某地下車庫上浮事故實例分析原因及加固處理方法

【摘要】本文通過某住宅小區(qū)地下車庫上浮事故的實例，通過總結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)件開裂的破壞形態(tài)，分析事故的原因，提出針對性的加固處理方法，為今后類似的事故分析和處理提供參考

【關(guān)鍵詞】地下室上??；破壞形態(tài)；損壞原因分析；加固方法

近幾年隨著國家經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，城市汽車保有量在迅速的增長，從而使停車難的問題日益突出，開發(fā)商在建設(shè)住宅小區(qū)時，開發(fā)利用地下空間作為地下停車設(shè)施已成為必然趨勢，但是由于施工過程中的突發(fā)事件導致各種因素疊加，地下室工程質(zhì)量事故頻繁出現(xiàn)，隨之帶來的安全問題和經(jīng)濟損失問題愈發(fā)明顯，其中最為常見就是地下室的上浮。本文通過某住宅小區(qū)地下車庫在施工過程中的上浮實例，總結(jié)了結(jié)構(gòu)構(gòu)件開裂的破壞形態(tài)，分析了事故的原因，并對該事故導致的各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞提出了有針對性的加固處理方法。

1、工程概況

該小區(qū)位于上海市松江區(qū)，建筑面積約104762m2，其中地下車庫面積約22985m2，地庫位于10棟13層剪力墻結(jié)構(gòu)住宅與3座設(shè)備用房之間，經(jīng)由連接通道分別與各住宅單體連接。地下車庫結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用樁伐基礎(chǔ)，樁基形式采用Φ400預制PHC管樁，樁主要承受抗拔力，基本是一柱一樁，單樁豎向抗拔承載力設(shè)計值為400kN，地下室底板厚為350mm，地下室頂板厚為200mm；柱距為5～6m不等；框架柱截面為400×600，框架梁截面為300×600。地下車庫頂板覆土厚為1.5m。

地下車庫由于受臺風“莫蘭蒂”外圍東風氣流與北方弱冷空氣共同影響，上海降雨量較大。由于受臺風影響普降暴雨，本項目由于各種原因未能在施工期間及時排水，因此造成了局部覆土未完成的地下室在水壓力作用下造成局部上浮，部分地下室的柱、梁、底板和頂板受損開裂，部分受損情況較為嚴重。

經(jīng)過現(xiàn)場勘查，地下室上浮最大高度為350mm，在地下室底板上開孔泄壓后地下室上浮高度在40分鐘左右回落200mm左右，待地下室覆土基本到位，上浮高度已經(jīng)回落至30mm左右。

地下車庫平面布置圖及剖面圖詳見圖一、圖二。

2、結(jié)構(gòu)破壞形態(tài)

根據(jù)現(xiàn)場檢測情況，地下車庫按柱、梁、板三類構(gòu)件的損壞情況分別羅列如下，并繪制了構(gòu)件損壞平面示意圖，詳見圖三。

2.1柱子破壞形態(tài)

（1）柱底單側(cè)或角上有混凝土壓碎現(xiàn)象。

（2）柱頂單側(cè)或角上有混凝土壓碎現(xiàn)象。

（3）柱頂單側(cè)或沿四周有混凝土水平裂縫。

（4）柱底單側(cè)或沿四周有混凝土水平裂縫。

（5）柱頂梁柱交接處有混凝土斜裂縫。

（6）柱頂梁柱交接處混凝土開裂。

2.2梁破壞形態(tài)

（1）梁端部混凝土開裂。

（2）離梁端1/4跨部位混凝土開裂。

（3）梁跨中混凝土裂縫。

2.3板破壞形態(tài)

（1）頂板底部東西向混凝土裂縫。

（2）底板頂面東西向混凝土裂縫。

綜上所述，地下車庫上浮區(qū)域存在大面積的梁和柱的剪切損壞、頂板開裂，一定范圍存在底板開裂，導致滲水嚴重，并且柱的樁基承臺有跡象表明與樁頂脫離或者錨固鋼筋失效的情況。

3、結(jié)構(gòu)損壞原因分析

按設(shè)計要求，柱網(wǎng)按5.1m×5m考慮，柱下樁的抗拔承載力為15.6kN/m2?？紤]頂板覆土抗浮，地下室頂板及梁恒載標準值為7.5kN/m2，覆土恒載標準值為27kN/m2，地下室框架柱恒載標準值為0.85kN/m2，地下室底板面層恒載標準值為3kN/m2，地下室底板恒載標準值為8.75kN/m2；水浮力標準值為54.5kN/m2；按《地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》5.4.3條，抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)=（15.6+7.5+27+0.85+3+8.75）/54.5>1.05，滿足抗浮要求。不考慮頂板覆土抗浮，抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)=（15.6+7.5+0.85+3+8.75）/51<1.05，不滿足抗浮要求。

