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地下室抗浮不足原因分析及处理措施

2018-05-14彭海雁

中国房地产业·下旬 2018年7期
关键词:抗浮覆土顶板

【摘要】通过对地下车库抗浮不足的事故工程进行调查,分析了事故产生的原因,并总结抗浮不足后采取的处理措施,可供类似工程参考。

【关键词】地下室抗浮不足;原因分析;应急措施;加固处理

随着国内建设速度的加快,人民物质消费的提高,机动车的需求量也日益增加。为满足住宅用户的停车需求,配套的大规模地下车库兴起以此解决地面停车难的问题。地下车库由于自重较小,因抗浮不足造成的破坏事故时有发生。为确保地下建筑的人员及结构安全,应足够重视地下建筑的整体及局部抗浮设计。同时,事故发生后,地下结构发生的破坏:底板隆起,地下外墙、柱开裂,顶底板出现裂缝等,造成了巨大的经济损失和带来后期使用的安全隐患。因此,对事故工程进行原因分析及事故后处理也显得尤为重要。本文通过对事故工程的研究,对事故原因及事后采取的措施进行了分析和总结,为处理实际问题提供一定的参考价值。

1、抗浮不足原因分析

1) 气候变化。特别在南方地区,雨水丰沛,丰水期间,多日连续暴雨,地下水位骤升,超过抗浮水位。

2) 地理条件。部分事故工程处于地势较低处,场地外侧水源汇集到该工程,地下水排水不畅,水位迅速上升,超过抗浮水位。场地地下环境受地下水、土压力等因素的影响,不仅要考虑本场地的地质情况,还要调查分析场地以外的水文、地质条件(河道,地铁,深基坑等),以防不利因素对本工程的影响。

3)自重不足。施工时,在地下室主体结构已完成的情况,顶板及地下外墙周边却未及时回填覆土,以致结构自重不足以抵抗水浮力。

4)施工降排水措施不到位。考虑经济、工期等因素,在结构顶板荷载未加载完毕时,就提前停止降水措施,场地内又无组织排水措施,外墙回填土回填不到位,致使大雨期间大量的地表水通过回填不密实处,涌入底板底,形成水浮力,导致车库上浮[1]。

5)设计不足。地下工程的抗浮设计参数、简化计算及模型模拟是否正确合理,直接关系到工程的安全可靠,设计人员应具有相当的专业水平及责任感。

2、地下室抗浮应急措施

事故发生后,应对地下室采取及时的应急措施以防止破坏加剧,减少损失。具体有以下几种:

1)增配重。可以通过顶底板覆土、增设底板叠合混凝土层使结构自重及其上作用的荷载增加,能抵抗水对建筑的浮托力。但要保证顶板荷载的增加量在结构梁柱可承受能力范围内,否则会给结构造成二次破坏。底板增设叠合层或者进行地面堆载,会降低车库净高,影响建筑的空间使用功能,需与建筑协调。回填顺序,建议先进行顶板的覆土回填,再回填室内填土,避免底板上增加的重量对柱产生拉力。但考虑车库上浮,已造成结构柱破坏严重,内力分布改变,马上进行顶板覆土,可能加剧构件的破坏,建议对构件加固后,再进行顶板覆土的回填。

在场地车库存在大量积水情况时,若无法降低室外地下水,可利用积水增加结构自重,抵抗一部分浮力。若此时马上采取抽取措施,基底所受浮力增加,反而会加重结构破坏。

2)增设底板锚杆。锚杆一端连接地下室底板,一端锚固于稳定的岩层或土层,通过锚固体与基础以下各地层之间的摩阻作用,以抵抗地下水浮力。在水头压力较大时,效果比较稳妥,但工程造价高,施工周期长,会切断部分底板钢筋,对原结构的受力有影响。

3)灌浆阻水:将浆液灌入地下车库周边及底部土层的裂隙、孔隙中,形成连续的阻水帷幕,以降低地下水渗流量及水头压力[2]。施工难度大,会改变了地下周边水文环境。

4)排水泄压:在车库周边开挖排水明沟,排水井以及在底板上开设泄压孔。这些办法直接有效地降低水头高度,操作简便,效果明显,但可能会对周边地下水文环境有影响。注意控制水压和排水速度,对整个地下车库的变形进行实时观测并记录沉降速率及沉降量。

抗浮不足后,场地采取何种措施,应根据工程特点,水文地质资料,场地条件,施工可行性综合考虑。现场及时有效的措施,能极大地降低结构的破坏程度,为后期的加固处理降低难度。若措施采取不当,可能会对结构造成二次破坏。

