基坑支护桩兼作抗浮工程桩的应用技术

摘要：为避免基坑支护桩在完成使命后闲置浪费，本文叙述基坑支护桩兼作抗浮工程桩的计算原理、支护桩和地下结构底板及外墙的连接措施、当抗震设防要求较高时的离缝式连接构造，并说明其施工工艺流程和操作要点及质量安全控制措施，最后综合分析其经济效益和社会效益。

关键词：基坑支护桩；抗浮工程桩；应用技术

PILE FOUNDATION PIT DOUBLES AS ANTI-FLOATING PILE OF APPLIED TECHNOLOGY

HUA Kun, HUA Jin-yao

（Huafeng Construction Co., Ltd., Ningbo,315040,China）

Abstract: To avoid pile foundation pit in the waste after the completion of the mission，this article describes the calculation principle of the pile foundation pit doubles as anti-floating pile，pile foundation pit and basement floor and the wall of the connection arrangements，requirements for seismic resistance is high when the off-seam connection structure。And explain the construction process and operation points and the quality control measures。At last，this article comprehensive analysis of its economic and social benefits。

Key words：pile foundation pit；anti-floating pile；applied technology

1．前言

随着城市基本建设的快速发展以及地下空间的开发，基坑支护技术得到了空前进步，其中深基坑的桩墙支撑式支护和桩墙锚杆式支护也得到了广泛的应用。常见的钻孔灌注桩和沉管灌注桩及型钢水泥土搅拌桩与长螺旋钻孔压灌桩作为基坑支护排桩均属于临时性结构，在地下结构施工完成并在土方回填后即完成其使命，导致基坑支护结构在房屋建筑使用期间长期闲置浪费掉。而桩墙支撑式或桩墙锚杆式支护结构中的支护排桩造价一般占总支护结构造价的60%以上，故探索如何永久性地利用基坑支护排桩（例如基坑支护桩兼作抗浮工程桩）课题，已成为建筑业技术界所面临的一大任务。

2．技术难点

基坑支护桩（以下简称排桩）兼作抗浮工程桩应用技术的主要难点如下：

2．1 排桩除应满足基坑支护的要求（抗倾覆、抗隆起、整体稳定及抗弯、抗剪承载力）外，还应解决如何满足抗浮承载力的要求，包括插入坑底的深度和配筋。

2．2 排桩和地下结构的底板、外墙如何连接为整体，以便在地下水浮力作用下，排桩和地下结构及其桩基共同工作，并且不产生相互的位移变形。

2．3 当地下结构及其地上建筑结构的抗震要求较高时，采用何种构造将地下结构底板、外墙与排桩分离开，既允许地震力作用下水平方向可以变形位移，又使排桩仍起到抗浮承载作用。

3．应用技术原理

3．1 支护桩兼作抗浮工程桩的承载力计算原理

由于基坑支护桩的布置属于密排形成墙式，故基桩抗浮承载力计算时，应按群桩呈整体破坏的模式计算，即按排桩墙式计算侧表面的摩阻力，而非按πdL计算侧表面积（d为支护桩直径，L为底板下的支护桩长度）。抗浮计算中，排桩在地下水位下的自重应取浮重度，排桩在底板以上的侧表面摩阻力不宜计入抗浮承载力，可作为安全储备。支护桩的纵筋应配置到底，配筋设计应同时满足基坑开挖阶段抗弯抗剪和地下室工程完工后抗浮工作状态的承载力要求。

当支护桩间距小于现行行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94（文献[1]）的规定时，排桩抗拔承载力计算，应根据JGJ94的群桩呈整体性破坏模式计算，由于群桩的抗拔极限承载力难以通过试验确定，故支护桩的单桩抗拔承载力特征值按下式计算：

Ra＇=Ul•Σλiqsiali+Gp

式中 Ra＇―支护桩单桩抗拔承载力特征值；

Ul―桩身抗拔周长，取Ul=0.5πd，如图1所示；

λi―抗拔系数（抗拔承载力／抗压承载力），按现行行业标准JGJ94的表5.4.6-2取值；

qsia―桩侧面第i层土的抗压侧阻力特征值；

li―地下结构底板以下桩侧面第i层土的厚度；

Gp―单桩自重，地下水位以下取浮重度。

图1排桩抗拔剪切面示意图

支护排桩还应验算桩身抗拉的承载力，即桩身的配筋和裂缝控制。

考虑支护桩通常比抗浮工程桩短，合理地增大其抗浮承载安全度，有利于二者的变形协调工作，故上述排桩按整体性破坏模式计算单桩的抗拔承载力特征值公式中，未计入桩间土的自重，也未计入底板以上桩周土的阻力。

3．2 支护排桩和地下室结构整体抗浮原理

3．2．1 由于基坑支护桩先行施工，故在地下结构正作施工时，应将排桩和地下结构的底板、外墙等结构连接为整体，方能参与抗浮工作。一般的连接构造是通过在排桩迎坑侧面植筋（或再通过连接角钢）和底板及地梁主筋焊接、植筋和外墙对拉螺栓通过连接角钢焊接，并将底板或地梁及外墙混凝土紧密地贴紧支护桩，且水平连接筋应满足承受浮力作用下产生的剪力，从而将地下室结构和排桩联结为一体共同抗浮工作，如图2所示，浮力较大时，宜设置抗剪槽。

图2地下室底板与支护排桩的连接示意图

图3整浇式后作压梁剖面示意图图4 分离式后作压梁剖面示意图

（箍筋未画出） （钢筋未画出，图注尺寸为案例）

3．2．2 当支护排桩与地下结构外墙必须脱开（抗震要求）或需要施工卷材防水层时，即排桩无法通过植筋及连接角钢与地下结构底板钢筋及外墙体的对拉螺栓焊接时，应采用在排桩顶的压顶冠梁上设置后作式压梁，此压梁与地下结构外墙后作的牛腿板梁浇捣为整体结构，使排桩承受抗浮荷载。压顶冠梁预留插筋或预留接驳器以便连接后作式压梁的钢筋，地下结构外墙也预留接驳器以便连接后作的牛腿板梁钢筋。整浇式后作压梁如图3所示。

3．2．3 压顶冠梁上的后作式压梁和地下结构外墙的后作式牛腿板梁均需满足地下结构在浮力作用下的抗弯和抗剪承载力，故其截面及配筋、接驳器的埋置、施工缝处理等均需满足设计图纸和相关国家标准的要求。