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【摘 要】 本文阐述了两种抗拔桩的设计方法，根据作者自身的专业知识和工作经验，以及结合工程案例，对抗拔桩的设计进行分析，计算和探讨。同时，也希望能为业内人士提供借鉴、参考。
【关键词】 建筑设计;设计方法;抗拔桩;计算;分析计算
1、前言
从本质上说，桩是一种人工处理的地基。通常建筑物所采用的抗拔桩主要有两种：一种是地下水位较高的区域，为了防止建筑物上浮，而采用抗浮桩;另一种是静载试桩时采用反力架形式，这时需要用锚桩（以下将静载试桩用锚桩简称为锚桩），它的受力状态就是抗拔。两者在使用上有差别，在设计计算过程中也就有差别，这是值得注意的。由于规范中对抗拔桩的介绍较少，作者根据自己多年的工作经验及现行规范，着重介绍这两种抗拔桩的设计方法及注意事项。
2、抗拔桩基本要求
2.1、抗拔桩材料要求
抗拔桩的混凝土等级不宜过高，一般取C30、C35即可，桩身混凝土应符合《混凝土结构设计规范》（GB5010-2010）的相关规定。桩身混凝土的材料、最小水泥用量、水灰比、抗渗等级等应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB5010-2010）、《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046）及《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476）的相关规定。
受力钢筋宜采用HPB300、HRB335、HRB400级钢筋，其质量应符合相关规范的规定。
2.2、构造要求
抗拔灌注桩纵筋的保护层厚度宜取50，抗拔桩配筋率应根据实际计算确定，并不应小于0.6～22%（小直径桩取高值）。抗拔桩及因地震作用、冻胀或膨胀力作用而受拔力的桩，应等截面或变截面通长配筋，除此之外抗拔桩的构造还应满足《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）中4.1章相关要求。
3、抗拔桩设计
3.1、同受压桩相同，抗拔桩承载力特征值应通过单桩竖向抗拔载荷试验确定
根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）中第8.5.9条，当桩基承受拔力时，应对桩基进行抗拔验算，单桩抗拔承载力特征值应通过单桩竖向抗拔载荷试验确定，并应加载至破坏。
根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）中5.4.5条及5.4.6条可对抗拔桩极限承载力标准值初步计算：
其抗拔承载力为：
3.2、桩身强度应满足设计要求
在确定抗拔承载力的同时，应对桩身强度进行计算，根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）第5.8.7条：
对于非预应力的钢筋混凝土抗拔桩的正截面受拉承载力计算公式可简化为：
3.3、裂缝控制计算
根据抗拔桩多为水下抗浮桩，其工作环境，应对其裂缝进行验算，抗拔桩应根据环境类别控制裂缝宽度满足设计要求。
抗拔桩裂缝应满足《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011中第8.5.12条及《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008中5.8.8条相关要求。并应按《混凝土结构设计规范》第7.1.2条进行裂缝验算。
4、工程实例
4.1、抗拔工程桩设计
某工程埋深较浅，基底地质条件较差，场地位于河边，由于地下水位较高，抗浮验算不满足要求，故需设置钢筋混凝土灌注桩作为抗压桩的同时兼做抗拔桩，桩径700mm，桩长30m，裂缝限值0.2mm。该处地质情况如下表所示：
（1）抗拔承载力计算：
（取地下水位较高，土层较不利处）
（2）按桩身承载力配筋计算
本工程桩身抗拔设计值为N=1396kN
经计算配筋面积=3878mm2，配筋为16Φ18即满足强度要求。
（3）按裂缝配筋计算
由于按16Φ18进行配筋时，裂缝偏大，当调整配筋为22Φ20时，裂
缝计算如下：
裂缝为0.199<0.2，所以当配筋调整为22Φ20时裂缝满足要求。故抗拔桩往往是按裂縫限值进行配筋。
4.2、抗拔试桩设计
在进行抗拔试桩时，上式中基桩的抗拔极限承载力标准值Tuk=
