【摘要】通常，地下室在满足整体及局部抗浮设计后的一个关键点就是地下室基础底板与抗拔桩连接节点的可靠性，连接节点的可靠性直接影响地下室结构抗浮的成败。本文将地下室基础底板与抗拔管桩连接节点作为研究对象，在满足安全性的前提下寻找经济效益最优、施工方法简便的合理方案，为此类工程的设计施工提供了参考。
【关键词】抗浮设计；连接节点；节点强度
作者简介：李冬明；菏泽市规划建筑设计研究院
doi:10.12159/j.issn.2095-6630.2020.02.0802
Research on the design of the joint between the anti-drawing pipe pile and the foundation floor
LiDongMing
（Planning and Architecturaldesign Institute of Heze；Quality Supervision Station of the construction project of Peony District in Heze）
Abstract：Generally,the reliability of the basement base plate and the uplift pile joint is the key point after the overall and local anti floating design is satisfied.The reliability of the connecting node directly affects the success or failure of the basement structure anti floating.In this paper,the base floor of the basement and the connecting node of the anti pulling pipe pile are used as the research object.Under the premise of satisfying the safety,the rational scheme of the optimal economic benefit and the simple construction method is sought,which provides a reference for the design and construction of this kind of engineering。
Keywords：Anti-floating design；Connect the nodes；The intensity of the node
1.工程概况
牡丹体育场原为本市一座集休闲、娱乐、健身、比赛等于一体的大型体育场，曾举办过各类运动会与大型表演，并连续16年举办“菏泽国际牡丹花会”。现升级改造项目为下沉式地下二层的休闲娱乐广场，实现了华丽转身。该项目总建筑面积76996平方米，主体部分为钢筋混凝土框架结构，本工程为两层地下建筑，层高均为5.0米，地下室顶板上覆土为1.5米；建筑功能：地下一层为商场，地下二层为商场、车库及设备房。本工程抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.15g，场地类别为Ⅲ类，抗震设防类别：重点设防类，抗震等级为二级,抗震构造措施为二级；抗浮水位及标高关系如图1所示。
图1：场地标高关系图
2.目标设定
抗浮设计首先应验算结构的整体抗浮稳定性，为防止地下室整体上浮我们通常采用两类做法，一类为“压”，一类为“拉”。当采用“压”的做法时，利用建筑的自重及配重平衡地下室水的总浮力，当不能平衡时，必须增加“拉”的做法，即采用抗拔桩或抗拔锚杆等来抵抗地下水的浮力。无论是“压”还是“拉”的做法，都必须进行整体抗浮验算，保证抗浮力（压重+抗拉力）大于水的总浮力；本工程由于基础埋深较深配重不能满足抗浮要求所以采用“拉”的方法。本工程采用直径为500（壁厚125）的预应力管桩作为抗拔桩，单桩抗拔承载力特征值为500KN。
地下室在满足整体及局部抗浮设计后的一个关键点就是地下室基础底板与抗拔桩连接节点的可靠性，连接节点的可靠性直接影响地下室结构抗浮的成败。本文将地下室基础底板与抗拔管桩连接节点作为研究对象，在满足安全性的前提下寻找经济效益最优、施工方法简便的合理方案。
图2效果图
图3效果图
3.确定方案
