某商務廣場地下室底板滲漏原因分析與加固

胡繼晨 劉祖華

1 工程概況及事故現象

近幾年，越來越多的項目設計為帶地下室多塔建筑，塔樓與塔樓之間地面為綠化、道路等，地面以下為1層 ～2層地下室。某商務廣場由一個地下 2層的地下室(含人防)及坐落其上的兩幢12層塔樓組成，為商務辦公之用，地下 1層，2層平時為地下車庫，戰時為人防設施。該工程地下室部分已經完工，主體部分在建。

地下室平面為144m×67.4m，近似矩形，兩幢塔樓的平面均為37.4m×37.7m的矩形，塔樓分別位于地下室144m長度的兩端，兩幢塔樓之間距離 66m，在地下室頂上為中心綠化。

該工程塔樓部分采用現澆鋼筋混凝土框架—剪力墻結構，兩幢塔樓之間的地下室部分采用框架結構，樓蓋為梁板結構，基礎形式為平板式樁筏基礎。地下 2層結構標高為-9.15m，底板厚度塔樓范圍為1 000mm，其余位置為600mm。地下室底板板內主筋為Ⅱ級鋼筋，連續布置，板底為Φ16@150(雙向)，板頂為Φ18@150(雙向)，采用C30混凝土。地下室部分框架柱柱距約為 9m，柱下承臺有 4樁承臺與 5樁承臺兩種類型，4樁承臺尺寸為3 000mm×3 000mm，5樁承臺尺寸為3 828mm×3 828mm。

2010年 3月 4日，現場檢查發現，地下室底板部分柱腳部位有滲漏現象，個別位置裂縫寬度較大，地下水由裂縫處劇烈涌出。最初發現一處漏水部位后，施工單位進行注漿修補，但修補后一天，臨近部位柱腳處又發生漏水現象，再進行修補后仍有同樣的現象發生。

2 設計施工情況調查與結構復核

通過現場檢測發現，地下室底板漏水現象非常嚴重，部分裂縫較寬處地下水劇烈涌出，造成地面大量積水;裂縫兩邊有錯動，柱邊位置下沉約1mm，裂縫由柱邊向外斜向發展，形成沖切破壞模式的形態。

2.1 施工影響

由相應的混凝土強度測試報告得到，混凝土強度等級與抗滲等級滿足設計要求。通過對地下室頂板施工堆載的調查，現場地下室頂板主要用于堆放建筑材料，統計得出施工堆載約為 10 kN/m2，頂板堆載較為均勻。通過計算分析得到，均勻堆載不會引起基礎底板開裂。

2.2 設計復核

由結構施工圖得到，發生開裂處地下室底板厚度為 600mm，上有200mm厚面層，板底保護層厚度為100mm。根據地質勘探報告，設計最高地下水位為工程周圍市政道路以下0.5 m，即-0.95m(相對于±0.000m)。計算可得地下室底板所受水浮力ff為:

其中，ρ為水密度，取1000 kg/m3;g為重力加速度，取10m/s2;h為地下室底板水頭高度，h=9.15(底板頂面標高)+0.6(底板厚度) -0.95(水位埋深)=8.8m;在驗算底板受水浮力作用下的沖切承載力時，最不利情況的水浮力作用面積為 S=9×9.6= 86.4m2。

計算可得，地下室底板承受的水浮力標準值為89 kN/m2。

根據國家標準 GB 50009-2001建筑結構荷載規范(2006年版)3.2.5，基本組合永久荷載分項系數，當其效應對結構不利時，對由永久荷載效應控制的組合，應取 1.35;基本組合可變荷載分項系數取1.4。

