淺談地下室抗浮設(shè)計(jì)施工中的措施選擇

李鐵山

湖南長(zhǎng)順項(xiàng)目管理有限公司 湖南 長(zhǎng)沙 410000

引言

本人在建筑工程施工、監(jiān)管過(guò)程中，曾遇到因地下室未進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)或抗浮措施選擇不當(dāng)，造成工程缺陷及工程損失。2016-2019年在永州市“兩中心”項(xiàng)目一期項(xiàng)目施工、監(jiān)管、運(yùn)營(yíng)中，感受頗深。該項(xiàng)目由1個(gè)地下室和3個(gè)主樓組成，3個(gè)主樓分別為城建檔案館、城市規(guī)劃展覽館地下室及政務(wù)服務(wù)中心。該地下室為單層框架結(jié)構(gòu)，層高在4.0～5.7米，基礎(chǔ)采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)及混凝土墻下條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)持力層為中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，地基承載力特征值為2000kpa。因地下水位低，未做抗浮設(shè)計(jì)，也未對(duì)地下室進(jìn)行抗浮驗(yàn)算，地下室整體完工后，因2018年國(guó)家政策原因，本項(xiàng)目只完成政務(wù)服務(wù)中心大樓主體工程，城建檔案館、城市規(guī)劃展覽館地上主體工程未施工完成。除政務(wù)服務(wù)中心大樓外地下室轉(zhuǎn)變成單建式建筑物。2018年7月，因遇到暴雨，地下室水位上升，造成地下室柱、梁、板局部收到損傷，存在質(zhì)量安全隱患。給本項(xiàng)目造成經(jīng)濟(jì)損失。后經(jīng)專家檢測(cè)鑒定，再根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際，采取有效的抗浮技術(shù)、地下水進(jìn)行疏導(dǎo)措施，修復(fù)后的地下室已投入使用，完全滿足本項(xiàng)目的使用年限，達(dá)到了原設(shè)計(jì)的使用功能。因今后城市中大型住宅的快速發(fā)展，一層或多層地下室的數(shù)量急劇增加。在建造或使用過(guò)程中，由于各種原因，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)地下室上浮的現(xiàn)象。許多結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)了裂縫和損傷。因此，后期加固浮筒的成本很高。為了減少上浮地下室，將對(duì)浮力設(shè)計(jì)參數(shù)值、浮力設(shè)計(jì)方法和施工階段浮力測(cè)量進(jìn)行分析。希望合理有效的地下浮力和溢油預(yù)防和處理方法可用于其他工程工作。

1 地下室抗浮的基本概念

為驗(yàn)證地下室浮選防護(hù)計(jì)算，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)調(diào)查報(bào)告確定合理的浮選防護(hù)設(shè)計(jì)水位。一般來(lái)說(shuō)，多層建筑原則上是可以滿足的，而低層建筑和純地下部分則不能滿足，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果采取相應(yīng)的措施。抵抗水線是當(dāng)?shù)刂饕且驗(yàn)榉浪逶斐傻拈_裂或變形的重要作用下，水的浮力導(dǎo)致向上移動(dòng)，從而影響使用功能或結(jié)構(gòu)的安全。在這個(gè)階段，可以采取措施提高結(jié)構(gòu)的剛度。常用的方法有壓重法、排水法和錨樁法[1]。

2 淺談地下室抗浮設(shè)計(jì)中的措施選擇

（1）注意防水設(shè)計(jì)水位和抗浮設(shè)計(jì)水位的區(qū)別。水平面主要用于地下室建筑的外部水密性，以及地下室結(jié)構(gòu)外墻和地基基礎(chǔ)混凝土的防水強(qiáng)度的測(cè)定。它主要涉及建筑物和結(jié)構(gòu)的水密設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，而不是整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的水密設(shè)計(jì)。地下室抗浮設(shè)計(jì)中更深層的地下水供水基礎(chǔ)施工，地面以下樓層超過(guò)負(fù)荷，防止施工完成后，水中浮力的建筑設(shè)計(jì)中，使“漂浮”建設(shè)，恢復(fù)抗浮總體設(shè)計(jì)水位的防水。浮選阻力設(shè)計(jì)水位可根據(jù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)。許多設(shè)計(jì)師對(duì)計(jì)算水密時(shí)的水位沒(méi)有明確的概念。其結(jié)果是計(jì)算不符合實(shí)際，不符合規(guī)范的要求，甚至產(chǎn)生了嚴(yán)重的后果，如地下室開裂、滲漏等。因此，根據(jù)工程的實(shí)際情況，應(yīng)確保在地下室或深層地下室存在的情況下，檢查研究報(bào)告是否提供了抗浮選水位，數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確可信。必要時(shí)，施工單位可以委托進(jìn)行抗浮選設(shè)計(jì)水位專題演示[2]。

