维普资讯 http://www.cqvip.com 铁道建筑 ２００７年第２期 Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ７３ 文章编号：１００３．１９９５（２００７）０２．００７３．０２ 大埋深建筑物底板抗剪能力在抗浮桩设计中的应用 宋绿毅 （中铁建设集团有限公司，北京 １０００４０） 摘要：建筑物基础埋深逐渐增大，导致建筑物抗浮问题越来越突出，现有规范对抗浮桩设计没有统一规 定。文章从挖掘大埋深建筑物底板的抗剪承载能力出发，通过力学分析试图尽量减少抗浮桩造价。 关键词：抗浮桩设计 底板抗剪能力 中图分类号：ＴＵ２２２文献标识码：Ｂ 随着建筑物埋深的增大，抗浮桩设计越来越常见。 高度９４．８ ｍ的商务公寓。 但由于没有相应的规范，设计中对结构的抵抗浮力的 本工程地上建筑及外围均设有３层地下室，埋深 算法较为混乱，使得由于受力分析不清楚造成的工程 约为１６ ｍ。基础采用平筏板基础，各底板的厚度分别 造价的浪费事例层出不穷。本文拟从工程实例出发， 为：Ａ栋２ ２００ ｍｍ，Ｂ栋１ ４００ ｍｍ，Ｃ栋１ ６００ ｍｍ，Ｄ栋 探讨、挖掘大埋深建筑物底板抗剪能力，从力学分析的 １ ６００ ｍｍ，地下车库６００ ｍｍ。．由于埋深达１５ ｍ，地下 角度出发，减少抗浮桩数量，提高经济效益。 车库需进行抗浮设计。 １工程概况 ２建筑物整体抗浮能力验算 某特大型综合性项目，为主楼、地下室连体结构， 由现有资料，设计抗浮水位为３３．８ ｍ，而基础底 占地３．６７公顷。其标志性的中心主楼为一座３３层、 板埋深为２１．２ ｍ，地下水对地下车库的浮力为 高度１２９．９ ｍ的超高层办公楼，主楼以南分列有一栋 １２６ ｋＮ／ＩＩｌ２。三层地下车库每层自重荷载约为１０ ｋＮ／ｍ２， ２３层、高度为７９．８ ｍ的酒店式服务公寓，两栋２８层、 地下车底板厚度为６００ ｍｍ，底板自重为２５×０．６＝ ４基坑变形观测 小、工期快、施工方便的特点。 ２）将双排桩简化为门式刚架结构，计算其内力与 基坑侧壁的变形观测是支护工程设计和施工的重 嵌固深度，支护结构的稳定性验算表明该简化模型简 要组成部分。通过现场施工中对基坑边壁变形的观 便可行。 测，可及时掌握边壁的稳定状态、安全程度和支护效 ３）由于目前对双排桩的受力机理还有待于进一步 果，为设计和施工提供信息，以便随时修改支护参数和 研究，对双排桩的土压力传递模式和计算方法还有不 施工方案。同时，测量控制还可以作为检验和评价边 同的看法和观点，所以现场的测试和测量工作显得十 壁最终稳定性的依据。本次基坑变形观测在桩顶梁上 分重要。 布置４个变形观测点，在基坑开挖阶段持续进行跟踪 参 考 文 献 测量。观测结果，最大位移为１１５ ｍｍ，基坑外地表无 ［１］杨顺安，冯晓腊，张聪辰．软土理论与工程［Ｍ］．北京：地 裂缝，紧邻的宾馆与机关浴池运转正常，墙体没有出现 质出版社，２０００．１－２． 裂缝。 ［２］Ｋｅｎｎｅｔｈ Ｗ Ｃａｒｉｇｌｌ Ｍ ＡＳＣＥ．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｓｏｌｉｄａ７ｔｉｏｎ ｏｆ ｖｅｒｙ 从基坑变形结果来看，双排桩支护结构稳定，桩顶 ｓｏｆｔ ｓｏｉｌ．Ｊｏｕｒａｌ ｏｆ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｑｕｅ［Ｊ］．１９８４，１１０（６）：１１３—１１５． 位移小，证明这种结构是稳定的，设计方案是合理的。 ［３］Ｊ Ｅ Ｂｏｗｌｅｓ．Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ＡｎＭｙｓｉｓ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ（３ｔｈ ｅｄ）［Ｍ］．Ｍｃ Ｇｒａｗ—Ｈｉｌｌ Ｂｏｏｋ Ｃｏｍｐａｎｙ．１９８２．５１６—５４４． ５ 结语 ［４］葛建国，宋连海，孙骄，赖欢欢．双排悬臂支护桩受力机理分 １）本工程采用双排悬臂桩支护形式，既保证了邻 析［Ｊ］．