1745kN，其配筋面积As=4847mm2，当配筋为16Φ20时，经式（4）计算其裂缝为0.731，偏大，应适当调整;当配筋为24Φ25时，经式（4）计算得出裂缝为0.211>0.2，其裂缝值虽略大于规范要求，但是考虑到抗拔桩在使用过程中都在其设计值控制下工作，仅在试桩阶段为极限值控制，且裂缝基本接近规范限值要求，故能够满足设计要求。
4.3、锚桩设计
某高层宿舍楼下单桩承载力特征值为5200kN，桩径800，根据《建筑基桩检测技术规范》4.1.4条对工程桩抽样检测时，加载量不应小于设计要求的单桩承载力特征值的2.0倍。桩基静载试验需设置4根锚桩，为降低成本，本工程以工程桩作为锚桩，则：
根据以上计算结果知，该处锚桩采用19Φ22即可满足承载力要求。本工程按式（4）裂缝计算：
当配筋1922，裂缝为0.653>0.2，故抗拉强度满足，裂缝偏大，应适当调整;
当配筋24Φ25，裂缝为0.326>0.2，故抗拉强度满足，裂缝不足;但工程桩兼锚桩时，其工作状态主要为受压，不影响其正常使用，所以满足设计要求。
5、分析总结
通过以上计算及其他工程经验，得出以下三点结论：
（1）抗拔工程桩的承载力特征值应通过单桩竖向抗拔载荷试验确定，与该处地质情况、桩径、桩长等因素有关。
（2）抗拔工程桩配筋由承载力设计值及裂缝两方面确定，一般情况下都是由裂缝控制。
（3）工程桩兼锚桩及抗拔试桩都是在桩身极限荷载控制下进行，时效较短，其配筋在满足抗拔要求同时应尽量满足裂缝要求，但可结合其工作特点适当放宽。
6、结语
综上所述，本文是作者结合自身经验对工程中常用的两种钢筋混凝土抗拔桩进行了计算及分析。桩基是建筑结构设计的一个重要环节，设计的合理与否对工程的经济与安全性起着至关重要的作用，设计时应予以高度重视。希望本文能为业内人士提供借鉴、参考。
参考文献：
[1]中华人民共和国建设部.GB50007-2011建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.
[2]中国建筑科学研究院.JGJ94—2O08建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008
[3]中华人民共和国建设部.GB50010-2010混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.
【关键词】 建筑设计;设计方法;抗拔桩;计算;分析计算
1、前言
从本质上说，桩是一种人工处理的地基。通常建筑物所采用的抗拔桩主要有两种：一种是地下水位较高的区域，为了防止建筑物上浮，而采用抗浮桩;另一种是静载试桩时采用反力架形式，这时需要用锚桩（以下将静载试桩用锚桩简称为锚桩），它的受力状态就是抗拔。两者在使用上有差别，在设计计算过程中也就有差别，这是值得注意的。由于规范中对抗拔桩的介绍较少，作者根据自己多年的工作经验及现行规范，着重介绍这两种抗拔桩的设计方法及注意事项。
2、抗拔桩基本要求
2.1、抗拔桩材料要求
抗拔桩的混凝土等级不宜过高，一般取C30、C35即可，桩身混凝土应符合《混凝土结构设计规范》（GB5010-2010）的相关规定。桩身混凝土的材料、最小水泥用量、水灰比、抗渗等级等应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB5010-2010）、《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046）及《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476）的相关规定。
受力钢筋宜采用HPB300、HRB335、HRB400级钢筋，其质量应符合相关规范的规定。
2.2、构造要求
抗拔灌注桩纵筋的保护层厚度宜取50，抗拔桩配筋率应根据实际计算确定，并不应小于0.6～22%（小直径桩取高值）。抗拔桩及因地震作用、冻胀或膨胀力作用而受拔力的桩，应等截面或变截面通长配筋，除此之外抗拔桩的构造还应满足《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）中4.1章相关要求。
3、抗拔桩设计
3.1、同受压桩相同，抗拔桩承载力特征值应通过单桩竖向抗拔载荷试验确定
根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）中第8.5.9条，当桩基承受拔力时，应对桩基进行抗拔验算，单桩抗拔承载力特征值应通过单桩竖向抗拔载荷试验确定，并应加载至破坏。
