地下車庫上浮處理措施

我國東部沿海地區有單層或者多層地下車庫的工程，盡管在設計時采用了抗拔樁，但是如果在地下車庫頂板沒有回填土時，遇臺風、暴雨等極端天氣，而沒有采取降水措施或者降水措施不到位會導致地下水位急劇上升，最后地下車庫的總荷載加上樁的抗拔承載力之和小于地下車庫所受到的浮力時，地下車庫會局部或者整體上浮，導致地下車庫的框架柱、頂板和底板被破壞。

1 工程概況

某地下車庫建筑面積約1.7萬m2，為地下1層，層高3.4m，基礎形式為獨立承臺+方樁，方樁樁型為J A Z H25-8+8，承臺厚度800mm；防水底板厚度400mm，柱距為7.8m×7.8m，未設置基礎梁；頂板厚度350mm，除局部地區外均未設置框架梁，柱上設置柱帽，柱帽尺寸 2.6m×2.6m，厚度 800mm。

建筑場地地層為第四紀全新世至上更新世濱海平原型沉積土層。主要由粘性土、粉土和砂性土組成。對該工程基礎設計和基坑施工有直接影響的為淺部土層中的潛水，其補給來源主要為大氣降水與地表逕流。地下車庫后澆帶全部封閉完成，頂板回填土未施工。

2 結構的上浮和破壞情況

工程所在地區遭遇特大暴雨，降雨達到219.4mm。大雨過后，發現車庫中間區域內大部分框架柱與地面和柱帽連接處出現裂縫，部分柱子頂部混凝土破壞。經測量，出現裂縫區域的車庫底板上浮約50～260mm。

對地下車庫所有結構裂縫、破壞情況和底板標高進行詳細檢查和統計，發現結構的裂縫、破壞情況和柱子上浮高度具有以下特征。

1）位于地下車庫中部的兩根柱子上浮高度最大，分別為255、250mm。以這兩根柱為中心向四周方向的柱子上浮高度逐漸減小。

2）地下車庫上浮范圍內柱子大半存在裂縫，裂縫分布在柱頂和柱根部500mm范圍內，柱頂多為橫向裂縫，部分柱頂部四周混凝土出現破碎，柱根多為斜向裂縫，部分柱根部四周混凝土也出現破碎，見圖1。

3）地下車庫北側擋土墻和頂板相交的地方出現貫通性裂縫，見圖2。車庫頂板撓度最大的地方產生裂縫，雨后出現滲水現象。

圖1 柱子裂縫

圖2 擋土墻和頂板相交處裂縫

4）地下車庫底板頂至頂板底的垂直距離仍為設計距離，車庫內凈空未發生變化，車庫頂板和底板整體上浮。

5）地庫上浮區域呈現出兩邊低中間高的形狀。其中A-D軸緊挨中間主樓，A-N軸為擋土墻，墻下樁較密，這兩條軸線上的柱子類似簡支梁的支座，在水浮力的作用下，這兩排柱子中間區域的車庫整體向上彎曲。具體以上浮高度最大的B-3軸柱子為例，A-N軸為外墻，上浮高度0，A-D軸處柱子緊鄰地庫內主樓，上浮高度為-14mm，中間的A-J軸處上浮高度則達255mm，見圖3。

圖3 B-3軸柱子上浮高度

簡支梁支座所受的支座力較大，所以緊挨著支座處的兩排柱子和墻體受到的破壞較大。

3 結構破壞和上浮原因分析

1）受罕見的特大暴雨襲擊，地下水位暴漲。地下車庫位置較低，罕見暴雨過后，大量雨水滲入至車庫底板以下。根據地質勘查報告，地下車庫底板墊層標高以下1.5m范圍內大部分為粘質粉土。此層土的水平滲透系數平均值為1.02×10-4c m/s，豎向滲透系數平均值為7.40×10-5c m/s，屬于中等透水層，具有較強的透水能力。地表雨水通過車庫周邊回填土和這層粘質粉土滲入到地下車庫底板以下，導致地下車庫周邊及底板下的水產生的浮力大于車庫自重、回填土自重和抗拔樁承載力之和，車庫局部地方上浮。

