某地下室上浮事故分析处理和检测加固

■ 兰 岚 Lan Lan

某地下室上浮事故分析处理和检测加固

■ 兰 岚 Lan Lan

某商业广场地下车库受到地下水浮力作用产生不均匀上浮，导致地下结构构件损伤严重，说明设计时对地下水位估计不足。通过对结构构件的检测，分析上浮原因及结构破坏机理，提出合理的加固建议，对今后预防和处理类似地下室上浮事故具有借鉴作用。

地下室上浮；损伤；抗浮；加固修复

1 工程概况

某商业广场，建于2002年，地下室一层，地面为广场。地下室建筑面积约1万m2，底板标高-3.7m，层高3.5m，柱网尺寸98m×98m，跨度有5.4m和8.4m两种。基础采用预应力管桩基础，桩长27m（3节9m长的桩连接而成），桩径500mm，其中，框架柱轴线[⑤～⑩，为双桩基础，其余均为单桩基础（图1）。地下室底板400mm、顶板220mm，四周剪力墙厚度250mm。2013年10月，受到台风暴雨影响，该广场地下水位明显上升，地下室出现不同程度的抬升及柱子开裂现象。

2 事故损坏分析及处理措施

2.1 事故概况

本工程地下室基础为桩+底板基础，地面为活动广场，设计采用“自重抗浮+抗拔桩”的方法进行抗浮计算，即采用结构自重和抗拔桩来抵抗地下水浮力。地下正常水位约为-0.5m；在遭遇连续多日大雨后，地面排水系统不畅，地下水位明显上升，致使地下室的水浮力超过结构实际自重和抗拔桩的抗拔承载力，地下室整体出现上抬，上抬量约300～400mm；地下室四周为剪力墙结构，有一定的制约作用，加上地下室外墙室外回填土的摩阻力和地下室墙板的压重，导致地下室四周上浮量小于中间上浮量，中部上凸，从而框架柱柱根、节点多处产生裂缝。

地下室上抬过程中，其底板和四周剪力墙未发现有明显开裂、渗漏现象，可能引起柱承台与桩连接处出现脱落损坏、三根连接的桩在连接处出现脱落、桩与柱承台整体出现上抬三种损坏情况，地下室整体桩基础抗拔承载力已不能满足抗浮承载力要求。

2.2 抗浮验算

2.2.1 抗浮验算公式

抗浮验算采用公式：0.9R≥Ff

式中，Ff—地下水浮力；

R—抗浮力，这里指结构自重和抗拔桩抗拔力。另外，抗浮验算时，抗浮力只计入永久作用且采用标准荷载，可变作用和侧壁上的摩擦力不应计入[1]。

图1 房屋轴网图

2.2.2 地下室抗浮力计算

地下水浮力的计算可采用阿基米德原理，即：Ff= rwh（由于本次雨水漫至地面，因此h为地下室底板至地面高度）。

地下室抗浮力：R=R1+R2+R3+R4

式中，R1—顶板及梁的折算荷载；

R2—柱的折算荷载；

R3—底板的折算荷载；

R4—桩的抗拔承载力。

经验算，Ff＞0.9R，地下室所受浮力大于地下室整体的抗浮力，即地下室的抗浮力不满足要求，故出现地下室已有的上浮现象。

2.3 上浮事故的应急处理

由于地下室上浮是一种趋势发展，上浮变形较缓慢，发生地下室上浮事故，应尽快采取措施增加压重和降低地下水位，减少水浮力，停止地下室的上浮趋势[2]。要使上浮的地下室压回原位，常用的处理方式有：①加载，即快速增加地下室的重量，主要在翘起的楼板上堆置重物，或者直接往地下室灌水，利用水重加压；②抽水，即地下室上浮因地下水位过高所引起，现场启动原有的抽水井或另行打设抽水井以降低水压；③解压，即地下室底板以钻机或破碎机凿孔，底板下方的地下水即可由此宣泄；④洗砂，即利用高压水扰动地下室侧墙边的土壤，以降低其摩擦阻力[3]。

本次地下室上浮后，根据实际情况在地下室中部开设泄水点进行排水解压，周边原有的抽水井进行抽水以降低水压。

3 结构鉴定与加固处理

3.1 沉降变形测量

地下室抬升后，采取抽水和解压的方式进行应急处理（在地下室中部开设4个泄水点排水），对广场地表布置16个沉降监测点（D1～D16），地下室泄水点处布置了4个测点（Q1～Q4）进行监测（图2）。暴雨过后，地下室整体出现下沉复位，地下室上浮后7d的沉降监测情况如下：地下室整体下沉约22.0～286.2mm，其中中部测点沉降量为119.2～286.2mm，4个泄水点Q1～Q4沉降量为147.5～269.9mm，四周外围沉降量明显小于中部测点沉降量。

