某工程地下室上浮分析與加固處理

張學(xué)深 （江西同濟(jì)建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司，江西 南昌 330077）

1 前言

近年來，地下室上浮案例各地時(shí)有發(fā)生，相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)地下室上浮的原因及加固處理進(jìn)行了介紹。近期，南昌某地下室因抗浮原因?qū)е碌叵率覙?gòu)件嚴(yán)重?fù)p壞，相關(guān)專家在土木吧等網(wǎng)絡(luò)媒體針對(duì)地下室上浮原因發(fā)表了多篇文章進(jìn)行了專門分析。新近發(fā)布的《建筑工程抗浮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》也于2020年3月1日開始實(shí)施。本文結(jié)合某地下室的上浮問題，對(duì)地下室上浮原因及加固處理做了介紹，可供類似工程參考。

2 工程概況

本工程為1層地下室，地下室總長(zhǎng)度約為402m，總寬度約為102m，長(zhǎng)寬比約為4.0，總建筑面積45027.13m。地下室頂板設(shè)計(jì)覆土厚度為1.5m，地下室的層高為3.6m，頂板采用無梁樓蓋結(jié)構(gòu)。梁、板、柱及外墻混凝土等級(jí)皆為C35。底板設(shè)計(jì)厚度350mm，頂板設(shè)計(jì)厚度350mm。

本工程采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)持力層從左至右依次分別為中風(fēng)化砂礫巖、強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖及粉質(zhì)黏土，地基承載力特征值分別為1400kPa、300kPa、160kPa?？垢≡O(shè)計(jì)水位室外地坪下2.5m，整體抗浮滿足規(guī)范要求。

3 工程地質(zhì)及場(chǎng)地水文條件

3.1 工程地質(zhì)

場(chǎng)地淺層為人工填土層(Q4)，下部為第四系中更新統(tǒng)坡積層的粉質(zhì)黏土（Q3），下臥基巖為第三系沉積巖的砂礫巖（E），自上而下可依次為：①雜填土、②粉質(zhì)黏土、③全風(fēng)化砂礫巖、④強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖、⑤中風(fēng)化砂礫巖五個(gè)單元層。本工程地質(zhì)情況詳見表1。

表1 土層設(shè)計(jì)參數(shù)

3.2 場(chǎng)地水文條件

本場(chǎng)地地下水主要為孔隙潛水和少量上層滯水，于第三系沉積層全風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖中揭露第一層地下水，初見水位標(biāo)高為34.99～43.42m，穩(wěn)定水位標(biāo)高為35.99～44.42m，微承壓性，屬裂隙水，水量一般，主要沿裂隙面?zhèn)认蜓a(bǔ)給與排泄。

4 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

根據(jù)本工程地質(zhì)勘察報(bào)告，本工程底板下部存有中風(fēng)化砂礫巖、強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖、全風(fēng)化砂礫巖以及粉質(zhì)黏土共四種巖土層。地基基礎(chǔ)采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，分別以中風(fēng)化砂礫巖、強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖以及粉質(zhì)黏土為持力層。因基礎(chǔ)持力層有三種，承載力差別較大，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)將分別進(jìn)行承載力及變形驗(yàn)算，尤其是將不同基礎(chǔ)持力層間的沉降變形差控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。

5 頂板設(shè)計(jì)

頂板采用無梁樓蓋，板厚為350mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35。頂板設(shè)置有雙層雙向拉通鋼筋，柱帽位置另行附加受力鋼筋。柱帽尺寸：3400×3400mm、3600×3600mm，柱帽高度1100～1150mm。

6 事故概況及應(yīng)急處理方案

2020年7月，據(jù)業(yè)主反饋局部地下室框架柱出現(xiàn)不同程度的斜裂縫，經(jīng)實(shí)地查勘，框架柱出現(xiàn)裂縫的區(qū)域如圖1所示。地下室框架柱裂縫開展情況如下：圖1所示區(qū)域中部框架柱開裂情況較為嚴(yán)重，柱身出現(xiàn)較多斜向裂縫，裂縫寬度較大；部分人防隔墻或砌體填充墻出現(xiàn)斜向裂縫，粉刷層與主體已經(jīng)脫離開；圖1所示填充區(qū)域?yàn)橥练交靥顓^(qū)，土方回填與非回填交接區(qū)域框架柱柱頂出現(xiàn)水平裂縫，裂縫寬度較小，裂縫在柱邊無回填土一側(cè)。部分框架柱柱頂、柱底出現(xiàn)斜裂縫，有一處柱帽下部出現(xiàn)水平裂縫。典型的框架柱身裂縫開展情況詳見圖2。

圖1 框架柱出現(xiàn)裂縫的區(qū)域

圖2 典型的框架柱身裂縫開展情況

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的框架柱裂縫開展情況，及當(dāng)時(shí)仍處于雨季，為了避免柱身損壞加劇導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，提出了以下應(yīng)急處理措施：

①對(duì)于柱身受損嚴(yán)重的情況，在柱身四周及時(shí)用鋼管回頂，避免柱身受損加劇導(dǎo)致承載失效；

②底板每隔一跨，在跨中位置設(shè)置Φ32泄水孔并視現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整泄水孔間距，必要時(shí)可每跨皆設(shè)置泄水孔；

