某單建式人防地下室抗浮失效加固方案淺析

方 昉（安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230001）

某單建式人防地下室抗浮失效加固方案淺析

方 昉（安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230001）

以某單建式人防地下室抗浮失效實(shí)例為研究對(duì)象，從抗浮失效原因、抗浮失效后的結(jié)構(gòu)損傷情況、結(jié)構(gòu)損傷分析等方面，提出具體的加固方案，以期達(dá)到加固后能滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范及原設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)安全要求。

人防地下室；抗浮失效；加固方案

0 前 言

安徽省合肥市地處于中國(guó)南北方的過(guò)渡之處，氣候上的南北過(guò)渡特征十分明顯，夏季普遍水源充足，為豐水期。目前規(guī)劃開(kāi)發(fā)的住宅小區(qū)，為滿(mǎn)足停車(chē)及人防規(guī)劃要求，大部分均配套有大面積的地下室；設(shè)計(jì)單位根據(jù)現(xiàn)行的國(guó)家規(guī)范要求對(duì)地下室進(jìn)行整體抗浮穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，一般注明地下工程施工時(shí)，地下水位應(yīng)降至工程底部最低高程500mm以下，并需在地下室頂板覆土完成后確保配重完全有效后方可停止降水。有些施工單位抱有僥幸心理，未重視施工過(guò)程中的降水及排水措施，一旦遇到多日連續(xù)降雨，地下水排水不暢，水位上升很快，造成正在施工中的地下室上浮，帶來(lái)不同程度的結(jié)構(gòu)損傷嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)安全。針對(duì)以上情況，本文結(jié)合具體工程實(shí)例，對(duì)由于結(jié)構(gòu)抗浮失效造成的結(jié)構(gòu)損傷進(jìn)行加固處理方案的探討。

1 工程概況

本工程為單層單建式平戰(zhàn)兩用人防工程，地下室建筑面積10883m2，本工程平時(shí)功能為大型小汽車(chē)停車(chē)庫(kù)，戰(zhàn)時(shí)功能為甲類(lèi)六級(jí)二等人員掩蔽部；結(jié)構(gòu)形式為現(xiàn)澆式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，人防抗力等級(jí)甲類(lèi)核六級(jí)、常六級(jí)，防化等級(jí)為丙級(jí)，地震烈度7度，建筑場(chǎng)地為Ⅱ類(lèi)，抗震等級(jí)三級(jí)，層高 3.8m，頂板覆土厚度為 1m，地下抗浮設(shè)防水位為室外地坪下1.0m；地下室框架柱截面尺寸為 550×550，頂板厚度為 300mm，頂板梁截面尺寸為 400×1000及 450 ×1000，外墻厚為 300mm；基礎(chǔ)為梁板式筏基，底板厚度為350mm，基礎(chǔ)梁截面尺寸為400×1000；地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度均為C35。

由于施工后期放松了場(chǎng)地的降水及排水措施，地下室主體結(jié)構(gòu)完工后，（1～8）/（A～G）軸區(qū)域地下室頂板覆土未施工，恰好遇上了連續(xù)多日強(qiáng)降雨，造成（1～8）/（A～G）軸區(qū)域結(jié)構(gòu)整體上浮并發(fā)現(xiàn)了大批結(jié)構(gòu)構(gòu)件開(kāi)裂，隨后施工單位緊急采取了降水及排水措施，并委托了有關(guān)檢測(cè)部門(mén)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫進(jìn)行檢測(cè)裂縫分布及特點(diǎn)。

2 現(xiàn)場(chǎng)裂縫檢測(cè)情況

2.1 梁裂縫

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，被測(cè)區(qū)域大部分梁上有裂縫，裂縫形式主要有兩種：一種為梁側(cè)斜裂縫，大部分裂縫在梁兩側(cè)對(duì)稱(chēng)分布且于梁底相連；另一種為梁側(cè)跨中部位豎向直裂縫，部分梁端混凝土破碎，用測(cè)寬儀測(cè)得裂縫最大寬度為 6.20mm，典型梁裂縫分布均為梁中部大量的豎向裂縫，兩端大量斜向裂縫。