地下室沉降趋于稳定时，现场对地下室框架柱柱根高程进行测量，测得地下室柱根高程为-8～54mm，中部区域柱根高程相对高于四周柱根高程。

现场对地下室框架柱倾斜状况进行测量，框架柱倾斜方向均无一致性，倾斜率相对较小，在0.5‰～5.0‰之间。

3.2 结构构件损伤检测

地下室上浮后，部分框架柱中部、根部及节点处出现严重开裂损坏，裂缝宽度为2～4mm，为剪切型贯穿性裂缝，局部混凝土压碎，混凝土剥落，钢筋外露；另外，地下室中部设有分隔墙的区域结构损坏严重，主要由于该区域刚度相对较大，分担的结构应力及产生变形相对较大（图3～8）。

图2 房屋沉降测点图

地下室混凝土构件设计强度为C30，现场采用回弹取芯法检测构件的强度，基本满足设计强度要求。

3.3 结构加固处理

根据现场结构损伤情况以及结构状况分析可见，地下室混凝土结构构件在地下室上浮时产生不同形式及不同程度的损坏，需要采取多种加固处理方法；且地下室顶板所受荷载提高，则顶板承载力也需提高，所以在加固受损构件的同时，也必须对原有结构进行加固处理。本工程对损坏构件采用的加固处理方法主要有以下几种。

（1）对于节点处出现了错位、混凝土压碎的损坏严重的框架柱，凿除开裂压碎的混凝土，在柱外侧周边植筋，采用扩大截面法加固。

（2）部分框架柱端、柱中部出现水平裂缝，节点处出现竖向及斜向剪切裂缝，降低了其抗剪承载力。对裂缝采用压力灌注环氧树脂结构胶进行填充封闭，并采用黏贴碳纤维布环形箍加固，节点区域采用钢结构加固[4]。

（3）地下室梁、板、墙等裂缝经灌浆处理后，采用碳纤维或黏钢等方式进行加固。

图3 柱顶节点处开裂、压碎

图4 柱根部开裂

图5 柱中部斜向裂缝

图6 柱节点处有位移、混凝土压碎

图7 柱根斜向贯穿性裂缝

图8 柱中部斜向裂缝、钢筋外露

（4）地下室整体抗浮承载力不满足要求，由于广场上方无法新增上覆荷载，地下室层高限制无法增设底板厚度，因此对框架柱基础增设抗拔桩[5]，或在基础底板下注浆加固，增加地下室整体荷载，以提高地下室整体的抗浮承载力。

4 结论及建议

（1）设计时对地下水位估计不足或者对抗浮力计算出现偏差，是造成本次工程事故的主要原因。对地下水位高度的选取，除应参考地质勘察报告提供的地下水埋深，还应根据城市排水设施和能力、暴雨季节对地下水位的变化影响，合理确定地下水的抗浮设计高度；另外，应充分考虑地下水浮力的影响，在最不利条件下进行整体抗浮验算，整体抗浮满足但局部有不满足时，可采取增加结构刚度的措施,如柱下集中设置抗拔桩,适当提高刚度，确保整体性,以免造成工程事故和经济损失。

（2）地下室上浮后，应做好应急抗浮处理措施，室内开设排水孔，但必须控制好地下水位的下降速度，做好沉降观测，避免过快的归位变形对地下室造成二次损伤。

（3）由于地下室结构破坏形态复杂，在加固方案的选取时必须充分分析其破坏程度及破坏原因，分别采取有针对性的加固措施。

[1]丁力,丁坚平,杨平波.某新校区实验楼地下室上浮事故分析[J].勘察科学技术,2013(2).

[2]陆汉时,黄辉.地下室上浮原因分析及其处理和预防[J].建筑施工,2013(8).

[3]刘文竟,杨建中,王霓,张国辉.某地下室上浮事故的检测鉴定及加固处理[J].工业建筑,2010(6).

[4]张奕薇,张瑞兴.大型钢筋混凝土水池上浮开裂事故的处理方法[J].建筑技术,2003(4).

[5]娄华明,朱冰芬.地下车库上浮处理和预防的探讨[J].建筑安全,2013(1).

Analysis, Disposal, Inspection and Reinforcement of the Floating Accident of a Basement

The underground garage of a shopping mall was occurred with uneven f oating due to under ground water buoyancy and resulted in severe damage of under ground structural elements, which indicates the under ground water level was under evaluated in design. By inspecting structural elements, analyzing reasons of floating and the mechanism of damage to structure, it proposed reasonable suggestion on reinforcement which can be used as reference for preventing and disposing similar basement f oating accidents in future.

basement f oating, damage, anti-f oating, reinforcement repair

2016-01-08）

兰岚，上海建耘建设工程检测有限公司工程师。