③加強(qiáng)框架裂縫開展情況監(jiān)測(cè)頻率。

7 事故分析

據(jù)施工單位反饋，當(dāng)時(shí)正值暴雨時(shí)期，暴雨當(dāng)晚僅發(fā)現(xiàn)局部框架柱出現(xiàn)輕微裂縫，暴雨次日即發(fā)現(xiàn)較多框架柱出現(xiàn)裂縫的情況，裂縫開展嚴(yán)重。受制于工期的原因，現(xiàn)場(chǎng)大部分區(qū)域地下室頂板已覆土完畢，僅有圖1所示區(qū)域地下室頂板還未覆土，另現(xiàn)場(chǎng)部分區(qū)域地下室側(cè)壁土方尚未回填，已回填區(qū)域，回填土方亦欠密實(shí)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)排查，所有出現(xiàn)裂縫的框架柱均位于頂板未回填區(qū)及回填與未回填邊界處，頂板覆土已實(shí)施完畢的區(qū)域皆未發(fā)現(xiàn)框架柱出現(xiàn)裂縫的情況。經(jīng)參建各方討論分析，形成以下共識(shí)：

①時(shí)值雨季，大量雨水通過地下室側(cè)壁滲入底板下方，而底板下方為中風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖層及粉質(zhì)粘土層，為天然的隔水層，滲入的雨水無法排出，越積越多，形成“水盆”效應(yīng)，且周邊有又受到周邊高層主樓的約束，地下室出現(xiàn)不均勻上浮，導(dǎo)致框架柱出現(xiàn)裂縫；

②現(xiàn)場(chǎng)覆土區(qū)域皆未出現(xiàn)框架出現(xiàn)裂縫的情況，不存在安全隱患；

③雨季期間，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)頻率，密切關(guān)注裂縫開展情況，并編制應(yīng)急預(yù)案；

④根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，設(shè)計(jì)院出具處理方案，待框架裂縫發(fā)展穩(wěn)定，雨季過后，及時(shí)整改，整改后及時(shí)覆土。

8 加固處理

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的框架柱裂縫開展情況及損傷程度將受損框架柱分為三類：①輕度損傷，僅柱頂或柱底出現(xiàn)少量細(xì)微裂縫的情況，裂縫寬度不大于0.3mm；②中度損傷，柱底或柱頂出現(xiàn)多條斜裂縫，裂縫寬度大于0.3mm小于1.5mm；③嚴(yán)重?fù)p傷，柱底或柱頂出現(xiàn)多條裂縫，裂縫寬度大于1.5mm以上的情況。

具體加固處理方案如下：

①應(yīng)先進(jìn)行受損框架柱混凝土修復(fù)及修補(bǔ)施工，待修復(fù)后，再對(duì)其角部采取外包鋼加固；

②對(duì)于僅在框架柱上、下加密區(qū)或中部非加密區(qū)三個(gè)區(qū)域中的一個(gè)區(qū)域出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫的框架柱，應(yīng)先將柱帽及周邊頂板采用鋼管回頂后將裂縫處混凝土鑿除（原鋼筋保留），并用高強(qiáng)混凝土灌漿料或高一等級(jí)的細(xì)石混凝土重新澆筑，待混凝土齡期達(dá)到后，再對(duì)其角部采取外包鋼加固，柱周包鋼加固方案詳見圖3；

圖3 柱包鋼加固方案示意圖

③對(duì)于在框架柱上、下柱加密區(qū)或中部非加密區(qū)三個(gè)區(qū)域中的兩個(gè)區(qū)域出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫的柱，應(yīng)先將柱帽及周邊頂板采用鋼管回頂后將整個(gè)受損的框架柱混凝土鑿除（原鋼筋保留），并用高強(qiáng)混凝土灌漿料或高一等級(jí)的細(xì)石混凝土重新澆筑，待混凝土齡期達(dá)到后，再對(duì)其角部采取外包鋼加固；

④對(duì)于局部柱帽中部開裂的情況，應(yīng)先進(jìn)行柱帽混凝土修復(fù)及修補(bǔ)施工，待修復(fù)后，再根據(jù)圖4中的“柱帽節(jié)點(diǎn)修復(fù)做法”進(jìn)行相應(yīng)加固處理；

圖4 柱帽加固方案示意圖

⑤對(duì)于整體敲鑿后的柱子，當(dāng)縱筋出現(xiàn)輕微彎曲的情況，應(yīng)將此柱箍筋通長(zhǎng)加密并將原箍筋直徑加大一個(gè)級(jí)別施工。

9 結(jié)語

地下室的抗浮問題由來已久，且歷年全國(guó)各地因地下室抗浮出現(xiàn)事故的案例時(shí)有發(fā)生，應(yīng)引起參建各方的足夠重視。本工程地下室出現(xiàn)抗浮問題主要是由于地下室頂板未及時(shí)覆土，恰又適逢雨季，現(xiàn)場(chǎng)已按文中的處理方案實(shí)施完畢，消除了安全隱患。通過本工程的事故分析可知，在地下室頂板覆土未完成及強(qiáng)降水等外部環(huán)境影響下，造成地下水水位急劇變化，以致抗浮荷載不足，從而導(dǎo)致地下室的抗浮問題應(yīng)引起施工、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、甲方等參建各方的特別注意。