地下水作用下地下室底板隆起的結構處理

劉健 李薇

0 引言

近年來在建設中出現了多次因地下水浮力致使地下室底板隆起和開裂的事件,而這些上浮和底板開裂的地下室,很多都出現在一般沒有地下水或只有少量上層滯水的地區。對于類似場地地下水的浮力問題正越來越受到勘察、設計人員的關注。

1 工程概況

某體育館工程主體為鋼筋混凝土框架結構,地上2層,地下1層,勘察報告顯示在填土層中埋藏有少量上層滯水,但在勘察期間未發現地下水,填土層下的黏土層為不透水層。基坑在施工過程中未見明顯地下水,且基坑也不存在超挖現象。周邊建筑物的地下室比此處還低,未做抗浮設計,但未出現類似情況,因此按常理本工程可不做抗浮設計。

在主體施工完后發現地下室及二樓主場館地面出現隆起超過20 cm,武術場館最大隆起超過14 cm,網球場柱基礎部位最大隆起超過26 cm,相關梁柱出現裂縫。

2 地下室底板隆起原因

該地下室隆起的原因根據各方面綜合情況來看,應該是由于南方地區雨水比較豐富,施工期間又經歷了雨季,使得基坑四周地表水、地下水以及施工用水匯入坑內,并滲入到地下室底板下,由于基坑四周的黏土層均為不透水層,進入基坑中的水就很難排出,這樣累積下來當地下水浮力超過一定值時,地下室底板便出現隆起現象,并使相應梁柱產生裂縫。

3 處理措施

根據現場實際情況,首先應進行開孔泄壓,讓地下室底板回落。在此過程中應考慮抽排水措施;同時應考慮到是否會導致周邊建筑物及地面的沉陷,特別是南面與建筑物比較近的辦公樓基礎,因此需設定觀測基準點,觀測建筑物的沉降情況。經考慮后先開設減壓孔,最大出水高度為1.9 m,圖1為地面某個測點沉降記錄圖表。該測點隆起195 mm,經過泄壓,地下室底板逐漸回落。

3.1 結構加固設計原則

加固改造方案除了要考慮建筑物的實際情況,還要符合加固設計規范的要求[1],使加固后的建筑物滿足使用要求及抗震構造要求[2-4]。加固改造后使得建筑物使用年限延長,同時要考慮加固改造的工作量,節約造價。

3.2 加固方案及施工方法

1)加固方案。

本工程采用了改性混凝土增大截面、植鋼筋、鋼筋網抗裂復合砂漿及外粘碳纖維、鋼板等方法對房屋進行加固施工。因為加固工程的特殊性,之前應對原結構進行卸載,施工時不得對原結構進行破壞性擾動。本工程所用混凝土采用C45改性混凝土,該改性混凝土中摻入占水泥重16%的ZM混凝土外加劑,為免振搗、自流密實成型、無收縮、微膨脹混凝土,可保證混凝土新老結合面共同工作。

2)施工方法。

a.混凝土鋼筋網抗裂復合砂漿施工工藝為:表面鑿毛、壓力水清洗→布置鋼筋網、植錨鋼筋→涂刷WJJ界面劑→分3次抹摻HPPC的 M40抗裂復合砂漿30厚,養護。

b.新增的鋼筋與原結構采用植鋼筋技術進行錨固,施工工藝如下:

要求:鋼筋植入深度為12d～15d,并對所植鋼筋按鋼筋設計強度進行抗拔試驗。

順序:定位→鉆孔→注膠→植筋→固化。

注膠在潮濕環境下采用WJ結構膠,干燥環境下采用ESA結構膠。

加固結構在粘碳纖維之前,應設法對被加固構件適量卸載,減少應力滯后,提高加固效果。

粘碳纖維施工工藝如下:

涂刷底層:主要作用是增加粘結面的強度,同時提高碳纖維與基層之間的粘結。

涂粘結構膠:作用是粘結碳纖維。

粘貼纖維布:碳纖維布現場裁剪,分段粘貼時搭接長度為150 mm,粘貼時用棍子滾壓,擠出氣泡,如局部出現空鼓使用針筒注膠修補,保證有效粘貼飽滿度不小于90%。

注膠在潮濕環境下采用WJ結構膠,干燥環境下采用ESA結構膠。

施工溫度控制在10℃～30℃之間。

4 結語

工程已竣工一年多并投入使用至今,用戶反映良好。該工程設計實踐表明,碳纖維加固法和粘貼鋼板加固法可以滿足本工程加固需要。

地下室工程應對水文地質條件的變化可能造成的影響引起足夠的重視,一個工程是否要考慮地下水的浮力不能完全根據勘察時場地有無地下水來判斷,且施工單位在施工過程中一定要按要求對回填土進行認真分層夯實處理。

[1]GB 50010-2002,混凝土結構設計規范[S].

[2]GB 50011-2001,建筑抗震設計規范[S].

[3]GB 50023-95,建筑抗震鑒定標準[S].

[4]GB 50292-1999,民用建筑可靠性鑒定標準[S].