■ 廖 軍 Liao Jun
上海某小區(qū)共1 0幢住宅樓,帶地下室。其中,地下室為2層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),采用無(wú)梁樓蓋。地下室頂板頂面標(biāo)高為-1.2 5 0 m;基礎(chǔ)底板厚5 0 0 mm,頂面標(biāo)高為-8.9 5 0 m;地下2層樓板厚2 5 0 mm,地下1層樓板厚3 5 0 mm;主要框架柱截面尺寸為5 5 0 mm×5 5 0 mm,柱網(wǎng)尺寸為8.0 m×8.4 m(4樁承臺(tái))、8.0 m×6.8 5 m(3樁承臺(tái))。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,頂板結(jié)構(gòu)完成后,最小覆土厚度為0.8 m,最終最大覆土厚度為1.5 m。
工程抗拔樁采用直徑為4 0 0 mm的P H C管樁,樁長(zhǎng)2 4 m。4樁承臺(tái)處樁頂相對(duì)標(biāo)高為-9.6 5 0 m,其余樁頂相對(duì)標(biāo)高為-9.4 0 0 m,樁尖進(jìn)入 ⑦1-1層粉砂。單樁豎向抗拔承載力設(shè)計(jì)值為7 0 0 k N,抗拔試樁最大荷載值為1 1 2 0 k N。
2011年6月25日,8#樓南側(cè)人防地下車庫(kù)局部出現(xiàn)上浮現(xiàn)象。上浮區(qū)域(圖1)長(zhǎng)5 8.8 m、寬4 0.0 m,面積約2 3 5 2 m2,最大上浮量約為2 7 0 mm(圖2)。地下室上浮后,施工方在地下室底板鉆孔進(jìn)行排水、降水處理,并在上浮區(qū)域進(jìn)行堆土,至2 0 1 1年7月1 1日,地下室最大剩余上浮量約為8 1 mm。根據(jù)調(diào)查,地下室上浮時(shí),地下水位埋深約為3.4 5 m,在基礎(chǔ)底板底面以上約6.0 m。地下車庫(kù)頂板上方覆土很少,有少量建筑垃圾,頂板上方堆載約8 k N/m2。
圖1 地下室上浮區(qū)域示意圖(圖中陰影區(qū))
圖2 上浮量分布圖
經(jīng)檢測(cè),地下室結(jié)構(gòu)主要存在以下?lián)p壞形式:
(1)柱身開(kāi)裂。地下1層柱主要表現(xiàn)為柱端水平裂縫,地下2層柱主要表現(xiàn)為柱端水平裂縫、柱身斜裂縫。柱身裂縫主要在上浮初期出現(xiàn),后經(jīng)上浮區(qū)降水及堆土處理后,大部分裂縫在檢測(cè)時(shí)已閉合(圖3)。
(2)柱端混凝土局部破碎,主要是地下二層柱有柱端混凝土破碎現(xiàn)象(圖4)。
(3)柱帽開(kāi)裂,主要表現(xiàn)為地下2層柱帽水平裂縫及柱帽與樓板連接處斜裂縫(圖5)。
(4)剪力墻開(kāi)裂:地下2層上浮區(qū)域東、西兩側(cè)剪力墻均嚴(yán)重開(kāi)裂,墻面滿布裂縫,且大部分為貫穿性裂縫(圖6)。
(5) 地下1層頂板開(kāi)裂,主要為對(duì)角斜裂縫,且有滲水現(xiàn)象。
圖3 典型柱身裂縫展開(kāi)圖
圖4 柱端混凝土破碎
采用水準(zhǔn)儀,以未上浮區(qū)域內(nèi)的柱底標(biāo)高為基準(zhǔn)點(diǎn),測(cè)量地下1層、2層上浮區(qū)域柱底的相對(duì)高差。結(jié)果表明:上浮區(qū)域地下1層柱相對(duì)該柱的高差在-3 6.2~4 9.4 mm之間,上浮區(qū)域地下2層柱相對(duì)高差在-6.6~8 0.8 mm之間,可知檢測(cè)時(shí)最大剩余上拱量為8 0.8 mm。
采用回彈法,對(duì)地下室柱、墻混凝土強(qiáng)度進(jìn)行了檢測(cè),結(jié)果表明:上浮區(qū)域地下1層、地下2層所抽檢的柱混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C 4 0;地下2層剪力墻抽檢區(qū)域混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C 4 0。
