地下室上浮事故實(shí)例分析與處理

易 鵬

（廣東 湛江 524000）

建筑工程地下室結(jié)構(gòu)自重和上覆土不足以抵消地下水浮力，可通過加設(shè)垂直抗浮錨桿的做法來免除地下水浮力造成的不安全影響，從而確保了地下室結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。應(yīng)用此種做法多出現(xiàn)于沿海城市，處理地下水浮力問題多采用垂直抗浮錨桿的做法，取得效果良好。垂直抗浮錨桿施工便捷且成本低廉，因而應(yīng)用較為廣泛。

1 工程概況

湛江某大廈工程項(xiàng)目占地面積為17100平方米，規(guī)劃設(shè)計(jì)為綜合性酒樓，包括56層塔樓、3層地下空間結(jié)構(gòu)和7層商業(yè)裙樓，選用樁基礎(chǔ)形式，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)開挖深度為10米，施工現(xiàn)場周邊主要包括各類商業(yè)建筑、住宅建筑和城市交通要道等。施工場地地質(zhì)依次分為7個(gè)地質(zhì)巖層，即素土層、粉砂層、粗砂層、粉質(zhì)粘土層、、中砂層、波層狀粘土層和粉質(zhì)粘土層。樁基礎(chǔ)采A類PHCФ400*95mm/高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁。地下室底板采用C30S8防水混凝土，地下室剪力墻采用C35S8防水混凝土。所有建筑物的結(jié)構(gòu)形式均為框架結(jié)構(gòu)，而地下基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式則為天然基礎(chǔ)加設(shè)抗拔錨桿。本項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)的地形較為平坦，項(xiàng)目所處地區(qū)為南亞熱帶，常年降雨量較大，地下水位高，與湛江水系相通。在地下室結(jié)構(gòu)成型、部分建筑主體結(jié)構(gòu)將近封頂且地下室頂板覆土未完工，受連續(xù)降雨天氣影響，地下室結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了不同程度的上浮問題。其中，有上部框架結(jié)構(gòu)的地下室未出現(xiàn)整體上浮，而未有上部框架結(jié)構(gòu)的地下室出現(xiàn)了整體上浮問題，地下室部分底板構(gòu)件、柱構(gòu)件、梁構(gòu)件和部分頂板構(gòu)件出現(xiàn)了不同程度的開裂。從地下室車庫的橫斷面看，受到地下室整體上浮問題的影響，地下車庫的側(cè)面墻也出現(xiàn)了不同程度的開裂。

2 地下室上浮事故分析與處理

2.1 事故原因分析

（1）地質(zhì)情況。根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)的地質(zhì)勘察報(bào)告來看，本項(xiàng)目±0.000標(biāo)高為黃標(biāo)4.39米，地下室結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)底板的設(shè)計(jì)標(biāo)高為-6.6米，處于砂質(zhì)粘土結(jié)構(gòu)層，屬于中粗粒黑云花崗巖殘積土，積土厚度為8.0米～18.4米，其持力層分布較為穩(wěn)定，擁有0.81孔隙率和2.4MPa壓縮模量，其土體凝聚力為29.5kPa，內(nèi)摩擦角度為28.4°，且未有振動(dòng)液化土存在，屬弱透水層，承載標(biāo)準(zhǔn)值可達(dá)到210kPa，最高地下水位為1.8米。根據(jù)現(xiàn)場驗(yàn)槽結(jié)果來看，地下室所處底層土質(zhì)的情況和地質(zhì)勘察報(bào)告對持力層情況描述基本一致，地基開挖施工正值湛江地區(qū)雨季，地下水極為豐富，地下水位幾乎達(dá)到了地質(zhì)勘察報(bào)告中給出的最高地下水位。

（2）抗浮力設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目在施工圖設(shè)計(jì)中對抗浮力設(shè)計(jì)主要采取了三個(gè)方面的措施，即地下室基坑內(nèi)分層回填1.35米厚的石粉屑并夯實(shí)、地下室底板外挑0.4米且肋形反梁挑頭至邊和地下室側(cè)面墻0.5米范圍以內(nèi)采取2:8石灰土分層回填。按照地質(zhì)勘察報(bào)告所描述的地下水位情況，本項(xiàng)目地下室最大浮力為：

總浮力：

地下室結(jié)構(gòu)自重：

地下室回填土方重：

總抗浮力：

抗浮系數(shù)：

（滿足規(guī)范的基本要求）。

（3）施工過程。

地下室在完成施工后于正常狀態(tài)下抗浮力是充足的，但是在地下室基礎(chǔ)底板施工正處雨季，降水量大，地下室基坑內(nèi)排水系統(tǒng)不完善，且未采取其他適當(dāng)?shù)目垢×κ侄?，在地下水位升至最高位置就?huì)造成總抗浮力不足的問題，由此引起地下水上浮。而停止降水期間，地下水位相對較低，浮力小，上浮力要克服底板自重和底板與地下室基地的粘著力，上浮過程較為緩慢。在這一過程中，地下水位隨地下水于土體滲透而自然下沉，與此同時(shí)，底板基面殘存泥沙量較少，復(fù)位阻力小，因此難以快速復(fù)原。隨著基坑周邊土的不斷回填，地下水位重新上升，浮力逐步增大，且地下室底板與基底粘著力在前期已遭破壞，因此這一階段地下室底板的上浮速度明顯加快，上浮至一定高度，基坑周邊的回填土發(fā)生坍塌，地表水和地下水形成徑流，大量的泥沙倒入基底面，于地下室底板和基地之間形成泥沙質(zhì)墊層，同時(shí)地表水徑流導(dǎo)致泥沙質(zhì)墊層兩端薄厚不一，底板中部呈懸空狀態(tài)。地下室基坑水位繼續(xù)攀升，浮力繼續(xù)增大，當(dāng)浮力增加到可以克服地下室結(jié)構(gòu)自重、地下室底板與基底粘著力和地下室底板與側(cè)壁少量回填土的摩擦力時(shí)，整個(gè)地下室結(jié)構(gòu)相當(dāng)于上浮的空箱子，此時(shí)地下室受到的總浮力為58552.82kN（此時(shí)地下室內(nèi)未回填土方），此時(shí)抗浮力主要由三部分組成，即：

