某地下室局部上浮原因分析与修复措施研究

唐红元;许龙

【摘 要】This paper presents the reason of unevenly floating phenomenon in an underground garage subjected to rainstorm and puts forward some reinforcement measures and process to the damaged members in the structure respectively. Firstly, through compre-hensive investigation of the status of the building and coring samples from damaged piles, the status of them can be obtained. Second-ly, checking the garage design with investigated data, the cause of the unevenly rise is concluded. Finally, combined with the different damage degree among structure components, the repairment measures are put forward, such as covering the garage roof with proper depth of soil, and then reinforcing the cracked columns and slabs, injecting grout around the pile with high pressure, and adding pres-tressed anchors in the deformation foundation floor.%分析某地下车库在暴雨后不均匀上浮的原因,提出相应的处理程序和措施.通过对地下室受损情况进行全面调查,并对上浮最大部位柱对应的桩钻芯取样,详细了解桩身的受损情况;对地下室抗浮进行复核,找到上浮原因;针对地下室不同程度的受损情况,提出了相应的加固修复措施,包括对地下室顶板覆土压重,受损板柱进行加固处理,对抗拔桩高压注浆处理,以及对上浮严重的底板区格增设预应力锚杆. 【期刊名称】《西华大学学报（自然科学版）》 【年(卷),期】2017(036)001 【总页数】5页(P99-103)

【关键词】地下室;不均匀上浮;加固;预应力锚杆 【作 者】唐红元;许龙

【作者单位】西华大学建筑与土木工程学院,四川 成都 610039;西华大学建筑与土木工程学院,四川 成都 610039 【正文语种】中 文 【中图分类】TU746 ·建筑与土木工程·

近年来，地下室车库结构在施工过程中，地下主体结构已完成而未及时覆土，突下暴雨使得地下水位上升导致车库上浮的案例时有发生。文中针对一例大型楼盘地下车库上浮事故，通过现场调查取证和计算复核，分析了事故的原因，同时提出了加固处理方案，可为类似案例提供参考。

南昌某楼盘由大型剪力墙结构高层住宅构成，沿小区周边布置，是绿化休闲区。整个楼盘地下室为一大型地下车库，地下车库在无上部住宅部分采用框架结构。地下车库部分基础形式为防水板与柱下单桩承台组合，采用钻孔灌注桩，桩径大部分为600 mm，少数为800 mm，混凝土强度等级为C35，该部分采用抗拔桩设计。地下车库其顶板厚250 mm，地下室顶板采用井字梁布置，设计顶板覆土厚1 200 mm，地下室 基础防水板厚度为300 mm，柱截面尺寸为600 mm×600 mm，大部分柱距为8 100 mm×8 100 mm。地下室底板、顶板、梁以及柱均采用混凝土强度等级C35，钢筋等级三级。地下室底板标高为-6.600 m，顶板标高为-1.500 m。地下室部分平面图见图1。

查阅地勘资料，场地土类别为Ⅱ类，具体场区勘探深度范围内土层分布见表1。该场地原为农场，地势较低，场地北侧1 km左右为赣江。该楼盘地下室抗浮设计水

位按历史最高水位考虑。

2014年6月，由于一场特大暴雨，导致靠近该楼盘北侧的赣江河水猛涨，当日晚间，有施工人员听到地下室一声巨响。次日清晨，发现地下车库顶板隆起严重，部分区域出现严重的不均匀上浮，且部分梁和柱开裂。地下室出现不均匀上浮部位见图1。

2.1 现场情况调查

通过对现场的勘察、走访施工人员及设计图纸的计算复核发现：本工程地下室严格按照历史最高水位进行抗浮设计，当时的强降雨使得建筑旁边河流的最高水位仅接近而未超过历史最高水位，且设计时已充分考虑地下室车库的抗浮；抗拔桩的设计也满足相关规范和规程的要求，且施工记录和桩基检测资料表明抗拨桩施工质量满足设计图纸要求。

经过现场勘察，发现地下车库顶板与底板均隆起严重，顶板隆起最大达200 mm。当时在底板钻孔泄除水压，根据隆起的区域，分别钻取了3处孔位。据现场施工人员介绍，钻孔后，水喷出达3 m高。钻孔后次日地下室顶板隆起处出现一定程度回落。值得注意的是，整个事件发生时，地下室顶板没有覆土，经现场仪器观测，图2中箭头所指处为隆起最大位置。 2.2 地下室梁板柱墙受损情况

进入地下室调查时，车库已完全被泄压孔排出的水淹没，水深约300 mm。 经过现场仔细勘查，发现地下车库入口处挡土墙与梁相交处有45°方向裂缝，见图3(a)中1处，且梁与坡道侧墙相交处出现水平裂缝，见图3(a)中2处，其余各处梁均无可见裂缝。