（2）增加拉力。增加拉力的主要方法是設(shè)置防拔樁或防拔桿，對(duì)建筑物施加外力，防止建筑物上浮。目前設(shè)置抗拔樁是最廣泛應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)的離子解決方案，特別是對(duì)于面積較大的上部結(jié)構(gòu)的公共建筑，因?yàn)樯厦嬗幸粋€(gè)大面積的開孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致基礎(chǔ)底板的一部分不僅面臨下行壓力，也承擔(dān)水浮力大，但壓力控制或浮力控制根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的位置不統(tǒng)一，其抗壓性在拔樁中顯示出優(yōu)越性，不僅具有較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度，還可同時(shí)用于拔樁?？垢÷菟ǖ陌惭b可以使結(jié)構(gòu)整體布局合理，防止裂縫的發(fā)生，防止底板變形。與其他防浮措施相比，該方法具有工期短、成本低、節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)。

（3）抗浮錨桿方案。當(dāng)?shù)叵率抑黧w結(jié)構(gòu)采用的是天然地基，結(jié)構(gòu)自重和結(jié)構(gòu)上的恒載抗浮還相差較大，一味靠增加結(jié)構(gòu)自重或配重抗浮已經(jīng)不經(jīng)濟(jì)時(shí)，采用抗浮錨桿和結(jié)構(gòu)自重和配重一起抗浮是一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的抗浮方案?？垢″^桿有土層錨桿和基巖錨桿。因?yàn)榛鶐r錨桿錨固體與基巖的黏結(jié)力和摩擦力比土層錨桿錨固體與土體的黏結(jié)力和摩擦力大得多，所以，采用基巖錨桿比采用土層錨桿經(jīng)濟(jì)得多。但是不是每個(gè)項(xiàng)目處都有基巖的。南方軟土地基錨桿深度內(nèi)碰到基巖的不多。丘陵處，山邊建造的項(xiàng)目才有可能采用基巖錨桿。土層錨桿雖然沒(méi)有基巖錨桿經(jīng)濟(jì)，但是肯定比采用抗拔樁抗浮方案要經(jīng)濟(jì)的多，一般要相差三倍以上[3]。

（4）抗浮錨桿施工中的質(zhì)量問(wèn)題和措施。①螺栓制造不符合設(shè)計(jì)要求，螺栓材料的直線長(zhǎng)度、彎曲位置、彎曲角度和設(shè)計(jì)方案不符合螺栓截面控制措施。預(yù)防措施：嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案控制螺栓長(zhǎng)度，線性長(zhǎng)度不得小于設(shè)計(jì)螺栓長(zhǎng)度，不合格的螺栓不得投入使用。②焊接螺栓質(zhì)量不合格，焊接渣不干凈，鋼筋垂直，焊接電極質(zhì)量差，容易分離變形。預(yù)防措施：縱向加強(qiáng)錨固，確保成品在吊裝過(guò)程中得到保護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)檢查縱向錨固位置不正確，快速修復(fù)和焊接接頭。③鉆孔渣未及時(shí)清除。預(yù)防措施：及時(shí)清除端孔、礫石孔及周圍其他礫石和垃圾。如果注入孔的問(wèn)題沒(méi)有及時(shí)解決，則必須對(duì)兩個(gè)孔內(nèi)的污泥進(jìn)行清洗。④未及時(shí)糾正錨桿定位錯(cuò)誤或錨桿注入過(guò)程偏差，導(dǎo)致錨桿注入偏移現(xiàn)象。預(yù)防措施：錨桿和錨桿應(yīng)處于中心位置，在注入過(guò)程中應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)錨桿的偏移量，以檢查錨桿是否應(yīng)在中間結(jié)束。糾正任何偏差，并迅速糾正。⑤框架的定位暴露了短肌腱，防水層不允許達(dá)到防水效果。注意事項(xiàng)：錨桿支護(hù)后，錨桿彎曲部分密封[4]。

