1引言

      福建龙岩盆地面积约190万km',底层主要由上古生代泥盆系中统至中生代百垩系下统及第四系组成，盆地区第四系松散增积物直接覆盖于灰岩或砂页岩泥岩之上,其灰岩顶板埋深浅.隐伏大小不一的岩溶洞与土洞，岩溶地下水丰富,地下水位埋深浅,地质条件复杂。

      对部分抗浮水位高的建筑物往往需设置抗拔桩抗浮，抗拔桩常采用冲孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、管桩等桩型。当采用大直径嵌岩桩时,针对复杂地质尚应进行桩基施工勘察。《岩土工程勘察规范》(DBJ-84-2006)规定“勘探深度应不小于桩底面以下3倍桩径且不小于5m,相邻桩底的基岩面起伏较大时应适当加深。”并逐桩布置勘探点,以确定桩身长度及入岩深度。由于勘察资料反馈的仅为当前钻孔的地质情况,实际往往存在勘孔位于石芽上,所以在设计时需根据相邻基岩深度对桩端持力层进行判断，以防止勘孔位于石芽时造成设计与施工的误区。同样桩端入岩深度的判断，对桩承载力及桩身稳定尤为重要，除设计时应注意外,施工过程中可通过超前钻资料、返渣对比、冲孔单位时间等以判断桩身入岩深度是否达到设计要求。2抗拔桩作用原理及设计

      抗拔桩是纯摩擦桩，与受压桩的受力由桩侧摩擦力和桩端阻力共同承担不同，桩身混凝土受到上拔荷载拉伸产生相对土的向上位移,从而形成桩侧土抵抗桩侧表面向上位移的向下摩阻力，桩侧摩阻力以剪力形式传递给桩周土体。桩侧摩阻力是由上而下逐渐发挥的,桩身轴力及桩身变形随深度递减，最大轴力位于桩身顶部。抗拔桩桩身轴力主要靠桩内配置的钢筋承担。

      抗拔桩的轴力是随深度不断变化的，图1显示桩身轴力的变化,若按桩顶最大轴力计算配筋并通长配置,对桩长较大的灌注桩而言,无意造成较大的浪费。针对抗拔桩的内力特征对桩身配筋进行分段设计，可以提高抗拔桩的经济性,分段配筋示意详见图1,考虑施工的可行性,对于同一工程，分段数建议不超过3段,且每段的长度宜取同一数值。


      抗拨桩设计主要包含:

      (1)按标准组合验算抗浮与确定桩数;

      (建筑地基基础设计规范) (DBJ15-31-2003):地下室抗浮稳定性验算应满足下式要求:


      式中W为地下室自重及其上作用的永久荷载标准值的总和,F为地下水浮力。.

      抗拔桩抗浮稳定验算可按下式计算:


      式中: R'.为抗拔桩抗拔承载力特征值:F为地下水浮力标准值。(2)按基本组合计算抗拔桩正截面承载力:

      《建筑桩基技术规范》UCJ94- -2008) 5.8.7钢筋混凝土轴心抗拔桩的正截面受拉承载力应符合下式规定:


      式中:N为荷载效应基本组合下桩顶轴向拉力设计值。

      上式抗浮荷载效应基本组合中，涉及水浮力的分项系数的取值,设计人员存在不同的取值。水浮力的计算与抗浮设防水位取值相关,抗浮设防水位是抗拔桩设计的前提条件。《岩土工程勘察规范》(DBJ-84-2006)规定:“当场地地下水类型为潜水,并有长期地下水位观测资料时, 场地抗浮设防水位可采用实测最高水位，...对地下水位埋藏较浅的滨海地区和滨江地区,抗浮设防水位可取室外地坪表高"。(建筑结构荷载规范》(GB 50009- -2012)3.1.1条文“对水位不变的水压力可按永久荷载考虑，而水位变化的水压力应按可变荷载考虑".对抗浮设防水位的理解可认为在设计使用年限内地下水浮力的最大值,可认为是不变的水久荷载;同样对滨海或滨江地区扰浮设防水位取为室外地坪时,水压力不.可能再增加,也同样可视为不变的水压力,水浮力的分项系数当按抗浮水位计算时可按1.2取值。