3、加固处理

为保证工程后期的正常使用提供安全保障,需对破坏构件进行裂缝修复及加固处理。

1)地基加固[3]。地下室上浮后,场地内积水渗入底板持力层,降低了土层的抗剪强度和承载力;后期采取的降排水措施,会使基础下部分持力层土质流失,形成空隙,可采取压密注浆加固法对地基进行处理。实时监测场地及相邻建筑的沉降、裂缝等,注浆后进行检验 [3]。

2)底板加固。采取底板裂缝灌注环氧树脂并在板面增设100~200MM厚混凝土叠合层处理,布置单层双向钢筋,纵筋应植入混凝土墙内。

3)外墙、柱加固。地下室上浮后,上部梁约束墙柱竖向相对位移,限制了自由变形,外墙、柱产生水平裂缝,严重影响了外墙、柱的承载力。采取裂缝灌注环氧树脂修复后,外墙可采取加大截面处理,内侧浇筑混凝土叠合层,新增竖向钢筋下端锚入底板中,上端锚入顶板中;新增水平钢筋锚入相邻框架柱中;柱可采用加大截面处理、湿式外包钢加固和外围浇筑钢筋混凝土加固[4];加固中,植筋设计及工艺需满足现行加固规范要求。

4)顶板梁、板加固。在框架柱产生倾斜的影响下,顶板梁板受水平拉压作用,形成竖向及斜向裂缝,采取裂缝灌注环氧树脂并在板底板面粘贴碳纤维布处理。此外,梁可采用加大截面法加固。

加固处理施工顺序为:顶板梁柱节点加固处理--顶板裂缝处理--上部覆土--底板叠合混凝土层施工—内部填充墙裂缝处理。

事故发生后,加固处理的顺序和方案选择合适,在满足结构的安全和使用功能的前提下,可以大大减低修复成本。因抗浮引起的结构变形通过处理后大部分可以恢复,但不能完全消除,需要对破坏结构进行长时间检测,以保证结构安全。

結语:

对地下工程的设计及施工提出如下建议,为以后的类似工程提供一定的参考价值。

1)抗浮水位确定。勘察时,对水头高度应慎重考虑,应充分考虑到极端天气对地下水位的影响[2]。抗浮设防水位高度偏低时,工程隐患越大。设计时,应考虑施工期间,车库顶部未进行覆土的情况,结构自重宜能抵抗抗浮水位。与建设方沟通,在对工程造价影响不显著的情况下,为主体预留一定的安全储备,可极大地避免后期抗浮不足引起的经济财产损失。

2)选择合适的桩基形式。对(下转138页)(上接136页)抗拔桩、抗浮锚杆及其他抗浮设计方案进行综合比较,合理选取。特别是对于抗拔预应力管桩,应考虑失效后的应急预案,建立结构的二级抗浮防线。

3)结构设计时,强化强柱弱梁思想,适当加大柱截面,避免梁柱线刚度相差太大,在抗浮水位较高的情况下,考虑柱箍筋全长加密[5]。

4)避免不均匀沉降[4]产生的裂缝,超长结构应尽量设置结构缝断开。超长地下室与主楼,由于刚度、自重差异大,协调变形能力也不同,特别是在水力作用时,基础底板土质部分流失,地下室发生不均匀沉降较明显,在塔楼与单层地下室交界处会产生较多裂缝。

5)施工措施到位。做好建筑物沉降及抗浮监控。地下主体结构施工完成后,外墙及顶板覆土及时回填。回填土越密实,阻水性越好。施工时,按要求做好降排水措施,避免大雨期间,水位骤升,排水不畅的情况发生。

参考文献:

[1]李明翠.盛世名城住宅小区单层地下车库上浮事故处理方案[J].中国水运(下半月),2009(08)

[2]杨丽娟.某地下车库因抗浮不足引起的问题探讨及加固措施[J].上海建筑科技,2016(01).

[3]方昉.某单建式人防地下室抗浮失效加固方案浅析[J].安徽建筑,2016(02).

[4]李进.南京某高层联体地下车库渗漏整治及结构加固[J].住宅科技.2008(06).

[5]孟凡涛.某地下车库局部抗浮简化计算分析与加固处理[J].建筑结构,2010(05).

作者简介:

彭海雁(1986-),女,硕士,工程师,主要从事结构设计。

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