地下室結(jié)構(gòu)自重：26362.27kN（此時(shí)地下室內(nèi)未回填土方）；

地下室基礎(chǔ)底板外挑部分的覆土重：3116.52kN（施工中本部分覆土未經(jīng)夯實(shí)發(fā)生的折減）；

地下室基坑側(cè)面墻壁的摩擦力：10820.88kN。

伴隨著地下水位的繼續(xù)上升，基坑周邊的回填土方發(fā)生坍塌，側(cè)面墻壁的摩擦力完全失效，此時(shí)的總抗浮力為29478.79kN，抗浮系數(shù)則為：29478.79/58552.83=0.5035≤ 1.05，總浮力大于抗浮力，因而地下室會(huì)發(fā)生上浮事故。

2.2 地下室加固處理（加設(shè)垂直抗浮錨桿）

加設(shè)垂直抗浮錨桿工藝流程如圖1所示。

（1）每個(gè)分段墊層在施工完畢并保證初凝即可進(jìn)行定位放樣，利用全站儀測放各個(gè)工區(qū)抗浮錨桿的孔位，以木樁做標(biāo)記并依次編號，錨桿的孔位偏差可允許控制在50mm以內(nèi)；

圖1 加設(shè)垂直抗浮錨桿工藝流程圖

（2）襯墊木枋保證鉆進(jìn)的平穩(wěn)性，確保整個(gè)打眼成孔過程不受晃動(dòng)影響，采用掉線法精調(diào)鉆桿的垂直度，控制偏差在1%以內(nèi)，鉆頭要對準(zhǔn)錨桿孔位；

（3）打眼成孔直徑為Φ150，各孔位可允許偏差應(yīng)控制于±50mm以內(nèi)，根據(jù)現(xiàn)場施工需要，打眼成孔過程技術(shù)管理人員應(yīng)時(shí)刻注意成孔內(nèi)的返漿變化，即時(shí)調(diào)整工藝以保證打眼成孔順利進(jìn)行，成孔的深度通常要求比設(shè)計(jì)深200mm左右。打眼成孔過程以泥漿循環(huán)護(hù)壁規(guī)避塌孔；

（4）首先以泥漿清孔，然后利用壓力泵注清水洗孔，排除沉渣，直到孔口位置有清水返出且再無大量沉渣即可，特別注意清孔時(shí)間不宜太長，主要考慮長時(shí)間清孔可能會(huì)造成塌孔而影響到灌漿質(zhì)量；

（5）利用塔吊或鉆機(jī)架將錨桿和灌漿管同步吊放入孔，安裝過程中注意錨桿不得受到扭曲、彎折，下錨過程如遇到桿體無法下放至孔底，需將錨桿拔出，然后重新掃孔和下錨；

圖2 錨桿立面大樣圖

（6）注漿加設(shè)垂直抗浮錨桿對地下室作加固處理的最后一道工序。注漿的作用主要體現(xiàn)于填充土層孔隙以形成錨固體，可避免錨桿過度銹蝕，同時(shí)形成錨桿抗拔力。本項(xiàng)目應(yīng)用加設(shè)垂直抗浮錨桿工藝，其注漿主要采用孔底返漿法，注水灰比為0.45和強(qiáng)度等級為42.5R普通硅酸鹽水泥漿，水泥漿應(yīng)保證良好的流動(dòng)性便于泵送。注漿過程利用壓漿泵，以Φ30 PVC膠管做導(dǎo)管，連接壓漿泵和下錨，連接下錨一端在注漿過程中應(yīng)保證與孔底15cm的距離，當(dāng)注漿從孔口溢出即可將注漿導(dǎo)管逐步提出。因漿液凝固時(shí)收縮使?jié){而回落，必須及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)漿。值得注意的是，在注漿完成以后，錨桿頭需做臨時(shí)支撐，錨桿體不得承受外力或移動(dòng)，確保錨桿一直處于孔心位置。如圖2所示，即為成型以后的垂直抗浮錨桿結(jié)構(gòu)大樣。

結(jié)語

綜上所述，加設(shè)垂直抗浮錨桿對地下室作加固處理于上浮事故的防治是有效的，也是合理的。但工藝涉及防水做法十分繁雜，每道防水措施都需嚴(yán)格按照規(guī)范和工藝標(biāo)準(zhǔn)方能達(dá)到預(yù)期效果，在簡化工序流程方面仍待改進(jìn)。這樣一來，可為今后更大范圍的推廣與應(yīng)用創(chuàng)造良好條件。

[1]王子安，關(guān)群.某辦公樓工程地下室上浮事故實(shí)例分析及處理[J].工程與建設(shè)，2009（06）.

[2]應(yīng)高飛.從工程事故談地下室抗浮問題[J].福建建筑，2007（11）.

作者身份證號：440883196910203274