■ 蘭 嵐 Lan Lan

某地下室上浮事故分析處理和檢測(cè)加固

■ 蘭 嵐 Lan Lan

某商業(yè)廣場(chǎng)地下車庫(kù)受到地下水浮力作用產(chǎn)生不均勻上浮，導(dǎo)致地下結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷嚴(yán)重，說(shuō)明設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)地下水位估計(jì)不足。通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的檢測(cè)，分析上浮原因及結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理，提出合理的加固建議，對(duì)今后預(yù)防和處理類似地下室上浮事故具有借鑒作用。

地下室上??；損傷；抗?。患庸绦迯?fù)

1 工程概況

某商業(yè)廣場(chǎng)，建于2002年，地下室一層，地面為廣場(chǎng)。地下室建筑面積約1萬(wàn)m2，底板標(biāo)高-3.7m，層高3.5m，柱網(wǎng)尺寸98m×98m，跨度有5.4m和8.4m兩種。基礎(chǔ)采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，樁長(zhǎng)27m（3節(jié)9m長(zhǎng)的樁連接而成），樁徑500mm，其中，框架柱軸線[⑤～⑩，為雙樁基礎(chǔ)，其余均為單樁基礎(chǔ)（圖1）。地下室底板400mm、頂板220mm，四周剪力墻厚度250mm。2013年10月，受到臺(tái)風(fēng)暴雨影響，該廣場(chǎng)地下水位明顯上升，地下室出現(xiàn)不同程度的抬升及柱子開(kāi)裂現(xiàn)象。

2 事故損壞分析及處理措施

2.1 事故概況

本工程地下室基礎(chǔ)為樁+底板基礎(chǔ)，地面為活動(dòng)廣場(chǎng)，設(shè)計(jì)采用“自重抗浮+抗拔樁”的方法進(jìn)行抗浮計(jì)算，即采用結(jié)構(gòu)自重和抗拔樁來(lái)抵抗地下水浮力。地下正常水位約為-0.5m；在遭遇連續(xù)多日大雨后，地面排水系統(tǒng)不暢，地下水位明顯上升，致使地下室的水浮力超過(guò)結(jié)構(gòu)實(shí)際自重和抗拔樁的抗拔承載力，地下室整體出現(xiàn)上抬，上抬量約300～400mm；地下室四周為剪力墻結(jié)構(gòu)，有一定的制約作用，加上地下室外墻室外回填土的摩阻力和地下室墻板的壓重，導(dǎo)致地下室四周上浮量小于中間上浮量，中部上凸，從而框架柱柱根、節(jié)點(diǎn)多處產(chǎn)生裂縫。

地下室上抬過(guò)程中，其底板和四周剪力墻未發(fā)現(xiàn)有明顯開(kāi)裂、滲漏現(xiàn)象，可能引起柱承臺(tái)與樁連接處出現(xiàn)脫落損壞、三根連接的樁在連接處出現(xiàn)脫落、樁與柱承臺(tái)整體出現(xiàn)上抬三種損壞情況，地下室整體樁基礎(chǔ)抗拔承載力已不能滿足抗浮承載力要求。

2.2 抗浮驗(yàn)算

2.2.1 抗浮驗(yàn)算公式

抗浮驗(yàn)算采用公式：0.9R≥Ff

式中，F(xiàn)f—地下水浮力；

R—抗浮力，這里指結(jié)構(gòu)自重和抗拔樁抗拔力。另外，抗浮驗(yàn)算時(shí)，抗浮力只計(jì)入永久作用且采用標(biāo)準(zhǔn)荷載，可變作用和側(cè)壁上的摩擦力不應(yīng)計(jì)入[1]。

圖1 房屋軸網(wǎng)圖

2.2.2 地下室抗浮力計(jì)算

地下水浮力的計(jì)算可采用阿基米德原理，即：Ff= rwh（由于本次雨水漫至地面，因此h為地下室底板至地面高度）。

地下室抗浮力：R=R1+R2+R3+R4

式中，R1—頂板及梁的折算荷載；

R2—柱的折算荷載；

R3—底板的折算荷載；

R4—樁的抗拔承載力。

經(jīng)驗(yàn)算，F(xiàn)f＞0.9R，地下室所受浮力大于地下室整體的抗浮力，即地下室的抗浮力不滿足要求，故出現(xiàn)地下室已有的上浮現(xiàn)象。