楼板在与挡土墙相交处有部分水平可见裂缝，见图3(b)中箭头所示地方，裂缝处已出现渗漏情况。

柱脚和梁柱相交处出现多处水平剪切裂缝，见图3(c)和(d)中的1处，且多处柱角

出现混凝土崩落，见图3(d)中的2处。 2.3 地下车库部分抗拔桩受损情况

鉴于地下室顶板和底板拱起幅度较大，为确认部分抗拔桩是否已经出现断桩现象，决定采用钻芯机钻取桩身芯样，选择3处隆起幅度较大处的承台，钻芯现场见图4(a)，部分钻取的芯样见图4(b)。通过对所钻芯样进行分析，发现部分芯样存在明显的断裂面，且断裂面陈旧，显示在钻芯之前就已存在，从而直接证明了之前的判断是准确的。 2.4 其余范围受损情况

经过现场对整个地下车库范围结构进行调查，除图1中所标示区域存在构件开裂现象，其余地方未发现构件开裂现象，且后期水准仪观测显示，其余部位顶板和底板未发现上浮等现象。 3.1 地下室抗浮验算[1-2]

对地下室进行抗浮验算，原设计覆土厚度为1 200 mm，施工完后未及时覆土，抗浮验算如下：

依据岩土工程地质勘查报告，抗浮水位相当于标高-2.05 m，查阅资料得知暴雨后赣江当时最高水位相当于标高-2.10 m，地下室基底标高为-6.90 m。水浮力：Sk = 10 × (6.90-2.10) =48.0 kN/m2，地下室顶板梁柱自重：9.39 kN/m2，底板自重：0.3 × 25 = 7.5 kN/m2，单桩抗拔力：

Nk≤Tuk/2+Gp=∑λiqsikuili/2+Gp=681.93 kN，抗拔桩在底板单位面积上产生的抗拨力为681.93/(8.1×8.1)=10.39 kN/m2，配重：Rk=9.39+7.5+10.39 =27.28 kN/m2，配重/水浮力：Rk/Sk =27.28 /48.0=0.568<1.05，不满足要求。如果覆土后，则配重，配重/水浮力，满足要求。 3.2 抗拔桩承载力验算[2-3]

地质勘察报告显示该项目场地为二a类环境，抗拔桩为三级裂缝控制等级，抗拨

桩直径为600 mm，桩身混凝土C35，配筋为12φ18，由3.1知单桩按荷载效应标准组合计算的基桩抗拔力Nk=681.93 kN，由此可以得出

ωmax=αcrψσs(1.9cs+0.08deq/ρte)/Es=0.275，该值小于0.3；同时，桩身抗拉承载力N=fyAs=1 099.4 kN，显然大于荷载效应的基本组合值，从而抗拨桩设计能满足原有设计要求。

综合本文3.1和3.2的分析计算，此地下室出现不均匀上浮，关键原因是由于未按设计要求及时覆土，又恰遇夏季暴雨造成水位接近历史最高水位，使得地下室抗浮不满足要求所致。

框架柱柱端出现较多裂缝,是因为突降暴雨使地下水位迅速上涨，水位分布不均，底板受水浮力不均，导致地下室整体上浮，从而使得地下室顶板和底板变形不协调，顶板呈现中间大、四周小的变形形态，与拱的受力状态类似。柱子由于双向受弯和剪切的影响，这种变形不协调使得在柱节点部位出现偏心受压，从而在柱脚处出现混凝土崩落。柱顶受拉侧首先出现水平裂缝，随后发展成斜裂缝。由于柱子双向受弯，因此在柱顶和柱底出现水平裂缝。

框架梁出现少量裂缝，梁受剪切作用，且裂缝一般都出现在交接部位。出现这种现象是因为梁的尺寸较大，与框架柱和顶板相比具有更大的刚度，抵抗变形能力更强，大部分水浮力产生的破坏能量已被框架柱及顶板发生的塑性变形消耗掉。 顶板在受弯作用下开裂，是因为柱上浮，导致顶板变形，当顶板变形达到一定程度时，顶板上部混凝土就受拉开裂。

针对地下车库结构的不均匀上浮事故，采取如下程序处理：首先对整个地下室底板局部钻孔卸压，同时抽取地下室内部的渗水；然后对车库结构覆土压重，逐渐使上浮部位在压重下复位，经过仪器观测显示复位后，再对受损结构和构件进行加固处理。

5.1 地下室底板钻孔卸压

针对地下室底板局部反拱部位，采取钻孔卸压处理，消除地下水的浮力。同时，在地下室周边连续抽取地下水位降压。抽取完地下室内部的积水后，对底板钻孔部位进行临时封闭。 5.2 地下室顶板覆土压重

在采取其他加固措施前，及时覆土压重，覆土厚度以图纸设计覆土厚度值为标准。覆土压重处理完成后，对地下室顶板沉降量应持续进行观测，每天观测2次。经过1个月之后，隆起最大处由200 mm减小为15 mm，之后沉降观测值不再变化，说明沉降量已趋于稳定。当沉降量稳定且整个结构复位后，再对地下室其他受损部位进行加固处理。 5.3 受损抗拔桩加固

