地下室上浮分析與處理措施

萬東東

摘要：引起地下室上浮的原因是地下水浮力大于建筑物當時的上部荷重，造成這種情況可能是設(shè)計上的疏失，也可能是施工的大意，本文分析了地下室上浮的主要原因，并探討了應急處理措施。

關(guān)鍵詞：地下室上浮分析處理

0 引言

近年來地下室上浮，特別是大面積地下室的不均勻上浮，造成結(jié)構(gòu)嚴重受損的事故時有發(fā)生，給國家和人民造成了巨大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。引起地下室上浮的原因是地下水浮力大于建筑物當時的上部荷重，造成這種情況可能是設(shè)計上的疏失，也可能是施工的大意。因此，對于地下室上浮事故應仔細分析其原因，并針對性采取相應的應急處理措施與技術(shù)處理措施，以最大程度減小其對結(jié)構(gòu)造成的不利影響。

1 地下室上浮事故的工程實例分析

某工程為人工挖孔樁和箱形地下室基礎(chǔ)，地下室埋深14.00m，長150.00m，寬71.50m(局部99.85m)；上部建筑為框剪結(jié)構(gòu)，包括五層裙樓和雙塔樓(A區(qū)主塔樓39層，D區(qū)塔樓24層)；E區(qū)部位只有地下室，沒有裙樓。工程完工后進行系統(tǒng)沉降觀測時，發(fā)現(xiàn)-0.05m板上浮，最大點達149mm，位于E區(qū)；此時在E，C區(qū)段一些近柱邊的框架梁端出現(xiàn)上寬下窄的貫穿性結(jié)構(gòu)裂縫。通過分析，認為地下室上浮工程事故的主要原因有：

1.1 設(shè)計抗浮力取值小于工程場地實際。本工程設(shè)計對地下水位高度估計不足，對基礎(chǔ)局部抗浮未考慮及未提出施工控制要求，是本工程地下室在施工階段上浮的主要原因。事后經(jīng)實測地下水最大水頭大于12.00m，并經(jīng)復核地下室底板水壓達138.5kN/m2；而上浮波及的E區(qū)和C區(qū)段地下室單樁基礎(chǔ)直徑為1000~1200mm，長度為12~20m，布樁間距為9000mm×9000mm的人工挖孔鋼筋混凝土樁基，不可能承受差距極大的抗拔力(原設(shè)計為承受建筑物上部豎向下傳荷載)。

1.2 設(shè)計未考慮基礎(chǔ)地下室結(jié)構(gòu)局部抗浮受力差異。上部建筑高低懸殊，甚至同體地下室局部區(qū)段無上部建筑，造成上部建筑結(jié)構(gòu)豎向荷載重心與地下室底板平面形心不重合，基底作用力(地基反力，包括浮力)對地下室底板的荷載分布不均。地下室上浮差值最大達138mm，地下室局部結(jié)構(gòu)強度不足以抗拒，導致混凝土梁板開裂；在上浮最大區(qū)段正是位于無裙樓部位，裂縫情況也最嚴重。

1.3 施工組織抗浮防范意識不強。工程施工在地下室回填后即停止了降水，地下水位恢復，又因其他原因暫時停止施工，并未作沉降觀測。以致發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，仍未覺察是地下室上浮所致。滯后近2個月才認識到事故原因，未能在第一時間內(nèi)采取有效措施，加劇了本工程地下室和裙樓數(shù)層混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫發(fā)展程度，增加了結(jié)構(gòu)裂縫補強的工程量。

2 地下室上浮事故的應急處理措施

發(fā)生地下室上浮事故，首先應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，其次應分析地下室上浮是否造成建筑結(jié)構(gòu)的破壞，破壞的程度是否可以修復，根據(jù)大部分上浮案例的分析結(jié)果證明，由于地下室上浮是一種趨勢發(fā)展，上浮變形較緩慢，上浮對結(jié)構(gòu)的破壞大部分是可修復的。在結(jié)構(gòu)仍可使用的前提下，就要想辦法使上浮的地下室壓回原位，最直接的方法是迅速增加結(jié)構(gòu)物的重量。若此方法失敗，則須設(shè)法消除作用于底板水浮力，或者進一步清除底板下方的淤泥及側(cè)壁的土壤常用的處理方式不外乎加載、抽水、解壓或洗砂等數(shù)種。處理方式可視現(xiàn)場實際狀況，單獨使用或數(shù)種并用皆可，其處理原則是要使上浮的建筑物適度下沉，以利后續(xù)上部結(jié)構(gòu)的施工。因地下室常因卡在土中和受底板下方淤積的泥砂影響，上浮的建筑物很難使其回沉至原始高程，經(jīng)現(xiàn)場處理后殘留的上浮量可能須變更建筑設(shè)計或依賴后續(xù)施工進行修正，而底板下方的空隙則以灌注水泥沙漿的方式補實，幾種常用處理措施如下。

