地下室抗浮不足原因分析及處理措施

【摘要】通過(guò)對(duì)地下車庫(kù)抗浮不足的事故工程進(jìn)行調(diào)查，分析了事故產(chǎn)生的原因，并總結(jié)抗浮不足后采取的處理措施，可供類似工程參考。

【關(guān)鍵詞】地下室抗浮不足；原因分析；應(yīng)急措施；加固處理

隨著國(guó)內(nèi)建設(shè)速度的加快，人民物質(zhì)消費(fèi)的提高，機(jī)動(dòng)車的需求量也日益增加。為滿足住宅用戶的停車需求，配套的大規(guī)模地下車庫(kù)興起以此解決地面停車難的問(wèn)題。地下車庫(kù)由于自重較小，因抗浮不足造成的破壞事故時(shí)有發(fā)生。為確保地下建筑的人員及結(jié)構(gòu)安全，應(yīng)足夠重視地下建筑的整體及局部抗浮設(shè)計(jì)。同時(shí)，事故發(fā)生后，地下結(jié)構(gòu)發(fā)生的破壞：底板隆起，地下外墻、柱開(kāi)裂，頂?shù)装宄霈F(xiàn)裂縫等，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和帶來(lái)后期使用的安全隱患。因此，對(duì)事故工程進(jìn)行原因分析及事故后處理也顯得尤為重要。本文通過(guò)對(duì)事故工程的研究，對(duì)事故原因及事后采取的措施進(jìn)行了分析和總結(jié)，為處理實(shí)際問(wèn)題提供一定的參考價(jià)值。

1、抗浮不足原因分析

1） 氣候變化。特別在南方地區(qū)，雨水豐沛，豐水期間，多日連續(xù)暴雨，地下水位驟升，超過(guò)抗浮水位。

2） 地理?xiàng)l件。部分事故工程處于地勢(shì)較低處，場(chǎng)地外側(cè)水源匯集到該工程，地下水排水不暢，水位迅速上升，超過(guò)抗浮水位。場(chǎng)地地下環(huán)境受地下水、土壓力等因素的影響，不僅要考慮本場(chǎng)地的地質(zhì)情況，還要調(diào)查分析場(chǎng)地以外的水文、地質(zhì)條件（河道，地鐵，深基坑等），以防不利因素對(duì)本工程的影響。

3）自重不足。施工時(shí)，在地下室主體結(jié)構(gòu)已完成的情況，頂板及地下外墻周邊卻未及時(shí)回填覆土，以致結(jié)構(gòu)自重不足以抵抗水浮力。

4）施工降排水措施不到位?？紤]經(jīng)濟(jì)、工期等因素，在結(jié)構(gòu)頂板荷載未加載完畢時(shí)，就提前停止降水措施，場(chǎng)地內(nèi)又無(wú)組織排水措施，外墻回填土回填不到位，致使大雨期間大量的地表水通過(guò)回填不密實(shí)處，涌入底板底，形成水浮力，導(dǎo)致車庫(kù)上浮[1]。

5）設(shè)計(jì)不足。地下工程的抗浮設(shè)計(jì)參數(shù)、簡(jiǎn)化計(jì)算及模型模擬是否正確合理，直接關(guān)系到工程的安全可靠，設(shè)計(jì)人員應(yīng)具有相當(dāng)?shù)膶I(yè)水平及責(zé)任感。

