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摘 要：大型地下室在各地大量的涌现，抗拔桩设计在确保安全的同时做到经济合理就成了一个有意义的课题。抗拔桩设计工作较繁琐，且条件相近似的实际工程造价悬殊，怎样做到安全经济合理。本文主要介绍抗拔桩设计，对抗拔桩设计若干问题的探讨。
关键词：抗拔桩；抗拔承载能力
随着人们生活要求的不断提高，诸多居住小区数栋房子建造在同一个数万平方米的大型地下室上，在塔楼之间空旷地带的地下室不可避免的用上大量的抗拔桩。
案例：
浙江A市3#地块的大经·城市之光工程，地下室一层，面积为18508m2，局部五级人防；地下室上有六栋高层，建筑面积104265m2，最高的6#楼24层；抗拔桩直径600，混凝土强度等级C25，设计有效桩长52m，抗拔桩数共计367支。
如此大量的抗拔桩，如何使高配筋率的抗拔桩更安全更经济？经过深入细致的分析，结合以前的工程经验，逐步使得设计更精细，取得较好经济和社会效益，且已建成的工程均反映良好。
1 单桩的抗拔极限承载力标准值确定
单桩的抗拔极限承载力标准值依据地质报告和《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）按下式计算：
Uk=∑λiqsikμiLi
式中：Uk——单桩的抗拔极限承载力标准值；
μi——破坏表面的周长，对于等直径桩取μ=∏d；
qsik——桩侧面第i层土的抗压极限侧阻力标准值，按地质报告取值；
λi——抗拔系数，按地质报告或规范取值。
2 柱底净浮力计算
柱底净浮力的精确计算是确保抗拔桩设计安全经济合理的基础。为得到每个柱底净浮力，需要利用PKPM建造两个单层的模型（以地下室仅一层为例），一个是顶板模型，用于计算地下室底板面以上结构的自重，此时所有活载取0；另一个是底板模型，用于计算扣除底板自重后的水浮力，此时恒载取值为（总水浮力-0.9底板自重），活载取0，混凝土容重取0，为确保安全，计算总浮力的水位建议选择满水。
柱底净浮力=扣除底板自重后的水浮力-0.9地下室底板面以上结构的自重
3 布 桩
得到单桩的抗拔极限承载力标准值和每个柱底精确的净浮力后，每个柱所需要抗拔桩数就明确了。布桩时需注意：①应该计入桩身自重；②计算桩身自重时的容重为浮容重；③桩身自重要乘以0.9的系数。
4 配筋计算
抗拔桩的安全性经济性合理性集中体现在配筋设计上。抗拔桩的配筋率往往都很大，远远超过了普通桩的0.2～0.65%的范围；有时桩也很长，经常会做到40～60m。在钢材等原材料大幅涨价的今天，如此大量的钢筋，如何在结构可靠与经济之间选择一种合理的平衡，是一个值得探讨的课题。
（1）抗拔桩的配筋量是由裂缝控制的，根据《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008），裂缝宽度不得大于0.2mm。最大裂缝宽度Wmax的计算可以根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）的规定可按下列公式计算：
W■=α■ψ■■
ψ=1.1-0.65■
d■=■
ρ■=■
式中：αcr——构件受力特征系数，取值2.7；
ψ——裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数：当ψ<0.2时，取ψ=0.2；当ψ>1时，取ψ=1；对直接承受重复荷载的构件，取ψ=1；
σsk——按荷载效应的标准组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力或预应力混凝土构件纵向受拉钢筋的等效应力，σsk=Nk/As；
Es——钢筋弹性模量，取值200000N/mm2；
c——最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离（mm）：取值50mm；
ρte——按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率；在最大裂缝宽度计算中，当ρte<0.01时，取ρte=0.01；
Ate——有效受拉混凝土截面面积：对轴心受拉构件，取构件截面面积；
As——受拉区纵向非预应力钢筋截面面积；