根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）中5.4.5条及5.4.6条可对抗拔桩极限承载力标准值初步计算：
其抗拔承载力为：
3.2、桩身强度应满足设计要求
在确定抗拔承载力的同时，应对桩身强度进行计算，根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）第5.8.7条：
对于非预应力的钢筋混凝土抗拔桩的正截面受拉承载力计算公式可简化为：
3.3、裂缝控制计算
根据抗拔桩多为水下抗浮桩，其工作环境，应对其裂缝进行验算，抗拔桩应根据环境类别控制裂缝宽度满足设计要求。
抗拔桩裂缝应满足《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011中第8.5.12条及《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008中5.8.8条相关要求。并应按《混凝土结构设计规范》第7.1.2条进行裂缝验算。
4、工程实例
4.1、抗拔工程桩设计
某工程埋深较浅，基底地质条件较差，场地位于河边，由于地下水位较高，抗浮验算不满足要求，故需设置钢筋混凝土灌注桩作为抗压桩的同时兼做抗拔桩，桩径700mm，桩长30m，裂缝限值0.2mm。该处地质情况如下表所示：
（1）抗拔承载力计算：
（取地下水位较高，土层较不利处）
（2）按桩身承载力配筋计算
本工程桩身抗拔设计值为N=1396kN
经计算配筋面积=3878mm2，配筋为16Φ18即满足强度要求。
（3）按裂缝配筋计算
由于按16Φ18进行配筋时，裂缝偏大，当调整配筋为22Φ20时，裂
缝计算如下：
裂缝为0.199<0.2，所以当配筋调整为22Φ20时裂缝满足要求。故抗拔桩往往是按裂縫限值进行配筋。
4.2、抗拔试桩设计
在进行抗拔试桩时，上式中基桩的抗拔极限承载力标准值Tuk=
1745kN，其配筋面积As=4847mm2，当配筋为16Φ20时，经式（4）计算其裂缝为0.731，偏大，应适当调整;当配筋为24Φ25时，经式（4）计算得出裂缝为0.211>0.2，其裂缝值虽略大于规范要求，但是考虑到抗拔桩在使用过程中都在其设计值控制下工作，仅在试桩阶段为极限值控制，且裂缝基本接近规范限值要求，故能够满足设计要求。
4.3、锚桩设计
某高层宿舍楼下单桩承载力特征值为5200kN，桩径800，根据《建筑基桩检测技术规范》4.1.4条对工程桩抽样检测时，加载量不应小于设计要求的单桩承载力特征值的2.0倍。桩基静载试验需设置4根锚桩，为降低成本，本工程以工程桩作为锚桩，则：
根据以上计算结果知，该处锚桩采用19Φ22即可满足承载力要求。本工程按式（4）裂缝计算：
当配筋1922，裂缝为0.653>0.2，故抗拉强度满足，裂缝偏大，应适当调整;
当配筋24Φ25，裂缝为0.326>0.2，故抗拉强度满足，裂缝不足;但工程桩兼锚桩时，其工作状态主要为受压，不影响其正常使用，所以满足设计要求。
5、分析总结
通过以上计算及其他工程经验，得出以下三点结论：
（1）抗拔工程桩的承载力特征值应通过单桩竖向抗拔载荷试验确定，与该处地质情况、桩径、桩长等因素有关。
（2）抗拔工程桩配筋由承载力设计值及裂缝两方面确定，一般情况下都是由裂缝控制。
（3）工程桩兼锚桩及抗拔试桩都是在桩身极限荷载控制下进行，时效较短，其配筋在满足抗拔要求同时应尽量满足裂缝要求，但可结合其工作特点适当放宽。
6、结语
综上所述，本文是作者结合自身经验对工程中常用的两种钢筋混凝土抗拔桩进行了计算及分析。桩基是建筑结构设计的一个重要环节，设计的合理与否对工程的经济与安全性起着至关重要的作用，设计时应予以高度重视。希望本文能为业内人士提供借鉴、参考。
参考文献：
[1]中华人民共和国建设部.GB50007-2011建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.
[2]中国建筑科学研究院.JGJ94—2O08建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008
[3]中华人民共和国建设部.GB50010-2010混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.