2.2 柱裂縫

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，被測(cè)區(qū)域大部分柱上有裂縫，柱裂縫主要位于柱的兩端，大多在柱的一個(gè)側(cè)面呈水平裂縫并向相鄰兩個(gè)側(cè)面斜向展開(kāi)，用測(cè)寬儀測(cè)得裂縫最大寬度為 4.26mm，典型柱裂縫分布均為柱底大量水平環(huán)向裂縫，梁柱交接梁下口柱頂大量水平環(huán)向裂縫。

2.3 外墻裂縫

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，被測(cè)區(qū)域外墻板上裂縫主要為水平直裂縫，室內(nèi)墻上裂縫主要為斜裂縫，用測(cè)寬儀測(cè)得裂縫最大寬度為 4.26mm，典型墻體裂縫均為大量的水平裂縫。

2.4 頂板裂縫

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，頂板裂縫部分與梁、柱上裂縫相連，呈水平裂縫或斜向裂縫，用測(cè)寬儀測(cè)得裂縫最大寬度為 2.28mm，典型頂板裂縫均為多條斜向貫穿裂縫。

2.5 底板裂縫

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)筏板面上澆筑有一層100mm混凝土找平層未鑿除，所測(cè)底板裂縫均為找平層上裂縫，底板裂縫大多位于被測(cè)區(qū)域的角部，呈斜向裂縫。用測(cè)寬儀測(cè)得裂縫最大寬度為 4.32mm，典型底板裂縫均為多條斜向貫穿裂縫。

3 地基加固（見(jiàn)圖1）

由于地下室上浮后采取了降水及排水措施，基礎(chǔ)下部分持力層土隨水流失，造成基礎(chǔ)下存在無(wú)持力層的空隙，本工程采取注漿加固法對(duì)地基進(jìn)行處理，具體要求如下。

①注漿的漿液材料為水泥+水玻璃雙液水泥漿，水泥采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.6；水玻璃摻量為水泥用量的2%。

②施工場(chǎng)地預(yù)先平整清理后，在底板上鉆直徑為80的注漿孔，板跨內(nèi)按2m×2m局部1m×1m布置注漿孔。

③注漿孔深度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定，并保證進(jìn)入地下室底板下土層不小于0.5m。

④本工程注漿加固為壓密注漿，注漿壓力為0.8MPa。

⑤本工程為對(duì)既有建筑地基進(jìn)行的注漿加固，應(yīng)對(duì)既有建筑及其相鄰建筑、地下管線和地面的沉降、傾斜、位移和裂縫進(jìn)行監(jiān)測(cè)；并應(yīng)采用孔間隔注漿和縮短漿液凝固時(shí)間等措施，減少既有建筑基礎(chǔ)因注漿而產(chǎn)生的附加沉降。

⑥注漿檢驗(yàn)時(shí)間應(yīng)在注漿結(jié)束 28d后進(jìn)行，注漿檢驗(yàn)點(diǎn)可為注漿孔數(shù)的2%～5%，當(dāng)檢驗(yàn)點(diǎn)合格率不大于80%時(shí)，應(yīng)對(duì)不合格的注漿區(qū)實(shí)施復(fù)注漿。

⑦注漿施工完后，注漿孔采用C40填充用膨脹混凝土塞實(shí)，板面后采用水泥基滲透結(jié)晶防水涂料滿(mǎn)刷2mm厚。

圖1 地基注漿加固詳圖

4 基礎(chǔ)底板加固

基礎(chǔ)底板裂縫分布較多，且裂縫寬度較大，嚴(yán)重影響底板承載力，采取底板裂縫灌注環(huán)氧樹(shù)脂并在板面增設(shè)后澆混凝土疊合層處理，具體要求如下。