2.3 上浮事故的應(yīng)急處理

由于地下室上浮是一種趨勢(shì)發(fā)展，上浮變形較緩慢，發(fā)生地下室上浮事故，應(yīng)盡快采取措施增加壓重和降低地下水位，減少水浮力，停止地下室的上浮趨勢(shì)[2]。要使上浮的地下室壓回原位，常用的處理方式有：①加載，即快速增加地下室的重量，主要在翹起的樓板上堆置重物，或者直接往地下室灌水，利用水重加壓；②抽水，即地下室上浮因地下水位過(guò)高所引起，現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)原有的抽水井或另行打設(shè)抽水井以降低水壓；③解壓，即地下室底板以鉆機(jī)或破碎機(jī)鑿孔，底板下方的地下水即可由此宣泄；④洗砂，即利用高壓水?dāng)_動(dòng)地下室側(cè)墻邊的土壤，以降低其摩擦阻力[3]。

本次地下室上浮后，根據(jù)實(shí)際情況在地下室中部開(kāi)設(shè)泄水點(diǎn)進(jìn)行排水解壓，周邊原有的抽水井進(jìn)行抽水以降低水壓。

3 結(jié)構(gòu)鑒定與加固處理

3.1 沉降變形測(cè)量

地下室抬升后，采取抽水和解壓的方式進(jìn)行應(yīng)急處理（在地下室中部開(kāi)設(shè)4個(gè)泄水點(diǎn)排水），對(duì)廣場(chǎng)地表布置16個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)（D1～D16），地下室泄水點(diǎn)處布置了4個(gè)測(cè)點(diǎn)（Q1～Q4）進(jìn)行監(jiān)測(cè)（圖2）。暴雨過(guò)后，地下室整體出現(xiàn)下沉復(fù)位，地下室上浮后7d的沉降監(jiān)測(cè)情況如下：地下室整體下沉約22.0～286.2mm，其中中部測(cè)點(diǎn)沉降量為119.2～286.2mm，4個(gè)泄水點(diǎn)Q1～Q4沉降量為147.5～269.9mm，四周外圍沉降量明顯小于中部測(cè)點(diǎn)沉降量。

地下室沉降趨于穩(wěn)定時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)地下室框架柱柱根高程進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得地下室柱根高程為-8～54mm，中部區(qū)域柱根高程相對(duì)高于四周柱根高程。

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)地下室框架柱傾斜狀況進(jìn)行測(cè)量，框架柱傾斜方向均無(wú)一致性，傾斜率相對(duì)較小，在0.5‰～5.0‰之間。

3.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷檢測(cè)

地下室上浮后，部分框架柱中部、根部及節(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)嚴(yán)重開(kāi)裂損壞，裂縫寬度為2～4mm，為剪切型貫穿性裂縫，局部混凝土壓碎，混凝土剝落，鋼筋外露；另外，地下室中部設(shè)有分隔墻的區(qū)域結(jié)構(gòu)損壞嚴(yán)重，主要由于該區(qū)域剛度相對(duì)較大，分擔(dān)的結(jié)構(gòu)應(yīng)力及產(chǎn)生變形相對(duì)較大（圖3～8）。

圖2 房屋沉降測(cè)點(diǎn)圖

地下室混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30，現(xiàn)場(chǎng)采用回彈取芯法檢測(cè)構(gòu)件的強(qiáng)度，基本滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

3.3 結(jié)構(gòu)加固處理

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)損傷情況以及結(jié)構(gòu)狀況分析可見(jiàn)，地下室混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地下室上浮時(shí)產(chǎn)生不同形式及不同程度的損壞，需要采取多種加固處理方法；且地下室頂板所受荷載提高，則頂板承載力也需提高，所以在加固受損構(gòu)件的同時(shí)，也必須對(duì)原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。本工程對(duì)損壞構(gòu)件采用的加固處理方法主要有以下幾種。

（1）對(duì)于節(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)了錯(cuò)位、混凝土壓碎的損壞嚴(yán)重的框架柱，鑿除開(kāi)裂壓碎的混凝土，在柱外側(cè)周邊植筋，采用擴(kuò)大截面法加固。