從該項目地庫受損位置和受損狀況分析：在純地下室部分上部室外覆土尚未達到設(shè)計要求的區(qū)域，因暴雨后，受損區(qū)域的地下車庫向上浮力大于了抗拔樁承載力及地下室自重，使底板表面受彎、板底受壓產(chǎn)生相對較大的剪應力，當應力超過混凝土的抗拉強度時，就會產(chǎn)生底板跨中的裂縫。由于部分柱產(chǎn)生彎剪變形，使頂板中部與梁交接部位應力相對集中，使部分頂板產(chǎn)生裂縫。另外由于梁剛度明顯大于柱剛度，純地下室部分地下停車庫中間的上浮作用會對柱底部和頂端產(chǎn)生水平推力，并在柱底部和梁端產(chǎn)生剪切裂縫。由于地下室上方已覆土區(qū)域、剪力墻和周邊主樓，尤其主樓對地下室起到了約束作用，故導致地下室上浮狀態(tài)呈無覆土區(qū)域大，而四周小的狀況，因此造成地下室靠近主樓處連接通道處的頂板、梁、底板和柱的損傷較為嚴重。

4、已上浮地下車庫區(qū)域結(jié)構(gòu)加固處理方法

在地下車庫受上浮因素影響源消除后，針對五大類受損情況定制了加固處理方法。

4.1基礎(chǔ)加固方法

在失效的承臺周邊新增加鋼筋混凝土預制方樁作為抗拔樁，底板開孔設(shè)置，并對相應位置底板進行補強使其能夠達到類似樁承臺的傳力作用，具體做法見圖四、圖五。

4.2底板加固方法

需要在地下室底板裂縫部位進行壓密注漿封閉，在泄壓孔部位采用雙液壓密注漿法進行封堵，針對整片上浮區(qū)域，采取地面整澆疊合層，具體做法見圖六。

4.3框架柱加固方法

框架柱按破壞嚴重程度不同，分為III級破壞，分別對應III級加固方式。

（1）I級破壞：為輕度破壞，從整個地下車庫變化過程中裂縫大小不超過0.35mm。

I級加固：采用超細無收縮水泥壓力灌漿等方式將結(jié)構(gòu)裂縫封閉，同時起到將裂縫封閉，防止鋼筋銹蝕。

（2）II級破壞：為中度破壞，柱頂梁柱連接部位或柱底出現(xiàn)混凝土開裂，且裂縫寬度較大，局部鋼筋受損退出工作的破壞。

II級加固：針對局部受損的部位重點加固補強，采用包鋼加固方式。具體做法見圖七。

（3）III級破壞：為完全破壞，柱混凝土嚴重損壞導致鋼筋外露，全截面鋼筋失效的破壞。

III級加固：去除已破壞的鋼筋和混凝土，加固方式為增大截面法。具體做法見圖八。

4.4框架梁柱節(jié)點加固方法

（1）梁柱節(jié)點出現(xiàn)細微裂縫的采用超細無收縮水泥壓力灌漿等方式將結(jié)構(gòu)裂縫封閉。

（2）梁柱節(jié)點出現(xiàn)混凝土開裂，且裂縫寬度較大，柱頂部位采取包鋼加固方式，梁端部位采取粘鋼加固方式。詳見圖九。

4.5框架梁加固方法

梁混凝土嚴重損壞鋼筋外露，全截面鋼筋失效的破壞，加固方式為增大截面法。具體做法見圖十。

4.6頂板加固方法

地下車庫頂板按破壞嚴重程度不同，分為III級破壞，分別對應III級加固方式。

（1）I級破壞：為輕度破壞，從整個地下車庫變化過程中裂縫大小不超過0.35mm。

I級加固：采用超細無收縮水泥壓力灌漿等方式將結(jié)構(gòu)裂縫封閉，同時起到將裂縫封閉，防止鋼筋銹蝕。

（2）II級破壞：為中度破壞，頂板出現(xiàn)混凝土開裂，且裂縫寬度較大，局部鋼筋受損退出工作的破壞。

II級加固：針對開裂的樓板區(qū)格，采用板頂或板底貼碳纖維布的加固方式。具體做法見圖十一、圖十二。

結(jié)語：

因為地下結(jié)構(gòu)尤其大型地下車庫施工周期都比較長，不可避免的碰到雨季，在施工期間，尤其是結(jié)構(gòu)完工，地下結(jié)構(gòu)板頂由于面積大的緣故，上覆土來不及完成，雨水滲入導致地下水位的上升，從而發(fā)生地下室上浮，構(gòu)件開裂的破壞事故。一般在抗浮設(shè)計時，均會考慮覆土對抗浮的影響，所以在施工期間覆土未完成時，做到降水持續(xù)并且保持地表排水通暢是非常重要的，防微杜漸，減少不必要的經(jīng)濟損失。而對因地下室導致的上浮破壞，則應分析其破壞原因、探明破壞部位及損傷程度，有針對性的提出加固方法。

參考文獻：

[1]陳飛銘.地下室上浮破壞及處理措施研究[D].重慶.重慶大學，2004.

[2]陸漢時，黃輝.地下室上浮原因分析及其處理和預防[J].地基基礎(chǔ).2013（8）：723-725.

[3]GB50108-2008地下工程防水技術(shù)規(guī)范[S].中國計劃出版社，2009.

[4]GB50007-2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[5]GB50367-2013混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[6]陳宗平，建筑結(jié)構(gòu)檢測鑒定與加固[M].中國電力出版社，2011.