目前對地下水浮力的荷載類型問題尚無統一定論，《建筑結構荷載規范》未明確地下水作用的荷載分類，《給水排水工程構筑物結構設計規范》第 4.1.3條和《給水排水工程管道結構設計規范》第 3.1.1條把地下水作用劃分為可變荷載，《地鐵規范》第10.2.1條把水浮力劃分成永久荷載?！度珖裼媒ㄖこ淘O計技術措施》(結構篇)(以下簡稱技術措施)第2.5.3條則規定“水位不急劇變化的水壓力按永久荷載考慮;水位急劇變化的水壓力按可變荷載考慮。”《EN 1990:2002》第4.1.1條第(3)款規定“水作用可以看作永久荷載或可變荷載，這要看荷載隨時間變化的大小?！薄禘N1991-1-6:2005》第 4.9條第(2)款規定“在荷載組合時，水作用應考慮為永久荷載或可變荷載?！蓖瑫r其注釋說明，不同的規范可能會把水作用劃分為永久荷載或可變荷載，還需要考慮具體的工程環境?！禘N 1997-1:2004》第2.4.6.1條第(7)款還規定:在某些情況，符合《EN 1990:2002》第 1.5.3.5條規定(關于偶然荷載的定義)的極端水壓力可看作偶然荷載。

根據相關歐洲規范的建議，鑒于工程所在地雨水豐富，水浮力變化幅度小于 20%，按永久荷載考慮，取荷載分項系數 1.35。

根據GB 50010-2002混凝土結構設計規范第7.7.1條，在局部荷載或集中反力作用下不配置箍筋或彎起鋼筋的板，其受沖切承載力應符合下列規定:

其中，Fl為集中反力設計值，對板柱結構的節點，取柱所承受的軸向壓力設計值的層間差值減去沖切破壞錐體范圍內板所承受的荷載設計值;βh為截面高度影響系數;ft為混凝土軸心抗拉強度設計值;σpc，m為臨界截面周長上兩個方向混凝土有效預應力按長度的加權平均值;um為臨界截面周長;h0為截面有效高度，示意圖見圖 1。

通過查詢、計算，得:

受沖切承載力為4 426 kN。

顯然，Fl=7 314 kN遠大于受沖切承載力4 426 kN，故地下室底板抗沖切承載能力嚴重不足。

3 實際破壞過程描述

由于工程項目未施工完畢，地下室底板面層尚未施工，故實際地下水浮力也小于設計地下水浮力。同時，由于工程所在地區雨季較長，取水頭高度為地下室底板到室外道路地面。h=9.15 (底板頂面標高)+0.6(底板厚度)-0.45(水位埋深)=9.3m。

計算可得，地下室底板承受的水浮力標準值為 94 kN/m2。

考慮上述實際情況:

按相應的混凝土強度測試結果，取ft=2.01 N/mm2，考慮此情況后:

受沖切承載力=0.7×2.01×9 136×484÷1 000=6 221 kN。

通過比較，在實際水浮力作用下，沖切力與受沖切承載力接近，地下室底板處于破壞臨界狀態。地下室結構底板混凝土的局部缺陷，地基土的回彈等因素都會引起地下室底板沖切破壞，而在第一個柱根部位發生漏水并進行修補后，水浮力重分布，導致臨近柱腳部位水浮力增大，又引起新的沖切破壞。

4 結論和建議

本文所述地下室底板受沖切承載能力嚴重不足，在水浮力作用下，導致地下室底板開裂漏水。根據國家標準的有關規定，地下室底板的裂縫和滲漏屬于嚴重缺陷，已經嚴重影響底板的結構性能和使用功能，不滿足正常使用要求和耐久性要求，底板受沖切承載力不滿足要求，已經影響其安全使用。

為了使底板達到規范規定的承載力要求、正常使用要求和耐久性要求等，應該對底板的裂縫進行修補，并對不滿足要求部位的底板進行加固。建議對地下室底板考慮各個不利工況和荷載組合等作進一步驗算;采用上述方法對開裂、滲漏的底板進行修復，對承載力等不滿足要求部位的底板進行加固;建議由原設計、施工單位或其他有相關資質的設計單位進行加固修復。

[1] GB 50010-2002，混凝土結構設計規范[S].

[2] GB 50009-2001，建筑結構荷載規范(2006年版)[S].

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