地下车库抗浮分析及加固

2015-06-13张维秀朴东杰张元琦中国石油集团东北炼化工程公司沈阳110000张福军吉林市晟荣工程公司吉林132000

化工设计 2015年4期

张维秀翟勇朴东杰张元琦中国石油集团东北炼化工程公司沈阳 110000张福军吉林市晟荣工程公司吉林 132000

某地下两层大型停车库，平面图见图1。主体结构为框架结构，与地上高层和多层建筑连为一体，施工时设后浇带。设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7度。承重结构混凝土强度等级均为C35，外墙面、底板采用防水混凝土，抗渗等级P8，钢筋采用HRB335和HRB400级钢筋。

图1 车库平面布置图

主体结构施工完成后，封闭后浇带并撤掉井点降水后不久，发现地下车库底板出现鼓涨和开裂，地下水剧烈涌出，地面大量积水，底板处于浸泡状态。

为防止底板上鼓的继续发展，建设单位在底板上堆满砂土，集水坑处用几台大功率水泵全天向外抽水。由于处理及时得当，底板上鼓的幅度不再扩大。经检查底板顶面最大裂缝宽度为1.0mm;负二层顶板也出现了裂缝，但较底板轻得多。

1 水文地质资料

场地内岩土组成为杂填土 (层厚0.5～5.5m)、第四系全新河流冲积形成的粘性土 (层厚0.5～8.2m)、砂类土 (层厚0.2～6.4m)、碎石类土 (本次揭露最大厚度8.6m)，下伏花岗岩 (本次揭露最大厚度11.8m)。上层滞水埋藏于杂填土中，潜水埋藏于砂类土、卵石土层中，抗浮设计水位187.340m。该场地建筑物基础埋置于粉砂层之下的卵石层中。

2 原设计抗浮能力验算

2.1 整体抗浮验算

为查明事故原因，按原设计图纸对地下车库的整体抗浮和底板的局部抗浮承载力进行验算。抗浮计算剖面见图2。

图2 抗浮计算剖面图

由于该工程平面面积很大，虽然地面上的多层和高层建筑对其抗浮有一定作用，但对远离高层建筑部位的影响很小。因此根据结构布置情况，选取具有代表性结构单元进行整体抗浮计算，即取8.400m×8.100m柱网为一个计算单元，见图3。

图3 代表性结构计算单元图

抗浮水位标高为187.340m，地下车库建筑层高为:4.450和4.200m，地下二层底板板底标高为－10.250m，相当于绝对标高181.550m，地下二层顶板空心楼盖的空心率为35%，各结构构件均折算成混凝土楼板厚度，并计算出单位面积荷载，结果见表1。

表1 代表性结构单元折算混凝土板厚及自重

根据表1，本工程代表性结构单元单位面积自重标准值为38.56 kN/m2，抗浮稳定性应满足:

式中，k为整体抗浮稳定安全系数;Gk为建筑自重标准值，kN;Nw为水浮力标准值，kN;kw为抗浮稳定安全系数，根据文献1、2整体抗浮安全系数取1.05。

本代表性单元现有抗浮重量可承载的水位高度:

车库负二层底板底绝对标高为181.550m，经整体抗浮承载力计算，地下车库代表性单元可承载的水位绝对标高为185.220m，不能满足现有水位标高185.580m抗浮要求，更不满足抗浮设计水位187.340m的抗浮要求。

2.2 现有水位标高底板承载力验算

本文按照现有水位185.580m采用经验系数法计算底板内力。根据文献3，结构计算时取地下水浮力分项系数为1.4，计算结果见表2。

表2 底板现有水位配筋计算结果

表2结果表明，在现有水位标高185.580m时，该工程底板的支座实配钢筋不足，底板的承载力不满足规范要求，导致底板该部位开裂。

3 解决方案及建议

3.1 整体抗浮能力不足的解决方案

结合底板承载力不足问题，考虑工程经济性、使用功能和施工可行性等因素，建议增加500mm底板厚度，同时上覆土层由700mm增加到1000mm(需另外复核顶板承载力)，以解决车库整体抗浮能力不足的问题，负二层净高为3.38m，不影响使用。计算结果见表3。

根据表3，采取措施后，本工程代表性单元单位面积荷载为60.68 kN/m2，结构可承载的水位高度:

经整体抗浮承载力计算，地下车库代表性单元可承载的水位绝对标高为187.35m，满足抗浮水位187.340m的抗浮要求。

表3 采取措施后代表性单元折算混凝土板厚及自重

3.2 底板抗浮承载力不足解决方案

在原有底板上增加500mm厚C35钢筋混凝土板，原有底板表面采用机械凿毛，新旧混凝土之间刷混凝土界面剂，轴线上布设锚筋，确保新旧混凝土共同工作。同样采用经验系数法计算，在抗浮设计水位187.340m时的配筋计算结果见表4。可见，在原有底板上增加500mm底板后，原有的底板板底钢筋足够，只需在新增的底板上部配Φ16@150即可满足。裂缝验算结果见表5，满足三级防水裂缝要求。