建筑物裙房抗浮不足的处理措施

2017-04-27杨玉梅

林产工业 2017年8期

杨玉梅

1 概述

某大型建筑群体，共四栋主楼，主楼层数26～30层，下部为商业用房，上部为办公用房，主楼之间通过纯地下二层的裙房相连，主楼和裙房之间不设缝。主楼基础形式为箱形基础，上部结构体系为框架-剪力墙结构[1]。地下二层裙房基础形式为独立基础加防水板，结构形式为纯框架结构，柱网尺寸为8.4 m×7.1 m，裙房地下一层和地下二层层高均为3.6 m，顶板覆土厚度为2 m。该工程室内地坪标高为±0.000，±0.000相对的绝对高程为1 900.00 m，室内外高差为300 mm。地下裙房平时为车库和通道，战时为人防用。主体结构和填充墙完工后，遇到当地普降大雨，地下水位暴涨，裙房地下室部分上浮约95 mm，底板出现渗水现象，填充墙墙体出现开裂情况。

2 成因分析

经过走访与调查，发现施工单位在后浇带浇筑完毕后没有及时进行地下室顶板覆土回填的工作，而且现场停止了人工降水。再加上突降大雨，地下水位急剧上升，裙房部分的自重不足以抵抗地下水的浮力，故引起裙房地下室部分结构上浮。后经地质勘探单位勘测，当时的地下水位高程为1 899.10 m，而两年前地质勘查报告上提供的抗浮设计水位为1 896.70 m，二者相差2.4 m。由此可见引起裙房地下室部分上浮的主要原因有三：一是地下室顶板覆土没有及时回填；二是施工现场为节约施工成本，停止了人工降水；三是实际水位比地质勘探单位提供的抗浮验算水位提高了2.4 m。所以引起了裙房地下室上浮，进而导致地下室底板渗水，填充墙墙体开裂。必须采取及时有效的措施，防止结构进一步开裂。

3 永久性抗浮方案的比选

3.1 重新进行抗浮验算

根据现场实际情况，地质勘查单位重新提出了抗浮验算设计水位1 899.30 m，裙房底板底标高为1 889.90 m，抗浮验算水深为9.4 m。按照新的水位进行抗浮验算，结果见表1。

表1 抗浮验算表Tab.1 Anti fl oating checking calculation table

由上表得知，不平衡水浮力为：98.7-74.99=23.71 kN/m2,需要采取方案，使不平衡水浮力小于等于0。

3.2 抗浮处理方案比选

3.2.1 方案一：抗拔锚索+基础底板加固

抗浮锚杆是用一组钢拉杆，采用高压注浆工艺，通过钻孔，将浆液灌注到岩土层一定深度，当锚杆体固结后的水泥结石体与锚杆、岩土紧密握裹，形成抗拔力。锚杆所受的拉力通过其握裹力传递到锚杆体，锚固段土层摩阻力传递到稳定土层，形成抗拔力[2]。根据计算，每个柱网内需要设置10根锚索，锚索长度为6 m。该方法具有造价低、施工方便等优点,但需要对地下室底板进行改造加固，对破坏的底板建筑防水层进行封闭处理。锚索局部平面布置图见图1，锚索与基础底板连接大样见图2。

3.2.2 方案二：增加配重

在结构设计初期，采用增加配重法是抵抗地下水浮力的有力措施。但是如果增加配重在结构施工完成后进行，必然带来结构承载力不够，需要加固的情况。

经计算，该项目在地下室底板增加300 mm厚钢筋混凝土叠合层、在地下一层底板增设150 mm厚铁屑混凝土，在地下室顶板增加300 mm厚铁屑混凝土层即可。铁屑混凝土的容重是普通混凝土的2倍，抵消不平衡浮力的效果明显。将所增加的荷载加到结构计算模型上后，发现裙房的结构厚茧，包括基础、地下室外墙、梁柱和板的承载力均不够，地下室所有构件都需要加固。该方案结论：地下室上浮的根本原因是结构自重小于地下水的浮力。在不用抗拔桩的情况下，采用加大结构自重与水浮力平衡是比较有效和经济的方法。但该方法的自重是在结构完成以后增加的，原始的结构计算没有考虑到这部分荷载，所以结构需要加固，结构加固费用不菲，而且工期也长，所以不是最佳方案。配重方案见图3。

图1 锚索局部平面布置图Fig.1 Local cable layout plan

图2 锚索与底板连接大样Fig.2 Connection details of anchor and fl oor

3.2.3 方案三：设置盲沟+少量配重

上面两个方案被否决后，找到一个既方便施工又不留安全隐患的解决方法迫在眉睫，项目组经过多次讨论，提出了增加配重和降低地下水位相结合的解决方法。该地下室基础为独立基础加防水板，该方案仅在地下室底板上新增300 mm厚的钢筋混凝土叠合层，经核算基础大小能满足要求。只靠新增混凝土的厚度不足以抵消不平衡水浮力，还需要采取在地下室四周增加盲沟[3]的办法来有效降低地下水的标高，这样通过一加一减（增加配重，减少地下水浮力），结构自重和地下水浮力达到了平衡。该方法需要综合管网标高的设计必须精准无误，以保证能将地下水及时导入附近的河流之中。盲沟的做法有相应的图集，经计算排水管直径为400 mm，排水管设置大于1%的坡度，将地下水降至1 897.10 m。该方案关键步骤有以下几点：一是在设计时对综合管网的标高计算做到精准无误，

图3 增加配重方案Fig.3 Scheme of add counterweight

3.2.4 三个方案的可操作性和经济性比较

对以上三个方案的成本进行初步估算，并对可操作性进行评估，得出以下结论，见表2。该项目最后采用方案三进行改造，效果良好。

表2 多方案比较表Tab.2 Multi scheme comparison table

4 结语

纯地下室结构抗浮计算应该注意以下几点：

1）抗浮验算水位要精准：抗浮验算水位由地质勘探单位提出。设计者在拿到地勘资料时，最好能根据经验核算一下。如果对地质勘探单位提供的水位存在疑议，必要时可以要求甲方或地勘单位召集相关专家盲沟的设计和施工严格遵循相关规范。二是在使用期间对盲沟的排水管道进行定期的维护和检修，严格禁止管道被异物堵塞。三是在雨季要严密监测地下水位的情况，保证水位在安全设计水位之下。设置盲沟+少量配重方案见图4。进行论证。