（2）部分框架柱端、柱中部出現(xiàn)水平裂縫，節(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)豎向及斜向剪切裂縫，降低了其抗剪承載力。對(duì)裂縫采用壓力灌注環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行填充封閉，并采用黏貼碳纖維布環(huán)形箍加固，節(jié)點(diǎn)區(qū)域采用鋼結(jié)構(gòu)加固[4]。

（3）地下室梁、板、墻等裂縫經(jīng)灌漿處理后，采用碳纖維或黏鋼等方式進(jìn)行加固。

圖3 柱頂節(jié)點(diǎn)處開(kāi)裂、壓碎

圖4 柱根部開(kāi)裂

圖5 柱中部斜向裂縫

圖6 柱節(jié)點(diǎn)處有位移、混凝土壓碎

圖7 柱根斜向貫穿性裂縫

圖8 柱中部斜向裂縫、鋼筋外露

（4）地下室整體抗浮承載力不滿足要求，由于廣場(chǎng)上方無(wú)法新增上覆荷載，地下室層高限制無(wú)法增設(shè)底板厚度，因此對(duì)框架柱基礎(chǔ)增設(shè)抗拔樁[5]，或在基礎(chǔ)底板下注漿加固，增加地下室整體荷載，以提高地下室整體的抗浮承載力。

4 結(jié)論及建議

（1）設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)地下水位估計(jì)不足或者對(duì)抗浮力計(jì)算出現(xiàn)偏差，是造成本次工程事故的主要原因。對(duì)地下水位高度的選取，除應(yīng)參考地質(zhì)勘察報(bào)告提供的地下水埋深，還應(yīng)根據(jù)城市排水設(shè)施和能力、暴雨季節(jié)對(duì)地下水位的變化影響，合理確定地下水的抗浮設(shè)計(jì)高度；另外，應(yīng)充分考慮地下水浮力的影響，在最不利條件下進(jìn)行整體抗浮驗(yàn)算，整體抗浮滿足但局部有不滿足時(shí)，可采取增加結(jié)構(gòu)剛度的措施,如柱下集中設(shè)置抗拔樁,適當(dāng)提高剛度，確保整體性,以免造成工程事故和經(jīng)濟(jì)損失。

（2）地下室上浮后，應(yīng)做好應(yīng)急抗浮處理措施，室內(nèi)開(kāi)設(shè)排水孔，但必須控制好地下水位的下降速度，做好沉降觀測(cè)，避免過(guò)快的歸位變形對(duì)地下室造成二次損傷。

（3）由于地下室結(jié)構(gòu)破壞形態(tài)復(fù)雜，在加固方案的選取時(shí)必須充分分析其破壞程度及破壞原因，分別采取有針對(duì)性的加固措施。

[1]丁力,丁堅(jiān)平,楊平波.某新校區(qū)實(shí)驗(yàn)樓地下室上浮事故分析[J].勘察科學(xué)技術(shù),2013(2).

[2]陸漢時(shí),黃輝.地下室上浮原因分析及其處理和預(yù)防[J].建筑施工,2013(8).

[3]劉文竟,楊建中,王霓,張國(guó)輝.某地下室上浮事故的檢測(cè)鑒定及加固處理[J].工業(yè)建筑,2010(6).

[4]張奕薇,張瑞興.大型鋼筋混凝土水池上浮開(kāi)裂事故的處理方法[J].建筑技術(shù),2003(4).

[5]婁華明,朱冰芬.地下車庫(kù)上浮處理和預(yù)防的探討[J].建筑安全,2013(1).

Analysis, Disposal, Inspection and Reinforcement of the Floating Accident of a Basement

The underground garage of a shopping mall was occurred with uneven f oating due to under ground water buoyancy and resulted in severe damage of under ground structural elements, which indicates the under ground water level was under evaluated in design. By inspecting structural elements, analyzing reasons of floating and the mechanism of damage to structure, it proposed reasonable suggestion on reinforcement which can be used as reference for preventing and disposing similar basement f oating accidents in future.

basement f oating, damage, anti-f oating, reinforcement repair

2016-01-08）

蘭嵐，上海建耘建設(shè)工程檢測(cè)有限公司工程師。