抗浮桩技术现状及应用研究.pdf

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1、s一⋯G—s◎抗浮桩技术现状及应用研究彭华，孙立军(同济大学道路与交通工程教育部重点实验室)摘要：在市政工程领域内，抗浮桩技术在地下空间的开发和利用中虽得到广泛应用，但由于其抗浮机理一直尚未形成完善体系，计算方式仍通过借鉴抗压桩理论进行，以致其在各国、各行业的设计方法中存在较大差异。通过对等截面抗浮桩、扩底抗浮桩抗浮机理及各相关计算方法的分析和总结，指了抗浮设计中需要注意的一些问题，力图为设计部门在进行抗浮设计优化时提供有用参考。关键词：抗浮机理；等截面桩；扩底桩；桩侧摩阻力0引言方面：侧向摩阻力和桩底因桩体上移而产生的吸力(如随着社会经济的不断发展，土地资

2、源日益紧张，各图1)，其中，桩底吸力相对于侧向摩阻力较小且会随桩类建筑对土地资源的竞争逐步南地上转向地下，地下空底空隙水压力的消散而消失，其在抗浮力计算中一般忽间的开发和利用成为当前工程设计的重要内容，特别是略不计，而侧向摩阻力则是抗浮设计中抗浮力的主要来市政工程领域，由于土地征用、拆迁难度不断增大，各种源。目前，关于等截面抗浮桩抗浮机理一般有如下认地下设施(城市轨道交通、过江隧道、下沉式广场以及各识：当桩顶受到向上的拉力时，桩顶首先产生相对位移，类水池净化设施等)的开发和利用更是成为缓解土地稀桩体上部侧向摩阻力逐渐增大并向桩底扩散；在桩底相缺矛盾的有效手段

3、。但在我国沿海沿江地区，由于地下对位移增大到极限时，桩底侧向摩阻力最大，此时桩体水水位普遍偏高，地下建筑在施工或使用阶段常承受较若继续上移，桩侧土体发生剪切破坏，桩体侧向摩阻力大地下水浮力作用，以致抗浮设计成为地下空间开发、迅速变小。设计中必须经常考虑的一个问题。^^‘^^^在现有的工程设计中，抗浮设计主要包括锚板基础法、增加自重和抗浮桩等3种方法[，其中抗浮桩由侧向摩阻力于稳定性高、易施工、适用范围广而被广泛采用。但是。虽然抗浮桩技术已使用多年，但针对于抗浮桩工作机理的研究却一直甚少，更没有形成一套成熟、完整的计算理论体系，其抗浮机理及计算主要还是通过借鉴

4、抗压桩理论进行，不同地区、不同行业对抗浮桩的认识和计算存在较大差异。本文根据国内外相关研究，分图1等截面抗浮桩受力别从等截面抗浮桩、扩底抗浮桩的抗浮机理、计算方法和影响因素对现有计算方法展开总结和讨论，力网为工程设计中，等截面抗浮桩桩体是否失效可从两方设计部门在进行抗浮设计优化时提供有用参考。面进行考量：桩侧土体是否剪切破坏和桩体变形是否在最后，文章结合某污水处理厂曝气池、SBR反应池允许范围内。其中，剪切破坏按破裂面不同又分为三种抗浮设计的优化，对我国现有规范的计算方法进行了改类型：沿桩土界面剪切破坏、在桩长范围内呈倒锥型剪进，明确了抗浮设计中需要注意的一

5、些问题。切破坏和复合剪切面破坏。埘于桩体变形超出允许范围而引起的变形破坏，由于桩体变形预测较为困难，因1等截面抗浮桩的抗浮机理及计算此研究及应用都较少，但实际上，在RAO[2]关于砂土1．1等截面抗浮桩的抗浮机理抗浮桩的研究中，曾经明确指出，在松砂中，桩体达到极等截面抗浮桩在其正常工作时，其抗浮力来源于两限状态时，其上浮位移可达桩径的1／20；在密砂中，上浮收稿日期：2010—12O5位移更可达桩径的1／10。因此，工程设计中，在上部结N。．12010上么魄9◎一⋯一构变形有严格要求时，不能单纯的仅根据桩体极限上浮桩在承受上拔静载荷时，其桩体变形分为三个阶段

6、：桩力进行设计，还必须考虑桩体上浮位移对上部结构的侧摩阻力随桩体变形线性增加阶段；桩体变形速率不影响。断增大，桩侧摩阻力增加速率也不断增加，并逐渐趋向1．2等截面抗浮桩抗浮力计算于极限阶段；当桩体变形增加到一定程度，桩侧摩阻力从国内外相关研究成果来看，等截面抗浮桩抗浮力增大很小，但桩体变形急剧增加，桩体失效而被拔出的计算方法主要包括j类：现场单桩上拔静载荷试验、(图2中A点)阶段。根据这一过程，许多研究机构通经验公式法和理论计算法。其巾，现场单桩上拔静载荷过s嗨线变化率来控制桩体上浮极限荷载，如：美国、试验一般作为现场施工质量控制及重要结构物的设计法国经常采

7、用的切线相交法就是通过桩体弹性与非弹校核使用，经验公式法则在设计初级阶段采用，而理论性变形区间切线相交确定桩体极限上浮力；我国《建计算法由于没有形成统一设计理论，目前尚停留在研究筑基桩检测技术规范》(JOJlO6—2003)也规定，Fs曲阶段。线中取陡升起始点对应的荷载值为单桩竖向极限承载1．2．1单桩上拔静载荷试验计算法力。通过单桩上拔静载荷试验进行抗浮桩抗浮力的1．2．2经验公式法计算就是通过现场测定的桩体抗浮力(P)与桩体上浮目前，工程界应用较为广泛的抗浮力计算经验公式位移()之间的关系后(如图2)，按照某一事先确定的一般都是在桩土界面圆柱形剪切破坏基

8、础上发展起来桩体失效法则，确定实验桩体极限抗浮力的方