Ap——受拉区纵向预应力钢筋截面面积；
deq——受拉区纵向钢筋的等效直径（mm）；
di——受拉区第i种纵向钢筋的公称直径（mm）；
ni——受拉区第i种纵向钢筋的根数；
υi——受拉区第i种纵向钢筋的相对粘结特性系数，取值1.0。
（2）建筑功能和结构布置的不同，每个柱下的净浮力值会不同，不同柱下的抗拔桩净浮力值就会不同，差别很大，需区别对待。在人防口部处由于混凝土墙很集中净浮力值会小，地下室侧壁柱由于受力面积小可能不需要使用抗拔桩。设计时可以根据每个柱底精确的净浮力值逐根桩计算配筋量，进行适当的归并后将每根桩的配筋量标注在桩位平面图中。
（3）抗拔桩的拉应力是桩顶最大，由于土的负摩擦和桩身混凝土自重的作用，拉应力会越来越小，呈倒三角分布。抗拉钢筋在桩顶满足要求但在下面会越来越富裕，在一定深度处可以减半。需注意的是：①计算桩身混凝土自重时用浮容重；②钢筋穿过软弱土层后再减半；③钢筋减半后桩身配筋率大于0.2%；④钢筋锚入梁式承台50d，遇到板式承台时，应锚入底板50d。
以下图例为浙江B市2#安置地块桩基础平面图的局部。该工程地上四栋高层，建筑面积61550m2，最高22层。地下一层，层高4.7m，局部六级人防。抗拔桩混凝土强度等级C25，持力层为6层（粉质粘土层）.设计有效桩长57m，单桩承载力特征值为：抗压：1700kN，抗拔：1050kN。抗拔桩数：114。图中水平线上是配筋，L是配筋减半的位置。
表1是桩在不同的配筋时，裂缝控制在0.2mm时所能承受的最大拉力标准值，供设计参考。
显然，抗拔桩设计工作除了以上这些技术上的计算处理外，还包括设计前期时概念上的介入，在不影响功能的前提下，如何减小净浮力，如何顶板负重，如何底板负重，如何在各个专业配合下尽可能减小地下室的层高。抗拔桩设计工作较繁琐，且条件相近似的实际工程造价悬殊，怎样做到安全经济合理，对结构工程师始终是一个值得探讨的课题。
参考文献
[1]王庆文，索小丽.桩基工程中的抗拔桩设计[J].科技信息（科学教研），2008，12：74.
[2]李篧，李峰.抗拔桩设计方法[J].中国煤田地质，2003，01：51～53.
[3]陆培俊.抗拔桩的设计[J].结构工程师，2009，01：75～78.
[4]雷晓雨，申雪静，闫明礼.抗拔桩设计参数的合理选用[J].工程勘察，2010，07：18～21+31.
关键词：抗拔桩；抗拔承载能力
随着人们生活要求的不断提高，诸多居住小区数栋房子建造在同一个数万平方米的大型地下室上，在塔楼之间空旷地带的地下室不可避免的用上大量的抗拔桩。
案例：
浙江A市3#地块的大经·城市之光工程，地下室一层，面积为18508m2，局部五级人防；地下室上有六栋高层，建筑面积104265m2，最高的6#楼24层；抗拔桩直径600，混凝土强度等级C25，设计有效桩长52m，抗拔桩数共计367支。
如此大量的抗拔桩，如何使高配筋率的抗拔桩更安全更经济？经过深入细致的分析，结合以前的工程经验，逐步使得设计更精细，取得较好经济和社会效益，且已建成的工程均反映良好。
1 单桩的抗拔极限承载力标准值确定
单桩的抗拔极限承载力标准值依据地质报告和《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）按下式计算：
Uk=∑λiqsikμiLi
式中：Uk——单桩的抗拔极限承载力标准值；
μi——破坏表面的周长，对于等直径桩取μ=∏d；
qsik——桩侧面第i层土的抗压极限侧阻力标准值，按地质报告取值；
λi——抗拔系数，按地质报告或规范取值。
2 柱底净浮力计算
柱底净浮力的精确计算是确保抗拔桩设计安全经济合理的基础。为得到每个柱底净浮力，需要利用PKPM建造两个单层的模型（以地下室仅一层为例），一个是顶板模型，用于计算地下室底板面以上结构的自重，此时所有活载取0；另一个是底板模型，用于计算扣除底板自重后的水浮力，此时恒载取值为（总水浮力-0.9底板自重），活载取0，混凝土容重取0，为确保安全，计算总浮力的水位建议选择满水。
柱底净浮力=扣除底板自重后的水浮力-0.9地下室底板面以上结构的自重
3 布 桩
得到单桩的抗拔极限承载力标准值和每个柱底精确的净浮力后，每个柱所需要抗拔桩数就明确了。布桩时需注意：①应该计入桩身自重；②计算桩身自重时的容重为浮容重；③桩身自重要乘以0.9的系数。