采用局部鑿開(kāi)并進(jìn)行取芯的方法,檢測(cè)工程抗拔樁的樁頭及其與基礎(chǔ)底板的連接情況。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件,選擇4處上浮較大部位進(jìn)行鑿開(kāi)檢測(cè),并根據(jù)鑿開(kāi)后的樁頭直角錨筋位置確定樁芯部位,然后在樁芯部位取芯,檢查樁頭混凝土填芯情況。原設(shè)計(jì)樁頭與底板連接方法見(jiàn)圖7。
通過(guò)4根樁的開(kāi)鑿檢測(cè)發(fā)現(xiàn):其中一處樁內(nèi)填芯基本完好,兩處樁內(nèi)無(wú)填芯和鋼筋籠,樁頭錨筋與樁端板焊接部位脫開(kāi);一處樁內(nèi)填芯長(zhǎng)度嚴(yán)重不足,樁頭錨筋與樁端板焊接部位脫開(kāi)(圖8)。
3.1.1 樁身承載力設(shè)計(jì)值
(1)由預(yù)應(yīng)力鋼棒決定的樁身抗拉承載力設(shè)計(jì)值:
(2)由裂縫控制要求決定的樁身承載力設(shè)計(jì)值:
圖5 典型柱帽裂縫展開(kāi)圖
圖6 地下2層剪力墻裂縫分布圖(西側(cè)剪力墻西面)
根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果,樁身承載力設(shè)計(jì)值取為5 7 2.3 k N。
3.1.2 由樁側(cè)土決定的樁承載力設(shè)計(jì)值
樁側(cè)阻力抗拔承載力設(shè)計(jì)值:
3.1.3 樁頂與底板連接承載力
樁頭連接承載力主要由樁頭錨入底板鋼筋的承載力決定,即填芯鋼筋籠的鋼筋和端板焊接鋼筋:
故樁頭連接承載力設(shè)計(jì)值為699.3kN。
3.1.4 結(jié)果分析
綜合以上分析結(jié)果,單樁抗拔承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)為5 7 2.3 k N,原單樁承載力設(shè)計(jì)值7 0 0 k N取值偏大,不合理。
根據(jù)調(diào)查,地下室上浮時(shí)地下水埋深約3.4 5 m,即地下水位距基礎(chǔ)底板底面以上6.0 m,以典型3樁承臺(tái)為
計(jì)算單元進(jìn)行計(jì)算。
3.2.1 底板水壓力(浮力)
3.2.2 自重荷載
(1)混凝土板G1=1 5 0 7.0 k N 。
(2)柱G2=5 3.7 k N 。
(3)覆土(8 k N /m2):
綜上,每根樁應(yīng)承受的上拔力為:F拔=(3 9 4 5.6-1 9 9 9.1)/3=6 4 8.8 k N>單樁承載力設(shè)計(jì)值5 7 2.3 k N。
3.2.3 填芯失效情況下,樁頂與底板連接承載力計(jì)算
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果,抗拔樁內(nèi)填芯不足,其在樁頭處的承載力由樁頭錨筋提供(4 φ 1 6,fy=3 0 0 N/mm2),根據(jù)設(shè)計(jì)要求,樁頭錨筋與端板(Q 2 3 5鋼)焊接(E 4 3焊條,
樁頭錨筋承載力:Nsn=fyAs=3 0 0×8 0 4(N)=2 4 1.2 k N
可見(jiàn),樁頭與承臺(tái)的連接不滿足受力要求。
一方面,上海6月份為梅雨季節(jié),降雨引起地下水位不斷增高,造成上浮力不斷增加,而地下室頂上覆荷載尚未達(dá)到設(shè)計(jì)要求,且設(shè)計(jì)所提的單樁承載力設(shè)計(jì)值偏大,局部抗浮驗(yàn)算不滿足要求,致使地下室上浮風(fēng)險(xiǎn)增加;另一方面,上浮區(qū)域抽檢范圍內(nèi),樁內(nèi)填芯長(zhǎng)度的不足或缺失,嚴(yán)重不滿足設(shè)計(jì)要求,則是樁抗浮失效的主要、直接原因。
地下室結(jié)構(gòu)的抗浮設(shè)計(jì)須充分考慮抗浮水位、荷載工況,應(yīng)合理確定樁身抗拔承載力,重視抗拔樁樁頭連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì),嚴(yán)格控制樁頭連接處的施工質(zhì)量。建議根據(jù)檢測(cè)鑒定結(jié)果,對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行有針對(duì)性的加固,并采取有效措施保證地下室的抗浮承載力,確保結(jié)構(gòu)安全。