对存在反拱的底板，在其对应的桩层台钻孔，孔深至原桩顶，利用所钻孔位对抗拔桩身进行小应变检测，判断是否存在断桩现象，对判明存在断桩情况的抗拔桩，采取高压注浆的加固处理措施[6-7]。

注浆管通过在基础底板上钻孔，采用高压射水法进行埋管，埋管深度根据具体土层分布位置和桩长来确定。注浆管布置好后，封闭注浆管与基础底板混凝土间的间隙，然后进行压力注浆，注浆量应根据注浆管下端所处土层情况和注浆压力来确定。 5.4 底板增设抗拔锚杆

抗拔桩断裂严重的地下室底板区域，虽已采用高压注浆加固存在断裂的抗拔桩，但其抗拔能力已基本丧失；因此，还须对该类区域地下室底板增设抗拔锚杆。最终经计算[8]确定锚杆采用1φ25直径HRB400钢筋，锚固体直径为150 mm，锚杆的分布为2.7 m×2.7 m，长度为7.5 m，锚杆抗拔力设计值为抗拔桩抗拔力的1/8。 与一般地基基础所采用的抗浮锚杆施工不同[9]，这种对现有建筑上浮失稳事故进行室内地下底板加固，由于要针对现有工程的条件进行施工，因而施工难度较大。首先需要根据地下室的层高(本项目层高5.1 m)对工程所需要的设备进行调整，并

且对地下室钻孔而产生的泥浆要采取处理措施。同时，地下室作为一个封闭空间，需要对于钻机等施工机械所排出的气体采取排风措施将其排出。 5.5 地下室底板处理

对部分受损底板，采用高压注射环氧树脂封闭处理。待预应力锚杆施工完毕后，全部地下室底板面增加120 mm厚C25混凝土面层并找坡，混凝土面层内配置双层双向φ10@200钢筋。 5.6 受损楼板加固

针对地下室部分顶板的开裂问题，采取如下相应的加固方案：对裂缝已贯通整个板厚的顶板，先进行高压灌浆封闭，再对楼板底部粘贴碳纤维加固。对裂缝未贯通整个板厚的顶板，仅采取高压注射环氧树脂进行封闭处理。 5.7 受损柱加固[10-11]

对地下室车库柱存在明显的剪切裂缝及混凝土酥裂处，先对柱裂缝进行灌浆、封闭处理，再对柱进行加固处理。具体做法：柱顶水平裂缝，在裂缝上下各150～ 200 mm范围, 采用粘贴2层碳纤维作封闭加固处理，第1层先垂直裂缝粘贴，第2层环圈包裹粘贴，并采用扁钢箍约束，外喷砂浆保护(见图5)。

该工程于2014 年8月采用上述方案进行加固修复，经过1年多时间的观测，该工程没有出现任何异常现象，目前地下车库使用正常，与预期的效果一致，表明此加固措施合理有效，地下车库满足抗浮和安全使用要求。现总结该地下室上浮的原因及经验教训，可以得出以下几点：

1)设计时，应充分考虑地下室抗浮水位的高度，考虑现在极端气象异常频繁，对抗浮水位的高度应充分予以考虑；

2)施工时，应严格按照设计图样的要求进行降水处理和及时覆土，以增加结构的抗浮能力；

3)当出现不均匀上浮情况后，应全面调查原因及受损情况，采取安全可行的加固修

复措施；

4)最后，在设计时，对于持力层下有不透水层时，也应对有地下室的结构进行抗浮验算，这一点容易为设计人员所忽视。

【相关文献】

[1]建筑地基基础设计规范：GB 50007—2011[S].2011. [2]建筑桩基技术规范：JGJ 94—2008 [S].2008. [3]混凝土结构设计规范：GB 50010—2010 [S].2010.

[4]谢海舰, 吕恒林, 周淑春, 等. 某内庭式广场地下室上浮破裂机理与加固技术研究[J]. 建筑结构, 2013,43(14): 94.

[5]费逸. 某地下室结构工程上浮拱起开裂事故分析与处理[D]. 南昌：南昌大学，2014. [6]杨淑娟，张同波.地下室抗浮问题分析及处理措施研究[J]. 建筑技术, 2012, 43(12): 1067. [7]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, 35(8): 723. [8]建筑边坡工程技术规范:GB 50330—2013 [S].2013.

[9]孙斌, 杨江红. 某地下室整体上浮事故检测鉴定及加固处理[J].工业建筑, 2012, 42(10): 159. [10]赖颖, 金国芳. 受周边多塔楼约束的某地下车库的抗浮加固处理[J]. 建筑结构, 2010, 40(2): 84. [11]唐红元，王泽云，贾益纲. 某化纤厂火灾后的鉴定及加固处理[J].工业建筑, 2012, 42(7): 152.