      对非预应力桩可按下式验算:


      除按上式计算外，根据健筑桩基检测技术规范0>3.3.8.5.1.3对于承受拔力和水平力的桩基,应进行单桩竖向抗拔、水平承载力检测。用对工程桩抽样检测时,可按设计要求确定最大加载量".对于抽样检测时最大加载量,文献4建议“一般为单桩抗拔承载力设计值,或可取单桩抗拔承载力特征值的1.35倍"。抗拔工程桩桩身配筋尚应按下式验算: 


      (3)按标准组合或准永久组合并考虑长期作用验算桩身裂缝宽度。抗拔桩设计除按正载面受拉承载力计算外,尚应根据规范进行桩身混凝土的抗裂验算。根据(混凝土结构设计规范》(CB50009- -2010) ,最大裂缝宽度可按下式计算:


      式中:c,为最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离。抗拔桩保护层厚度- -般较大，保护层厚度的取值对裂缝验算影响较大,抗拔桩与建筑上部构件的裂缝在外表感官影响不同，计算时可参考《高层建筑混凝土结构技术规程》(DBJ15- -92- 2013)规定“计算裂缝宽度时,钢筋保护层厚度大于30mm时取30m。”

      通常情况下，裂缝验算决定抗拔桩的配筋量。

      3工程概况

      某商住楼，.上部为25层框架剪力墙结构，地下室2层，抗浮设防水位为室外- 3.5m, 抗浮水位较高,抗浮措施采用抗拔桩。根据地勘报告显示，建筑物区内,下伏基岩为可溶性灰岩,岩溶土洞发育,抗拔桩成桩采用冲击成孔。主要物理学指标见表1.

      基桩设计等级为丙级,按三级裂缝控制，采用直径为800mm冲孔灌注桩,桩身混凝土强度等级选用C35,桩顶标高-10.5m,桩端持力层为中凤化灰岩。桩长拟定21m,分两段配筋，第一段长度8m,截面配筋为20C22第二段长度13m,截面配筋为12C22.

      抗拔桩单桩抗拔承载力特征值R'=1500kN。截面1-1按(6)式计算桩身裂缝为:

      上述计算过程可知,针对抗拔桩轴力沿深度递减的原理，分段配筋可为工程节约造价，同时由于岩溶地区地质复杂,岩面起伏往往较大,若对同一类桩型按同一入岩深度设计往往造成浪费,可利用工程施工勘察提供的地质资料采用EXCEL等工具计算.以确保工程设计的合理经济。


      4结论

      (1)岩溶地区地质复杂,存在各种溶洞、溶沟、裂隙、石芽、土洞等地质,当采用冲孔灌注桩基础时,为查明溶洞、土洞分布及大小填充情况，施工前进行施工勘察尤为必要。在设计和施工过程中,为保证桩基质量要求，避免桩基位于石芽时造成入岩假象,可通过地勘资料、返渣对比、冲孔单位时间等以判断桩身入岩深度是否达到设计要求。

      (2)抗拔桩属纯摩擦桩,桩的受力特性为桩身轴力及桩身变形随深'度递减,最大轴力位于桩身顶部。如果桩身配筋均按最大轴力作用下通长配置,对于桩身长度较大的灌注桩, 无疑造成较大的浪费,可依据受力特性分段配筋，以节省工程造价。

      (3)根据健筑桩基技术规范》.后注浆工艺可大幅提高桩侧摩阻力，对以侧阻为主要抗力的抗拔桩,可有效减小桩径、桩长,节约桩基成本, 限于篇幅，本文对此不作论述。