2）地下車庫主體完成，后澆帶封閉之后，未進行持續降水。車庫結構施工完畢后，頂板回填土還未回填之前即停止降水，暴雨過后水位暴漲而未采取措施。后澆帶澆筑完成后，地下車庫構成一個大的封閉空間，類似于一個大船，承受了極大的水浮力。

3）結構設計方案欠妥，樁尺寸和抗拔承載力過小。地下車庫框架柱柱距為7.8m×7.8m，每根框架柱下邊設置4根樁長16m，截面尺寸為250mm×250mm的樁，單樁抗拔承載力100 kN。由于成本的壓力，在出圖之前經過多次優化設計，優化時未考慮施工中不利因素（如大暴雨、回填土未及時覆蓋、接樁質量差等）的影響，預留的安全余量不夠，導致突發事情發生時，樁的抗拔承載力不能滿足要求。

4）設計將主樓和地下車庫分開，對地下抗浮不利。除中間一棟18層高樓位于地庫之內外，其余主樓和地下車庫都通過連通口連接，主樓基礎和車庫的基礎從聯通口處斷開，主樓的荷載不能傳遞到地下車庫基礎，對地下車庫的抗浮產生不利的影響。

根據實際測量的結果分析，距離地庫中的主樓最近的一排柱子沒有出現上浮的情況，證明地庫內的主樓對地庫的抗浮起到有利的作用。

5）接樁處施工質量差。采用的預制方樁由兩節樁組成，兩節樁通過角鋼搭接焊連接。實際施工過程中，工人采用扁鋼代替角鋼進行焊接，加上搭接材料長度不夠，焊縫不飽滿等因素，此處的焊接質量難以保證，接樁處成為預制混凝土方樁的薄弱環節。在水浮力作用下，當樁接頭處焊縫的承載力小于軸向力時，兩節樁即斷開，導致車庫抗拔承載力下降。

4 處理措施

1）地下車庫底板上開孔放水，讓地下車庫回到設計標高位置。在上浮高度最大區域的底板后澆帶上開一個直徑110mm的泄水孔將地下水排出，讓地下車庫地板回到設計標高位置。

開孔泄水后，地庫底板標高迅速下降，2 d后，地庫沉降基本穩定。現以上浮高度最大的柱子為例進行說明，見圖4。

圖4 上浮高度變化曲線

2）地下車庫抗浮加固方案

（1）沉降基本穩定后，采取在地下車庫頂板上增加荷載的方法抵抗水浮力，避免再次遇到暴雨，導致地下車庫上浮。

（2）樁的抗壓承載力經過驗算后能滿足要求，不再考慮預制混凝土方樁的抗拔承載力，上浮區域樁的抗拔承載力按0計算。

（3）地下車庫頂板增加300mm鋼筋混凝土疊合層，內配鋼筋雙層雙向。底板將原100mm厚混凝土面層改成鋼筋混凝土面層，內配鋼筋單層雙向。頂板和底板疊合層均采用高一強度等級混凝土。

（4）框架柱采用增大截面的方法加固，將原混凝土柱面鑿毛、植筋、支模，澆筑強度高一強度等級微膨脹混凝土。

3）裂縫處理措施。當裂縫為單條細微裂縫時，采取注射環氧砂漿的方式進行封堵。當裂縫為多條較密集裂縫或混凝土局部出現破損時，將裂縫或破損處混凝土全部鑿掉，同增大截面處的混凝土一起澆筑。如果頂板和底板遇見較大的貫穿性裂縫，則將混凝土鑿穿，在新舊混凝土結合面貼膨脹止水條，同混凝土疊合層一起澆筑。

5 結語

該工程已經嚴格按照加固圖紙進行施工，施工完成之后地庫結構未出現新的裂縫，也未出現滲水現象。

施工時，特別要注意防止地下車庫上浮造成結構的損壞和工期、經濟方面的損失。基坑降水要持續到回填土完成之后，施工中要隨時監測地下室的標高，一有變化立即處理；樁基時，要嚴格控制接樁質量。優化設計時，要充分考慮到施工過程中的各種荷載情況，保留一定的安全余量。

[1]《建筑施工手冊》編寫組.建筑施工手冊[M].5版.北京：中國建筑工業出版社，2012.