2、地下室抗浮應(yīng)急措施

事故發(fā)生后，應(yīng)對(duì)地下室采取及時(shí)的應(yīng)急措施以防止破壞加劇，減少損失。具體有以下幾種：

1）增配重?？梢酝ㄟ^(guò)頂?shù)装甯餐?、增設(shè)底板疊合混凝土層使結(jié)構(gòu)自重及其上作用的荷載增加，能抵抗水對(duì)建筑的浮托力。但要保證頂板荷載的增加量在結(jié)構(gòu)梁柱可承受能力范圍內(nèi)，否則會(huì)給結(jié)構(gòu)造成二次破壞。底板增設(shè)疊合層或者進(jìn)行地面堆載，會(huì)降低車庫(kù)凈高，影響建筑的空間使用功能，需與建筑協(xié)調(diào)。回填順序，建議先進(jìn)行頂板的覆土回填，再回填室內(nèi)填土，避免底板上增加的重量對(duì)柱產(chǎn)生拉力。但考慮車庫(kù)上浮，已造成結(jié)構(gòu)柱破壞嚴(yán)重，內(nèi)力分布改變，馬上進(jìn)行頂板覆土，可能加劇構(gòu)件的破壞，建議對(duì)構(gòu)件加固后，再進(jìn)行頂板覆土的回填。

在場(chǎng)地車庫(kù)存在大量積水情況時(shí)，若無(wú)法降低室外地下水，可利用積水增加結(jié)構(gòu)自重，抵抗一部分浮力。若此時(shí)馬上采取抽取措施，基底所受浮力增加，反而會(huì)加重結(jié)構(gòu)破壞。

2）增設(shè)底板錨桿。錨桿一端連接地下室底板，一端錨固于穩(wěn)定的巖層或土層，通過(guò)錨固體與基礎(chǔ)以下各地層之間的摩阻作用，以抵抗地下水浮力。在水頭壓力較大時(shí)，效果比較穩(wěn)妥，但工程造價(jià)高，施工周期長(zhǎng)，會(huì)切斷部分底板鋼筋，對(duì)原結(jié)構(gòu)的受力有影響。

3）灌漿阻水：將漿液灌入地下車庫(kù)周邊及底部土層的裂隙、孔隙中，形成連續(xù)的阻水帷幕，以降低地下水滲流量及水頭壓力[2]。施工難度大，會(huì)改變了地下周邊水文環(huán)境。

4）排水泄壓：在車庫(kù)周邊開(kāi)挖排水明溝，排水井以及在底板上開(kāi)設(shè)泄壓孔。這些辦法直接有效地降低水頭高度，操作簡(jiǎn)便，效果明顯，但可能會(huì)對(duì)周邊地下水文環(huán)境有影響。注意控制水壓和排水速度，對(duì)整個(gè)地下車庫(kù)的變形進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)并記錄沉降速率及沉降量。

抗浮不足后，場(chǎng)地采取何種措施，應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)，水文地質(zhì)資料，場(chǎng)地條件，施工可行性綜合考慮?，F(xiàn)場(chǎng)及時(shí)有效的措施，能極大地降低結(jié)構(gòu)的破壞程度，為后期的加固處理降低難度。若措施采取不當(dāng)，可能會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成二次破壞。

3、加固處理

為保證工程后期的正常使用提供安全保障，需對(duì)破壞構(gòu)件進(jìn)行裂縫修復(fù)及加固處理。

1）地基加固[3]。地下室上浮后，場(chǎng)地內(nèi)積水滲入底板持力層，降低了土層的抗剪強(qiáng)度和承載力；后期采取的降排水措施，會(huì)使基礎(chǔ)下部分持力層土質(zhì)流失，形成空隙，可采取壓密注漿加固法對(duì)地基進(jìn)行處理。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)場(chǎng)地及相鄰建筑的沉降、裂縫等，注漿后進(jìn)行檢驗(yàn) [3]。

2）底板加固。采取底板裂縫灌注環(huán)氧樹(shù)脂并在板面增設(shè)100～200MM厚混凝土疊合層處理，布置單層雙向鋼筋，縱筋應(yīng)植入混凝土墻內(nèi)。

3）外墻、柱加固。地下室上浮后，上部梁約束墻柱豎向相對(duì)位移，限制了自由變形，外墻、柱產(chǎn)生水平裂縫，嚴(yán)重影響了外墻、柱的承載力。采取裂縫灌注環(huán)氧樹(shù)脂修復(fù)后，外墻可采取加大截面處理，內(nèi)側(cè)澆筑混凝土疊合層，新增豎向鋼筋下端錨入底板中，上端錨入頂板中；新增水平鋼筋錨入相鄰框架柱中；柱可采用加大截面處理、濕式外包鋼加固和外圍澆筑鋼筋混凝土加固[4]；加固中，植筋設(shè)計(jì)及工藝需滿足現(xiàn)行加固規(guī)范要求。