2.1 加載 加載即是設(shè)法快速增加地下室的重量，以克服水浮力及地下室側(cè)墻與土壤間的摩擦力，使卡在土層中的地下室可沉回原位。簡單的加載方式可于一樓樓板上堆置重物，包括鋼筋或尚未運離現(xiàn)場之支撐、鋼板樁等有份量的物品，主要放置于翹起的角落，但要注意核算樓板的承載能力。另一種快速加載的方法則是直接往地下室灌水，利用水重加壓。但加載并不保證能達到所須的效果，增加的載重或許能克服水浮力及側(cè)墻與土壤間的摩擦力，但淤積于底板與基地土之間的泥砂則阻止地下室下沉。繼續(xù)增加載重只會使淤積的泥砂更緊密，進一步的下沉則難以發(fā)生。

2.2 抽水 地下室上浮乃因地下水位過高所引起，因此可于現(xiàn)場重新啟動原有的抽水井或另行打設(shè)抽水井以降低水壓。但因地下室上浮后?？ㄔ诘貙又校瑑H將地下水位降低并不足以令地下室下沉，須配合加載或洗砂等措施始能見效。但抽水的確是處理地下室上浮的基本動作，消滅上浮的動力后其他配套動作方可達到事半功倍的效果。

2.3 解壓 某些上浮的案例因地層特性或場地限制以致無法抽水，此時蓄積于基礎(chǔ)底板下方的地下水壓可藉解壓孔消除。所謂解壓孔即是于地下室底板以鉆機或破碎機鑿孔，底板下方的地下水即可由此宣泄。某些運氣較好的案例上浮的地下室在底板解壓后即回沉至可接受的程度，否則仍須采用加載或洗砂等配套措施。此外若上浮的地下室外側(cè)有足夠使用之空地，可考慮將周邊土塌方部份挖除，如此可自行解除作用于地下室側(cè)墻的摩擦力，使地下室較易于下沉。

2.4 洗砂 若抽水、解壓及加載等較簡單的補救措施無法達到預期的效果，則可考慮進行洗砂作業(yè)。洗砂的方法有二，一是利用高壓水擾動地下室側(cè)墻邊的土壤，以降低其摩擦阻力。但擾動后的土，可能順勢流入底板下方，造成底板下方淤泥沉積眾多，反而不利后續(xù)作業(yè)，采用側(cè)壁洗砂須加倍謹慎。洗砂的另一方法則是利用高壓水經(jīng)由洗砂孔沖散并洗出基礎(chǔ)底板下方淤積之泥砂，使地下室得以順利下沉。洗砂作業(yè)前須先評估底板下方泥砂淤積的范圍，并于該范圍內(nèi)選取數(shù)個或十數(shù)個適當位置，鑿穿基礎(chǔ)底板作為洗砂孔。洗砂作業(yè)另須使用污水馬達抽除洗出的泥水，其配置方式是在基礎(chǔ)底板鑿出開孔，或利用已鑿出之洗砂孔，放入污水馬達抽除以高壓水由側(cè)壁或底板下方洗出的泥砂、洗砂作業(yè)須有耐心，持續(xù)作業(yè)可觀察到地下室穩(wěn)定而緩慢的下沉。

3 地下室上浮事故的技術(shù)處理措施

地下室發(fā)生上浮后，應采取有效應急措施盡快控制地下室的上浮趨勢并使地下室基本恢復到原設(shè)計標高。但地下水不可能持續(xù)采用人工降低，臨時壓重也需拆除。因此，當經(jīng)驗算，建筑物的荷重不足于抵抗地下室所受的浮力或地下室局部受力單元的垂直荷重不足于抵抗浮力時，就必須采取抗浮技術(shù)措施?？垢犊赡苁墙ㄖこ炭垢≡O(shè)計應用最廣的技術(shù)措施。應該說所有的工程樁，只要樁身抗拉強度足夠大，均可以作為抗浮樁。有擴大頭的樁，因樁頭與土體產(chǎn)生剪切作用，抗拔力較大；大部分的樁是因樁身與土體之間的相互變形趨勢形成的摩擦力而起到抗拔作用，抗拔力較小。地下室底板所受浮力基本是均勻分布的，而上部荷重的傳遞是通過柱子或墻集中受力，浮力和上部荷重的平衡是通過地下室底板的板和梁來傳遞，因底板和梁的剛度相對較小，因此抗浮樁的設(shè)計要求分布比較密，受力比較均勻，單樁抗拔力并不需要很大。小口徑的錨桿樁因其施工工藝簡單，造價低，質(zhì)量可靠，抗拔能力強，在抗拔設(shè)計中得到較廣泛的應用。

參考文獻：

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