①對(duì)底板裂縫按以下步驟進(jìn)行環(huán)氧樹(shù)脂灌注：用鋼絲刷或毛刷等工具清除裂縫表面的灰塵、白灰、浮渣及松散層等污物，然后用毛刷蘸清洗劑等溶液反復(fù)把沿裂縫兩側(cè)20～30mm處擦洗干凈并保持干燥；在裂縫較寬處、端部以及裂縫貫穿處埋設(shè)灌漿嘴；埋設(shè)灌漿嘴時(shí)，先在灌漿嘴的底盤(pán)上抹一層厚約1mm的環(huán)氧膠泥，將灌漿嘴的進(jìn)漿孔騎縫粘貼在預(yù)定的位置上；灌漿嘴之間的裂縫采用環(huán)氧膠泥進(jìn)行封閉；在灌漿嘴及封閉膠泥達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，進(jìn)行灌注低粘度環(huán)氧樹(shù)脂。低粘度環(huán)氧樹(shù)脂分甲、乙兩組份，分別按配比進(jìn)行稱(chēng)量，攪拌均勻后，用灌注器定量吸入已攪拌均勻的環(huán)氧樹(shù)脂，把灌注器裝在已埋設(shè)好的灌漿嘴底座上，對(duì)裂縫進(jìn)行灌注環(huán)氧樹(shù)脂。

②在地下室底板面增設(shè)100mm厚后澆混凝土疊合層，疊合層內(nèi)配置單層雙向縱筋，縱筋化學(xué)植筋錨入外墻中250mm；底板區(qū)格內(nèi)設(shè)置直徑6@1000*1000的拉結(jié)筋，沿梁跨度設(shè)置 6@600的拉結(jié)筋，拉結(jié)筋化學(xué)植筋錨入基礎(chǔ)底板梁10d。

5 框架柱加固

地下室上浮后造成相鄰跨框架柱豎向相對(duì)位移，引起的附加應(yīng)力造成了框架柱出現(xiàn)大量的水平向裂縫，裂縫寬度均較大，嚴(yán)重影響框架柱的承載力，采取柱裂縫灌注環(huán)氧樹(shù)脂并加大截面處理，具體要求如下。

①柱裂縫部位清理干凈后灌注環(huán)氧樹(shù)脂，具體步驟同底板裂縫灌注。

②柱加大截面部分新增的縱向鋼筋下端化學(xué)植筋錨入基礎(chǔ)梁中25d，上端穿過(guò)樓板在頂板面處封頂錨固。

③節(jié)點(diǎn)部分即梁柱交接區(qū)段，為減少箍筋穿梁鉆孔的工作量和對(duì)原結(jié)構(gòu)的損傷，箍筋按 nAsvfyv/s等效換算為直徑和間距較大的等代筋，等代筋間距調(diào)整為200。

④柱新增混凝土層厚度為 100mm，強(qiáng)度等級(jí)比原柱提高一級(jí)為C40。

6 地下室外墻加固（見(jiàn)圖2）

地下室上浮后造成外墻豎向相對(duì)位移，引起的附加應(yīng)力造成了外墻面出現(xiàn)大量的水平向裂縫，裂縫寬度均較大，嚴(yán)重影響外墻的承載力及防水，采取外墻裂縫灌注環(huán)氧樹(shù)脂并內(nèi)側(cè)單側(cè)加大截面處理，具體要求如下。

①外墻面裂縫部位清理干凈后灌注環(huán)氧樹(shù)脂，具體步驟同底板裂縫灌注。

②外墻加大截面部分新增的豎向鋼筋下端化學(xué)植筋錨入基礎(chǔ)底板中 300mm，上端化學(xué)植筋錨入地下室頂板中 300mm；新增水平鋼筋兩端化學(xué)植筋錨入相鄰框架柱中300mm；豎向筋在里，水平筋在外。