（5）抗浮錨桿施工的基本工藝流程。在應(yīng)用抗浮錨桿施工工藝進(jìn)行作業(yè)的過(guò)程中，其基本的運(yùn)作流程一般為：①錨桿制作與基本試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的條件要與工程實(shí)際相符，試驗(yàn)荷載要在標(biāo)準(zhǔn)值的0.9倍以下，采用環(huán)形組合，每隔1.5m設(shè)置一段；②錨桿定位放線，依據(jù)相關(guān)儀器以及施工圖紙進(jìn)行抗浮錨桿孔位的測(cè)定，控制其偏差在50mm以下；③鉆機(jī)就位，木枋將鉆機(jī)墊平穩(wěn)，穩(wěn)固鉆孔機(jī)位置；④接鉆桿，鉆頭對(duì)準(zhǔn)所要施工的錨桿孔位；⑤校正孔位，成孔過(guò)程中要注意孔內(nèi)返漿情況，成孔深度在20cm到3cm之間；⑥調(diào)整角度，利用羅盤儀等進(jìn)行鉆桿垂直度的調(diào)整，在成孔過(guò)程中做好數(shù)據(jù)的收集與記錄；⑦打開風(fēng)源鉆孔，若鉆孔過(guò)程中出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，要借助泥漿循環(huán)護(hù)壁成孔；⑧反復(fù)升降鉆桿，通過(guò)調(diào)整，提升桿體位置與標(biāo)準(zhǔn)要求的契合度；⑨清洗（風(fēng)力清渣），直至孔口返水干凈，無(wú)沉積，并要控制清孔時(shí)長(zhǎng)；⑩鉆至設(shè)計(jì)深度；? 錨桿安裝，錨桿體下到孔位后測(cè)量頂部標(biāo)高，保證其整體平整性；? 壓力灌漿，應(yīng)用孔底返漿法進(jìn)行灌漿；? 二次補(bǔ)漿，為方式由于漿液凝固時(shí)收縮而引起的漿面回落，要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)漿；? 養(yǎng)護(hù)，漿體強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求前，錨桿體不得承受外力或移動(dòng)；? 錨桿試驗(yàn)驗(yàn)收，當(dāng)灌漿達(dá)到既定強(qiáng)度后，需要進(jìn)行錨桿驗(yàn)收，隨機(jī)抽檢，保證錨桿的總形變量在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

（6）地下室施工完后使用期間的措施。部分地下室，因原設(shè)計(jì)未考慮地下室抗浮，可以適當(dāng)增設(shè)采取可靠的排水措施，如地下室外圍的地面設(shè)排水溝，同時(shí)采取可靠的措施阻止?jié)B入，并對(duì)水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，超過(guò)時(shí)采取應(yīng)急措施?；蛟诘叵率业装逑虏扇∨潘希鈬O(shè)置降水井，使進(jìn)入地下室地表水及時(shí)排出[5]。

3 結(jié)束語(yǔ)

地下室抗浮問(wèn)題是一個(gè)從勘察階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段都需要引起足夠重視的問(wèn)題。為了減少地下室上浮現(xiàn)象的發(fā)生，首先，需要地勘方應(yīng)提供工程場(chǎng)地的合理的水文參數(shù)，如穩(wěn)定水位、歷史最高水位、抗浮設(shè)計(jì)水位。其次，需要設(shè)計(jì)方根據(jù)地勘資料以及建筑物使用階段的地形環(huán)境做抗浮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)比性分析，選用經(jīng)濟(jì)、安全的抗浮方案。施工方應(yīng)合理安排施工工序，加強(qiáng)地下室防浮意識(shí)，在未經(jīng)設(shè)計(jì)方允許的情況下，不得擅自停止降水，制訂防止一些惡劣天氣或其他突發(fā)狀態(tài)下的處理預(yù)案，實(shí)行專業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)值班制，有效地保障地下室的安全。