朱宏亮　林　涛

(北京维拓时代建筑设计股份有限公司，北京　100123)

1　工程概况

本工程位于通州新城运河核心区，地下为3层地下车库，上部为多栋高层公寓和办公楼。纯地下室部分为3层地下室，层高分别为地下3层4.6 m，地下2层3.7 m，地下1层4.8 m，上部覆土1.5 m，基础筏板厚度0.6 m。基础底标高-15.2 m(相对±0)。地下车库标准柱网为8.2 m×8.7 m。

依据勘察单位提供的勘察报告，抗浮设防水位相对标高为-2.4 m，本工程抗浮水头约为12.8 m。

抗浮荷载设计：

上部结构自重：3×13+1.5×18+0.6×25=81 kN/m2。

需要抗拔构件提供的抗拔承载力为：1.05×(128-81)=50 kN/m2。

2　抗拔桩设计

抗拔桩采用大直径钻孔灌注桩，分别考虑了800 mm和600 mm两种桩径，每个8.2 m×8.7 m柱网需要的抗拔承载力标准值需达到：8.2×8.7×50=3 567 kN。

1)混凝土灌注桩，直径800。抗拔桩承载力(如表1所示)计算(以78号勘探孔为例)：

桩长18 m，单桩抗拔力=(1 204+940)/2+(74+62)=1 208 kN。

布桩：每柱网需要的桩数为：2.95根桩，按3根计。配筋：控制裂缝0.2 mm，钢筋面积As1=9 327(分段配筋，长度9 m),As2=4 664(分段配筋，长度9 m), 整根桩的配筋量为982 kg(仅为抗拉钢筋，不含箍筋),混凝土用量9.04 m3。

折合每平方米用量：钢筋41.3 kg/m2，C30混凝土0.38 m3/m2。

表1　800桩径承载力计算

初步评估，抗拔桩配筋基本由裂缝控制，钢筋量较大。

2)混凝土灌注桩，直径600。抗拔桩承载力(如表2所示)计算(以78号勘探孔为例)：

桩长18 m，单桩抗拔力=(903+705)/2+(42+35)=881 kN。

表2　600桩径承载力计算

布桩：每柱网需要的桩数为：4.0根桩，按4根计。

配筋：控制裂缝0.2 mm，钢筋面积As1=7 854(分段配筋，长度9 m),As2=3 927(分段配筋，长度9 m),整根桩的配筋量为827 kg(仅为抗拉钢筋，不含箍筋),混凝土用量5.09 m3。

折合每平方米用量：钢筋46.4 kg/m2，C30混凝土0.285 m3/m2。

3)抗拔桩布置位置的思考(按600桩径考虑)。

a.抗拔桩完全布在柱下，成为桩承台+防水板基础，桩数由两种工况控制:无水工况下，桩数满足竖向荷载作用下的承载力计算;抗浮水位下，桩数需满足抗拔承载力的计算；经计算单柱下需4根桩(见图1)。

水浮力128 kPa。防水板按600厚考虑，底板自重0.6×25=15 kPa。基础底板承受的向上的荷载为1.4×(128-15)=158。

b.抗拔桩散布在筏板内，基础为天然地基上的筏板基础，每标准跨需4根桩(见图2)。需验算柱对筏板的冲切和抗浮水位下桩对筏板的冲切。

经计算下返柱墩3 200×3 200×600，筏板厚600。

c.两种桩布置方式经济性对比见表3。

表3　钢筋及混凝土用量统计

表4　150 mm锚杆承载力计算

d.小结。对于无水工况的常规抗压桩基，为缩短竖向传力途径，基桩一般集中布置于柱下。对于高水工况且水位在很高水平时，若仍将抗拔桩集中布置于柱下，由于跨度较大，水浮力相应会产生较大的支座及跨中弯矩，对基础底板的经济性是不利的。反之，对均匀布桩情形，在高水工况时由于桩与桩之间间距减小，会减小基础底板内力从而带来较好的经济性；但在无水时，由于筏板受到中间布置的基桩反力作用会产生较大的内力，相对集中布桩则会更不经济[2]。本工程就是一个高抗浮水位的例子。

3　抗浮锚杆设计

3.1　普通锚杆承载力计算

普通锚杆：按直径150 mm，16 m长锚杆进行计算(见表4)。

单根锚杆的抗拔力=(97+322)/2=210 kN。

每平方米需要的锚杆数：50/210=0.238根，锚杆间距为2.05 m。

每根锚杆需要的钢筋面积As=210×1.6/360=933。

每根锚杆的钢筋用量为116 kg，细石混凝土用量：0.283 m3。

折合每平方米用量：钢筋27.6 kg/m2，细石混凝土用量0.067 m3/m2，进尺长度3.81 m/m2。

3.2　带扩大头抗浮锚杆方案

按直径150 mm，12 m长锚杆, 端部扩头至400 mm,长度2 m,进行计算(见表5)。

单根锚杆的抗拔力=(97+383)/2=240 kN。

每平方米需要的锚杆数：50/240=0.208根，锚杆间距2.2 m。

每根锚杆需要的钢筋面积As=240×1.6/360=1 067。

每根锚杆的钢筋用量为100 kg，细石混凝土用量：0.608 m3。

折合每平方米用量：钢筋20.8 kg/m2，细石混凝土用量0.126 m3/m2，进尺长度2.50 m/m2。

表5　带扩大头锚杆承载力计算

4　经济技术比较

灌注桩与锚杆经济技术对比见表6。

表6　灌注桩与锚杆经济技术对比

5　结语

结合工程实例，对抗浮水位较高时多种抗浮方案进行了技术经济比较，得出以下结论：

1)北方平原地区，由于基底下没有坚硬的岩层，大部分为土体锚杆，造成锚杆很长，造价偏高。2)抗拔桩方案，由于钢筋用量由裂缝控制，配筋量较大；较小的桩径在提供相同的侧摩阻力的情况下，混凝土用量较少。3)抗浮水位较高时，抗拔桩均匀布置在筏板内，筏板的经济性更好。由于抗拔桩、锚杆、基础底板的造价受混凝土和钢筋的市场价格影响，且抗浮方案受土层结构、水位高低、当地经验等多种因素影响，以上分析仅供参考。