4 配筋计算
抗拔桩的安全性经济性合理性集中体现在配筋设计上。抗拔桩的配筋率往往都很大，远远超过了普通桩的0.2～0.65%的范围；有时桩也很长，经常会做到40～60m。在钢材等原材料大幅涨价的今天，如此大量的钢筋，如何在结构可靠与经济之间选择一种合理的平衡，是一个值得探讨的课题。
（1）抗拔桩的配筋量是由裂缝控制的，根据《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008），裂缝宽度不得大于0.2mm。最大裂缝宽度Wmax的计算可以根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）的规定可按下列公式计算：
W■=α■ψ■■
ψ=1.1-0.65■
d■=■
ρ■=■
式中：αcr——构件受力特征系数，取值2.7；
ψ——裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数：当ψ<0.2时，取ψ=0.2；当ψ>1时，取ψ=1；对直接承受重复荷载的构件，取ψ=1；
σsk——按荷载效应的标准组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力或预应力混凝土构件纵向受拉钢筋的等效应力，σsk=Nk/As；
Es——钢筋弹性模量，取值200000N/mm2；
c——最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离（mm）：取值50mm；
ρte——按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率；在最大裂缝宽度计算中，当ρte<0.01时，取ρte=0.01；
Ate——有效受拉混凝土截面面积：对轴心受拉构件，取构件截面面积；
As——受拉区纵向非预应力钢筋截面面积；
Ap——受拉区纵向预应力钢筋截面面积；
deq——受拉区纵向钢筋的等效直径（mm）；
di——受拉区第i种纵向钢筋的公称直径（mm）；
ni——受拉区第i种纵向钢筋的根数；
υi——受拉区第i种纵向钢筋的相对粘结特性系数，取值1.0。
（2）建筑功能和结构布置的不同，每个柱下的净浮力值会不同，不同柱下的抗拔桩净浮力值就会不同，差别很大，需区别对待。在人防口部处由于混凝土墙很集中净浮力值会小，地下室侧壁柱由于受力面积小可能不需要使用抗拔桩。设计时可以根据每个柱底精确的净浮力值逐根桩计算配筋量，进行适当的归并后将每根桩的配筋量标注在桩位平面图中。
（3）抗拔桩的拉应力是桩顶最大，由于土的负摩擦和桩身混凝土自重的作用，拉应力会越来越小，呈倒三角分布。抗拉钢筋在桩顶满足要求但在下面会越来越富裕，在一定深度处可以减半。需注意的是：①计算桩身混凝土自重时用浮容重；②钢筋穿过软弱土层后再减半；③钢筋减半后桩身配筋率大于0.2%；④钢筋锚入梁式承台50d，遇到板式承台时，应锚入底板50d。
以下图例为浙江B市2#安置地块桩基础平面图的局部。该工程地上四栋高层，建筑面积61550m2，最高22层。地下一层，层高4.7m，局部六级人防。抗拔桩混凝土强度等级C25，持力层为6层（粉质粘土层）.设计有效桩长57m，单桩承载力特征值为：抗压：1700kN，抗拔：1050kN。抗拔桩数：114。图中水平线上是配筋，L是配筋减半的位置。
表1是桩在不同的配筋时，裂缝控制在0.2mm时所能承受的最大拉力标准值，供设计参考。
显然，抗拔桩设计工作除了以上这些技术上的计算处理外，还包括设计前期时概念上的介入，在不影响功能的前提下，如何减小净浮力，如何顶板负重，如何底板负重，如何在各个专业配合下尽可能减小地下室的层高。抗拔桩设计工作较繁琐，且条件相近似的实际工程造价悬殊，怎样做到安全经济合理，对结构工程师始终是一个值得探讨的课题。
参考文献
[1]王庆文，索小丽.桩基工程中的抗拔桩设计[J].科技信息（科学教研），2008，12：74.
[2]李篧，李峰.抗拔桩设计方法[J].中国煤田地质，2003，01：51～53.
[3]陆培俊.抗拔桩的设计[J].结构工程师，2009，01：75～78.
[4]雷晓雨，申雪静，闫明礼.抗拔桩设计参数的合理选用[J].工程勘察，2010，07：18～21+31.