4）頂板梁、板加固。在框架柱產(chǎn)生傾斜的影響下，頂板梁板受水平拉壓作用，形成豎向及斜向裂縫，采取裂縫灌注環(huán)氧樹(shù)脂并在板底板面粘貼碳纖維布處理。此外，梁可采用加大截面法加固。

加固處理施工順序?yàn)椋喉敯辶褐?jié)點(diǎn)加固處理--頂板裂縫處理--上部覆土--底板疊合混凝土層施工—內(nèi)部填充墻裂縫處理。

事故發(fā)生后，加固處理的順序和方案選擇合適，在滿足結(jié)構(gòu)的安全和使用功能的前提下，可以大大減低修復(fù)成本。因抗浮引起的結(jié)構(gòu)變形通過(guò)處理后大部分可以恢復(fù)，但不能完全消除，需要對(duì)破壞結(jié)構(gòu)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)，以保證結(jié)構(gòu)安全。

結(jié)語(yǔ)：

對(duì)地下工程的設(shè)計(jì)及施工提出如下建議，為以后的類似工程提供一定的參考價(jià)值。

1）抗浮水位確定。勘察時(shí)，對(duì)水頭高度應(yīng)慎重考慮，應(yīng)充分考慮到極端天氣對(duì)地下水位的影響[2]。抗浮設(shè)防水位高度偏低時(shí)，工程隱患越大。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮施工期間，車庫(kù)頂部未進(jìn)行覆土的情況，結(jié)構(gòu)自重宜能抵抗抗浮水位。與建設(shè)方溝通，在對(duì)工程造價(jià)影響不顯著的情況下，為主體預(yù)留一定的安全儲(chǔ)備，可極大地避免后期抗浮不足引起的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失。

2）選擇合適的樁基形式。對(duì)（下轉(zhuǎn)138頁(yè)）（上接136頁(yè)）抗拔樁、抗浮錨桿及其他抗浮設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合比較，合理選取。特別是對(duì)于抗拔預(yù)應(yīng)力管樁，應(yīng)考慮失效后的應(yīng)急預(yù)案，建立結(jié)構(gòu)的二級(jí)抗浮防線。

3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，強(qiáng)化強(qiáng)柱弱梁思想，適當(dāng)加大柱截面，避免梁柱線剛度相差太大，在抗浮水位較高的情況下，考慮柱箍筋全長(zhǎng)加密[5]。

4）避免不均勻沉降[4]產(chǎn)生的裂縫，超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量設(shè)置結(jié)構(gòu)縫斷開(kāi)。超長(zhǎng)地下室與主樓，由于剛度、自重差異大，協(xié)調(diào)變形能力也不同，特別是在水力作用時(shí)，基礎(chǔ)底板土質(zhì)部分流失，地下室發(fā)生不均勻沉降較明顯，在塔樓與單層地下室交界處會(huì)產(chǎn)生較多裂縫。

5）施工措施到位。做好建筑物沉降及抗浮監(jiān)控。地下主體結(jié)構(gòu)施工完成后，外墻及頂板覆土及時(shí)回填?；靥钔猎矫軐?shí)，阻水性越好。施工時(shí)，按要求做好降排水措施，避免大雨期間，水位驟升，排水不暢的情況發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

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[4]李進(jìn).南京某高層聯(lián)體地下車庫(kù)滲漏整治及結(jié)構(gòu)加固[J].住宅科技.2008（06）.

[5]孟凡濤.某地下車庫(kù)局部抗浮簡(jiǎn)化計(jì)算分析與加固處理[J].建筑結(jié)構(gòu)，2010（05）.

作者簡(jiǎn)介：

彭海雁（1986-），女，碩士，工程師，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。