优化案例分析之十六

【摘要】：当纯地库天然地基承受竖向荷载足够时，抗浮的抗拔桩可仅考虑抗拔，不必再考虑抗压作用。

【关键词】：抗浮水位，抗拔桩，补偿，附加应力

我司咨询了一个项目的纯地下室的基础方案问题，底板底土层的承载力特征值fak=180KPa,而且下卧层土的承载力也很好的，最差的土fak也有120KPa。地下室虽然只有一层，但建筑地下室考虑机械停车所以地下室层高比较高，为4500。地下室在抗浮水位作用下水头有5米。设计在抗浮方案选择时考虑到当地预应力抗浮锚杆没有施工经验所以抗浮方案为自重+抗拔桩方案。平均柱网尺寸8200X6375。设计采用一柱一桩基础方案，桩打在柱子的下面。柱下根据柱网尺寸的大小布置有平面尺寸3000X2000、3000X2400，高度均为800的下柱墩来承受浮力产生的底板内力，详见下“图一”。抗压兼抗拔桩采用直径600，长度40米的钻孔灌注桩，内配12C22纵筋，C6@100/250箍筋。单桩受压承载力特征值Ra=2600KN。单桩受拉承载力特征值为700KN。 桩承载力的计算详见下“图二”。

从“图二”计算可知，纯地库桩长40米是由抗压计算控制的。单从抗浮计算桩长22.4米就够了，（700-8-55-398=239，239X11.1/437=6.07米，L=0.32+3+12+6.07=21.39）。

我司认为纯地库土的附加应力是没有增加的，因为挖掉了土所以卸掉了很多自重应力，地下室挖掉土起补偿附加应力的作用。既然土中附加应力没有增加（可能还减小），所以纯地库理论上不采用复合地基或者桩基础来承受竖向荷载也不会有沉降。有点沉降也是基坑开挖后压回去一点基坑底反弹而已。所以我司咨询过的北方项目，只有当纯地库底板底土层承载力Fak≥80kPa时，都不采用复合地基或者桩基承受竖向荷载。就采用天然地基柱下独基或筏基了。因为北方大量项目抗浮不是主要矛盾。我司在乐清项目中也成功进行了天然地基承受地库压力，抗拔桩承受浮力的实践。现纯地库底板底土层fak=180kPa，我司认为完全可以考虑采用柱基承压，桩基抗浮的方案。这样的话桩长大大减小。

可能有人认为桩的受压刚度大于天然地基，所以桩先受压，桩超载了，产生变形了再土受压。我司认为桩端持力层也不是特别好的土，桩先受力没错，但桩受力后就变形，就开始卸载给天然地基了，最后成为天然地基与桩一起承受竖向荷载。由于天然地基的Fak，Es1-2都不小，桩才一柱一桩，只要有部分竖向荷载被天然地基分担了，桩受压承载力就够了。那是否会担心桩被压坏呢？因为为抗拔桩，桩身纵筋为12C22，其桩身受压承载力设计值为0.75x300²πx14.3+12x380x360x0.9=4508KN远大于桩的承载力设计值2600x1.35=3510KN（其实桩长40米也是同样的断面）。就是说桩承载力大于Ra了也不会造成桩身破坏，仅仅下沉一点而已。桩下沉了一点点，就卸载给天然地基了，桩与天然地基就共同承受纯地下室的竖向荷载了。

按我司的优化建议修改，桩造价节省了（40-22.4）/40=44%。经过测算整个项目可以节省造价约1100万元。

图一

图二