[发明专利]一种后锚式柔性桩顶抗拔桩

说明书

技术领域

本发明涉及一种后锚式柔性桩顶抗拔（浮）桩，属于地下工程的技术领域。

背景技术

随着城市建设的发展和居民生活水平的不断提高，地下空间（地下室，地下车库，地下商场等）的利用已经成为了一种趋势。近年来，由于地下空间的大规模开发，带地下室的裙房及单纯地下停车场等建筑越来越多，基础埋深越来越深，特别是基础浸入地下水的深度越来越大，地下结构物承受上浮荷载的情况愈来愈多，荷载越来越大^[1]。

传统的抗拔（浮）桩桩顶与基础底板刚性连接，在施工期间桩出于受压状态，从而会对基础底板产生顶托抗力，这样就约束了桩的灵活布置，往往只能把桩布在柱下，即使为了优化支座与跨中弯矩分配将桩布在跨中，也必须考虑将基础底板上下面双向弯矩，这样会增加工程的造价，而且桩对基础底板产生的顶托抗力难以计算^[2]。

现有的抗拔（浮）桩类型主要有普通预制或灌注抗拔（浮）桩、预应力抗拔(浮)桩、部分粘结预应力抗拔(浮)桩、纤维混凝土抗拔（浮）桩等。

现有技术一的技术方案

　　普通的抗拔（浮）桩(图1)桩身构造采用钢筋混凝土构造的预制桩或灌注桩，桩顶主筋伸入基础底板或地梁中锚固，桩身混凝土与基础底板或地梁混凝土浇筑在一起，桩顶与基础底板或地梁刚性连接。在上拔荷载下，桩身混凝土呈拉伸状态。采用桩身主筋高配筋率来实现桩身混凝土裂缝宽度控制，从而满足钢筋抗腐蚀的耐久性要求。现有技术一的缺点

目前普通抗拔（浮）桩在设计中存在诸多问题，包括桩顶与基础梁板刚性连接，在无浮力施工期间会对基础梁板产生顶托抗力，从而约束了桩的平面布置，往往只能把桩布在柱下，即使为了优化跨中弯矩分配将桩布在跨中，也必须考虑将基础梁板上下面双向弯矩，造成配筋浪费^[2]。而且桩对基础梁板产生顶托抗力难以准确计算，尤其在软土地基中这一问题尤为突出，存在安全隐患。此外，普通抗拔（浮）桩解决上拔荷载下桩身混凝土裂缝宽度控制问题的方法是采用高配筋率，从而满足钢筋抗腐蚀的耐久性要求，相当不经济。在地下结构极限上浮工况下需要产生较大的拔出位移才能充分发挥桩侧摩阻力，地下结构上浮变形大，对变形控制要求严格的地下结构物就要增加桩数量，很不经济。

现有技术二的技术方案

预应力抗拔(浮)桩(见图2)一般是通过先期的预张拉预先放置在桩体内的预应力筋，也就是在抗拔(浮)桩在承受抗拔力之前在抗拔(浮)桩上施加一定的预应力,这种桩我们称之为预应力抗拔(浮)桩。其主要通过预张拉钢筋，在桩身混凝土中产生压应力，以实现抗拔（浮)工况下混凝土不产生拉应力裂缝，避免钢筋的锈蚀^[3]。 

现有技术二的缺点

预应力混凝土抗拔（浮）桩在设计中也会遇到诸多的问题，包括桩顶与基础梁板刚性连接，在无浮力施工期间桩顶会对基础梁板产生顶托抗力，而在有浮力工作条件下则使基础梁板受向下拉力，这样会导致地基梁板产生双向弯矩，需要对地基梁板上下双面配筋来解决问题，不经济。另外，预应力抗拔（浮）桩施加预应力后，桩周土还会继续沉降，所以会影响预应力的发挥，所以在极限荷载作用下桩的顶端产生较大的位移才能发挥桩侧摩阻力，地下结构上浮变形仍然较大；而且预应力的耐久性也是迫切需要解决的问题。

现有技术三的技术方案

部分粘结预应力抗拔(浮)桩(见图3)通过预先埋设在桩体内的预应力钢绞线给桩施加预应力，并把上拔力的着力点设置在抗拔(浮)桩的下部。通过预留钢绞线自由段的方式使得上拔力着力点在桩的下部，从而使桩侧土摩阻力从下至上随荷载的增大而逐渐发挥避免了普通抗拔(浮)桩因上拔力过大而使使桩顶混凝土产生裂纹失效的弊端^[4][5]。

现有技术三的缺点

部分粘结预应力混凝土抗拔（浮）桩能用低配筋率实现桩身混凝土受压工作，但桩的顶端是和基础梁板式刚性连接，所以不能解决无浮力工况下桩对基础梁板产生顶托抗力的问题，所以基础梁板产生双向弯矩，所以基础梁板需要上下双面配筋解决双向弯矩的问题，配筋量大，平面布桩不灵活。部分粘结预应力混凝土抗拔（浮）桩同时也存在预应力的耐久性问题。

现有技术四的技术方案