抗拔桩与基础底板之间连接的常规方法有《预应力混凝土管桩技术标准》推荐的灌芯法以及江苏省工程建设设计编制的《预应力混凝土内扣式内螺纹抗拔管桩》等方法；本工程方案的确定综合考量了安全性、经济性、适用性等指标；在这里把方案的对比列出来供读者参考。
方案1、预应力管桩（Φ500）灌芯
按《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T406-2017第5.2.10-4：
Nt≤k1πd1Lafn
Nt---单桩抗拔承载力设计值（KN）
k1---经验折减系数，取0.8
d1---管桩内径
La---填芯混凝土高度
Fn---填芯混凝土与管桩内壁的粘结强度设计值，宜由现场试验确定，当缺乏试验资料时，C30微膨胀混凝土可取0.35N//m㎡
经计算灌芯长度约为3.5米；根据以往工程经验，桩内2米以下积土很难清理，桩内壁泥土、浮浆难以清洗干净，同时由于桩内孔较小，灌芯混凝土难以振捣密实，造成灌芯混凝土与管桩内壁结合较差。
优点：施工简单
缺点：由于灌芯长度较长，造成施工质量难以保证，造成节点连接可靠度低
方案2、预应力混凝土内扣式螺纹抗拔桩
此方案是参照江苏省工程建设设计《预应力混凝土内扣式内螺纹抗拔管桩》苏G/T27-2015图集的方法，此方法能减少灌芯长度；通过考察本地没有此类桩型生成厂家，需要从外地运输，成本会增加，由于路程较远供货会不及时影响工期，再加上此类桩型本身造价相比预应力管桩较高。
优点：安全度高
缺点：造价高、供货不及时
方案3、管桩截出桩头法：
方案介绍：经计算抗拔桩桩长为14m，采用15m长度的桩压桩，富桩1m，土方开挖后剔除富桩1m的混凝土保留高强钢筋，剔除出来的钢筋最终直接锚入基础底板内。由于桩身钢筋直接锚入基础底板内节点连接可靠度高，抗拔承载力满足设计要求。关于截桩，现在工程大量采用管桩，目前截桩技术十分成熟，并有专业机械截桩、破桩，技术成熟、可操作性强；截桩费用每米增加不到5元，成本增加很少，甲方可以接受。具体做法如图3所示。
图4抗拔桩桩头做法
计算论证
此方案需要从以下两点进行计算论证：首先验算了剔除出来的11根预应力钢筋能否满足抗拔承载力要求，第二满足承载力后的预应力钢筋在筏板内的锚固长度需要多长；根据《预应力混凝土管桩技术标准》JGJ/T406-2017第5.2.10条式5.2.10-1：
Nt≤CfpyApy
Nt---单桩抗拔承载力设计值（KN）
C---考虑预应力钢棒墩头与端板连接处受力不均匀等因素的影响而取的折减系数，C=0.85
fpy----预应力钢棒抗拉强度设计值（N//m㎡）
Apy---全部纵向预应力钢棒的总截面面积（mm）
1.35*460=621KN<0.85*1000*11*90=841.5KN
验算满足要求。
基本锚固长度的计算：
1、由单桩承载力设计值计算得到预应力钢筋的抗拉强度设计值：fpy=1.35Rta/Apy=1..35*460*1000/11*90=627 N//mm2
2、基本锚固长度的计算：依据《砼规》GB 50010-2010第8.3.1条
Lab=α*fpy*d/ft
=0.14*627*10.7/1.57
=600mm。
由计算需要的锚固长度从而确定最终的筏板厚度,
筏板板厚取H=600mm。
综上此方案优缺点一目了然：
优点：成本较低、节点连接可靠度高、可操作性强；缺点：无
通过对比分析，方案的最终选择需考虑安全适用、技术先进、经济合理、方便施工，最终选出采用管桩截出桩头法（方案3）是适合本工程的最优方案。
4.实验验证
为使抗拔试验能真实的模拟实际的受力状态，现场试验时浇筑了边长1.1米x1.1米板厚为600mm的小筏板，筏板内预留4根抗拔钢筋（图6），桩头钢筋锚入筏板内（图5）；现场试验时我方和建设、施工、监理、监督站等单位代表现场观察了试桩过程，通过现场桩基抗拔实验，节点设计强度满足设计要求，符合国家相关标准、规范和要求，工程质量安全可靠，达到预期设计目的和要求。
图5试验桩头做法图1
图6试验桩头做法图2
5.结语
由理论分析到最后试验验证，采用方案3节点设计的方法既能满足安全度要求又能达到最优经济效益，缩短了施工工期，得到了建设单位、施工单位的高度评价。
参考文献：
[1]JGJ/T406-2017预应力混凝土管桩技术标准北京：中国建筑工业出版社
[2]JGJ 94-2008建筑桩基技术规范北京：中国建筑工业出版社
[3GB 50010-2010混凝土结构设计规范北京：中国建筑工业出版社
[4]苏G/T27-2015预应力混凝土内口式内螺纹抗拔管桩江苏省工程建设标准设计
[5]L10G407鲁2010预应力混凝土管桩