沈阳建筑工程学院学报，２００３，１９（２）：９８—１００． 近建筑物的安全，又缩短了工期，降低了工程造价。实 修回日期：２００６—１０—０６ 践证明，双排支护桩在基坑支护中具有位移小、弯矩 （责任审编 王天威） 维普资讯 http://www.cqvip.com ７４ 铁道 建筑 Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２００７ ×３．１４×０．６×ｌ１．６＝１ ６２６ ｋＮ １５ ｋＮ／ｍ ，即地下车库和底板累计自重为４５ ｋＮ／ｍ ，远 小于上浮力。因此，需对纯地下车库进行抗浮处理，抗 浮力 为８１ ｋＮ／ｍ 。 ２）单桩承载力设计值 Ｎ＝Ｕ ／１．６７＝９７５ ｋＮ ３底板抗剪能力在设计中的应用 由于塔楼的自重远大于上浮力，塔楼底板周边对 地下车库底板产生向下的剪力，在塔楼周边一定范围 ３）理论总桩数 ＝６９１ ６３８／９７５＝７０９根 采用正方形网格布桩，间距为２．８ ｉｎ×２．８ ｉｎ。 内不需抗浮。根据《建筑地基基础设计规范》 ６抗浮桩桩身结构设计 ＧＢ５０００７－－２００２中平板式筏板受剪承载力计算公式： ｖ ｓ≤０．１§ ｔｂ ｈＢ 式中 ——筏板单位宽度剪力设计值； ——混凝土轴心抗拉强度设计值，Ｃ２０混凝土 为１．１ ＭＰａ； ——筏板截面高度影响系数，高度＜８００ ｍ ，取为１．０； ｂ ——筏板计算截面单位宽度； ＾ ——截面有效高度。 在本工程中，地下车库底板厚度为０．６ ｍ，得单位 长度抗剪力值为： ＝０．７×１×１．１×１×０．６＝４６２ ｋＮ ｌ， 由此得塔楼抗浮影响范围为 ：４６２／８１＝５．７ ｉｎ，折减 浮 后取塔楼抗浮影响范围为４ ｉｎ，亦即在塔楼４ ｉｎ外的区 域布抗浮桩。 ４建筑物浮力荷载设计值计算 １）浮力荷载 Ⅳ总＝６ ２１０×８１＝５０３ ０１０ ｋＮ ２）总设计荷载（总标准荷载×荷载分项系数Ｘ建 筑物重要系数） Ⅳ设＝Ⅳ总×１．２５×１．１＝６９１ ６３８．７５ ｋＮ ５抗浮桩单桩承载力设计值计算 １）基桩抗拔极限承载力标准值 ＝∑２ｉｑ Ｍ ｚ 式中 ——为破坏表面周长； ‰——为桩侧表面第ｉ层土的极限侧摩阻力 标准值； ——为抗拔系数，长径比大于２０时，粘性土 抗拔参数取０．７５，砂土取０．６； ｚ ——为第ｉ层土体中桩长。 抗拔设计桩径为６００ ｍｍ，有效桩长为１７ ｉｎ，桩混 凝土强度等级为Ｃ２５，则极限抗拔力为： Ｕｋ：０．７５×１１０×３．１４×０．６×５．４＋０．６×６０ 钢筋承受拉力，当轴心受拉构件破坏时，在裂缝截 面处混凝土已退出工作，全部拉力由钢筋承担，即： ≤｛ Ａ ｓ 所以，需配置的钢筋截面积Ａ 为９７５×１ ０００／３１０ ＝３ １４５ ａｉｍ２。选用Ⅱ级热轧钢筋，直径取２０ ｍｍ，则主 筋数量为１０根，即Ａ ＝３ １４０ ｒＩｌｒＩｌ２。 按规范要求通长配筋，并保证主筋锚人承台４０ ｄ （即８００ ｉｉｌｍ）。纵向主筋应沿桩身周边均匀布置，保护 层厚度为５０ ｍｍ。由于预留１ ｉｎ桩头，所以实际桩长 为１８ ｉｎ，有效桩长为１７ ｉｎ。 箍筋采用 ６＠２００ ｍｍ，并采用螺旋式缠绕。在桩 顶３～５ Ｄ（即３ ｉｎ）范围内箍筋适当加密，间距为１００ ｍｍ。钢筋笼每隔１．５ ｉｎ设一道 １４的加强筋，此时桩 基材料的受拉承载力为： Ｎ≤ｆｅＡ ｅ＋ｆ Ａ ｓ 即１．１×９７５＜１．３×０．２５×３．１４×５００ ＋３１０× ３ １４０×１０。（ｋＮ） １ ０７２．５ ｋＮ＜２５５．１３＋９７３．４＝１ ２８８．５３ ｋＮ 单桩抗拔承载力远小于钢筋混凝土桩抗拉承载 力，保证了抗浮桩不会出现裂缝。 ７单位面积抗浮力验算 单位面积浮力荷载： ８１×１．２５×１．１：１１１．４ ｋＮ／ｍ 抗浮桩布桩间距为２．８ ｉｎ×２．８ ｉｎ，则单位面积抗 浮荷载为９７５／（２．８×２．８）＝１２５ ｋＮ／ｍ 。 所以，单位面积抗浮力满足要求。 ８ 小结 通过对底板抗剪能力的挖掘，抗浮桩数量减少约 １０％，降低了工程造价，提高了工程的经济效益。可 见上述计算方法是目前设计抗浮桩方法中较为合理的 模式。 收稿日期：２００６一ｌＯ一０８ （责任审编孟庆伶）
