高层基础设施如无线电塔等建筑物在强风作用下，其地基会承受显著的上拔力。随着台风和龙卷风等自然灾害频率和强度增加，这一挑战愈发突出。输电塔、通信塔和太阳能发电装置尤其容易受到影响，因为影响其地基稳定性的是上拔力而非压力。与此同时，建筑行业在处理剩余挖掘土方时面临难题，部分土方在施工现场使用，其余通常需运往他处处置，增加了成本和环境风险。

为应对这些挑战，日本芝浦工业大学稻住真也教授领导的研究团队开发了一种翼状复合桩基础系统，旨在提供抗拔力并对建筑剩余土壤进行结构再利用。该研究发表在《工程成果》杂志上，评估了结合使用开挖土壤的基础能否达到与传统钢桩相当的抗拔能力，同时减少对进口回填材料的依赖。稻住教授表示："我们观察到一些项目，虽然风力发电的需求不断增长，但大量潜在可用土壤却被当作废料处理。这种认知上的差距促使我们探索一种能够同时解决这两个问题的地基系统。"

这种翼状复合桩由带有膨胀底座翼的钢管构成，周围环绕衬板等钢结构构件。钢管与结构构件之间的环形空间填充现场产生的多余土壤。研究团队开展了35次模型抗拔试验，涵盖七种桩型，研究翼基直径、土壤密度、钢构件表面特性及衬板有无对抗拔力的影响。结果表明，在所有构型中，随着翼基直径增大，抗拔力显著提高。在某些条件下，翼状复合桩的抗拔力可与传统钢管桩相媲美甚至更高。

研究发现，土壤密度是影响抗拔力的关键因素，土壤密度降低约20%会导致抗拔力平均下降约50%。此外，与光滑钢构件相比，波纹衬板可使抗拔承载力提高约12%至13%，这归因于增强的摩擦阻力和土体与钢构件间的机械互锁作用。研究还通过有限元分析验证了实验结果。稻住教授解释："填充剩余建筑土的翼状复合桩可以提供与传统钢管桩相当甚至更高的抗拔力。这些桩能够实现大量开挖土方的现场再利用，从而提高抗风基础的结构安全性和环境可持续性。"

研究人员表示，该成果可直接应用于需承受强风抬升的基础设施，如沙地上的输电塔、无线电塔、通信桅杆和太阳能发电设施。通过整合实验结果，研究团队提出了将抗拔力与扩展翼基直径和土壤密度联系起来的设计指南，为高层基础设施建设提供了兼具结构性能和剩余土壤再利用价值的新方案。

更多信息：作者：Shinya Inazumi等，标题：《带余土回填的翼形复合桩的抗拔性能：模型试验和数值验证》，发表于：《工程成果》(2026)。