③新增鋼筋網(wǎng)與原墻面采用直徑 8@600拉結(jié)筋可靠連接，拉結(jié)筋采用梅花形布置。

④外墻新增混凝土層厚度為 100mm，強(qiáng)度等級(jí)比原外墻提高一級(jí)為C40。

圖2 地下室外墻加固詳圖

7 地下室頂梁加固（詳圖3）

地下室上浮后造成地下室頂梁兩端產(chǎn)生相對(duì)位移，引起的附加應(yīng)力造成了地下室頂梁出現(xiàn)大量的豎向及斜向裂縫，裂縫寬度均較大，嚴(yán)重影響地下室頂梁的承載力，根據(jù)檢測(cè)報(bào)告中裂縫分布及形態(tài)，分析其對(duì)結(jié)構(gòu)承載力的影響程度，分別采用加大截面法及粘貼碳纖維布法加固，具體要求如下。

①地下室頂梁裂縫部位清理干凈后灌注環(huán)氧樹(shù)脂，具體步驟同底板裂縫灌注。

②對(duì)于裂縫分布較多，且端頭斜裂縫寬度較大的地下室頂梁，采取加大截面法加固，具體步驟如下：由于地下室層高設(shè)計(jì)的很經(jīng)濟(jì)，梁加高影響地下室使用凈空，本工程采取梁兩側(cè)加寬加固，加寬尺寸依據(jù)連接的框架柱尺寸確定；新增梁縱筋化學(xué)植筋錨入框架柱中 250mm，框架柱加大截面部分作為梁縱筋的補(bǔ)充錨固；原梁底面及頂面鋼筋保護(hù)層鑿除，新增封閉箍筋安裝完后采用高強(qiáng)砂漿分層壓實(shí)抹平恢復(fù)保護(hù)層；沿梁跨度在梁中部布置直徑20@600的對(duì)穿連接筋；樓板面梁加寬部分開(kāi)槽澆筑混凝土，混凝土強(qiáng)度等級(jí)比原地下室頂梁提高一級(jí)為C40。

③對(duì)于僅梁跨中部分豎直裂縫，采取粘貼碳纖維布法加固，具體步驟如下：本工程采用單位面積質(zhì)量為300g/m2的碳纖維布；清除梁表面的粉刷層至混凝土結(jié)構(gòu)層，將混凝土表面打磨平整，除去表面浮漿油污等雜質(zhì)，碳纖維布箍轉(zhuǎn)角處按要求磨成圓角；對(duì)混凝土表面凹陷部位用找平材料填補(bǔ)平整后涂刷底層樹(shù)脂；粘貼碳纖維布，采用專(zhuān)用的滾筒順纖維方向滾壓，使浸漬樹(shù)脂浸透纖維；多層粘貼時(shí)應(yīng)重復(fù)上述步驟，并宜在纖維表面的浸漬樹(shù)脂指觸干燥后盡快進(jìn)行下一層粘貼；碳布粘貼完畢后，應(yīng)在最后一層碳布表面涂抹浸漬樹(shù)脂；碳纖維布表面抹厚15mm的1∶2水泥砂漿保護(hù)層；梁側(cè)面碳纖維布箍的外部粘貼鋼板壓條加強(qiáng)錨固，由于梁高大于 600mm，應(yīng)在梁的腰部增設(shè)一道鋼板壓條。

圖3 地下室頂梁加固詳圖

8 地下室頂板加固

地下室上浮后造成地下室頂板裂縫分布較多，影響地下室頂板承載力，采取地下室頂板裂縫灌注環(huán)氧樹(shù)脂并在板底板面粘貼碳纖維布處理，裂縫灌注及粘貼碳纖維布做法同上。

9 結(jié) 語(yǔ)

由以上工程實(shí)例，對(duì)由于結(jié)構(gòu)抗浮失效造成的結(jié)構(gòu)損傷，通過(guò)分析及加固對(duì)策，分構(gòu)件進(jìn)行了加固處理方案的探討，做到了加固后能滿(mǎn)足原設(shè)計(jì)的要求，并對(duì)原設(shè)計(jì)的使用功能影響甚微。

［1］GB50367-2013，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］13G311-1，混凝土結(jié)構(gòu)加固構(gòu)造［S］.

TU746.3

B

1007-7359（2016）02-0081-04

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.02.029

方昉（1982-），男，安徽廬江人，畢業(yè)于安徽建筑大學(xué)，學(xué)士，工程師。