工期节约投资，为PHC桩多功能用途开辟新途径。