某地下工程上浮事故的鑒定與處理

【摘要】目前，因地下工程上浮引起的結(jié)構(gòu)損傷越來越普遍，由此引發(fā)了大量安全事故。本文針對某工程實例，分析了該地下工程上浮和構(gòu)件開裂產(chǎn)生的原因，并提出了相應(yīng)的抗浮處理方案。

【關(guān)鍵詞】地下工程；上??；處理

1、工程概況

該工程位于四川省，是地下兩層鋼筋混凝土現(xiàn)澆整體式無梁樓蓋結(jié)構(gòu)，平面布置近似呈圓形（圖1、圖2），總建筑面積約15000m2。負一層為商業(yè)，中央為鋼結(jié)構(gòu)穹頂（無結(jié)構(gòu)頂板），層高5.1m；負二層為下穿隧道、小型汽車停車庫，層高5.5m。柱網(wǎng)主要尺寸為8.4m×8.4m，柱為圓形截面（直徑800mm）；周圍外擋墻和車行隧道兩側(cè)墻體為500mm厚，其余鋼筋混凝土墻體厚度為300mm、400mm；頂板和底板厚度均為600mm，中板厚度為300mm、400mm，頂板上約有1.2m厚覆土層，覆土層以上是城市道路面層，底板上有約0.6m厚砂卵石和素混凝土回填層?；A(chǔ)為樁筏基礎(chǔ)，底板底面標(biāo)高最低點為絕對高程262.15m。該工程約于2012年6月開工，目前已部分投入使用。

根據(jù)該工程近期的巖土工程勘察報告，結(jié)合區(qū)域水文條件，建議該工程的抗浮設(shè)防水位按272.00m考慮。

2、上浮事故鑒定

2.1現(xiàn)場檢查情況

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)：該工程負二層下穿隧道的側(cè)墻在墻身中部出現(xiàn)斜向貫穿性裂縫，裂縫的低端均指向該工程圓心方向（即呈“倒八字”形），裂縫寬度為0.04mm～0.70mm。負一層和負二層柱帽在環(huán)梁底面、柱帽邊緣附近出現(xiàn)與圓錐體型柱帽的圓周近似相切的裂縫，其寬度為0.04mm～3mm。負一層頂板和負二層中板在側(cè)墻附近的板底面出現(xiàn)與圓周方向近似平行的裂縫、在柱帽邊緣附近的出現(xiàn)與圓錐體型柱帽的圓周近似相切的裂縫，其出現(xiàn)的部位表現(xiàn)出下述規(guī)律：在出現(xiàn)該類裂縫的一個板跨范圍內(nèi)，在遠離該工程圓心一端的板底出現(xiàn)該類裂縫，在靠近該工程圓心一端的板面出現(xiàn)該類裂縫；裂縫寬度為0.04mm～0.20mm，且與上述柱帽裂縫連為一體。

2.2檢查情況分析

該工程負一層的中央?yún)^(qū)域為鋼結(jié)構(gòu)穹頂，無結(jié)構(gòu)頂板，因此該區(qū)域的結(jié)構(gòu)自重較輕，形成抗水浮力的薄弱部位。根據(jù)現(xiàn)場檢查的構(gòu)件開裂部位、裂縫形態(tài)及走勢，結(jié)合實體結(jié)構(gòu)布置情況，經(jīng)綜合分析判定：該工程中央?yún)^(qū)域上浮跡象明顯，結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)了因上浮所致的受力裂縫。

2.3抗浮穩(wěn)定性核算

2.3.1荷載取值情況

荷載層厚度按照現(xiàn)場調(diào)查及檢測結(jié)果經(jīng)綜合考慮后取值，荷載容重按原設(shè)計和《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009-2012取值，如下表所示：

2.3.2抗浮穩(wěn)定性核算結(jié)果

按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB 50007-2011第5.4.3條（見下式），分區(qū)域取該工程的典型跨（跨度為8.4m），對其抗浮穩(wěn)定性進行核算：

Gk/Nw，k≥Kw

式中：Gk為建筑物自重及壓重之和；Nw，k為浮力作用值；Kw為抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)，一般情況下取1.05。

核算結(jié)果（如下表所示）表明，當(dāng)抗浮設(shè)防水位取272.00m時，該工程商業(yè)區(qū)域和中央穹頂區(qū)域的Gk/Nw，k均小于抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)Kw，即該工程的抗浮穩(wěn)定性不滿足要求。

2.4鑒定結(jié)論

經(jīng)結(jié)構(gòu)核算，結(jié)合現(xiàn)場檢測結(jié)果證實：該工程存在因結(jié)構(gòu)上浮所致的結(jié)構(gòu)損傷，其抗浮穩(wěn)定性不滿足抗浮設(shè)防水位（絕對高程272.00m）的要求。

3、上浮事故處理

地下工程上浮事故的處理方法可概括為兩類：抗力平衡法和浮力消除法。根據(jù)該工程的實際情況，設(shè)計了如下處理方案：

3.1抗力平衡法

3.1.1增加壓重

根據(jù)抗浮穩(wěn)定性核算結(jié)果，商業(yè)區(qū)域和中央穹頂區(qū)域每單位面積（1m2）負荷范圍內(nèi)需增加的壓重分別為16.71kN/m2和46.57kN/m2，按新增容重為24kN/m3的素混凝土層，取整體面積計算，整個底板區(qū)域需增加1.0m厚素混凝土層。

3.1.2增加抗浮錨桿

根據(jù)抗浮穩(wěn)定性核算結(jié)果，通過在底板上增設(shè)間距不大于2.4m的抗浮錨桿，提高結(jié)構(gòu)的抗浮穩(wěn)定性。但此方案需考慮施工降水，工期較長，不建議采納。

3.2浮力消除法

通過在原底板上鉆孔、開槽、設(shè)置暗溝，使水流出并匯入集水坑，持續(xù)降水減壓；再在原底板上鋪設(shè)疏水板，并重新澆筑混凝土保護層，將地下水與上部結(jié)構(gòu)完全隔離開。

結(jié)語：

大面積地下工程由于設(shè)計時考慮到周邊土體或上部結(jié)構(gòu)的嵌固作用，往往過高估計了結(jié)構(gòu)的抗浮能力，尤其是當(dāng)結(jié)構(gòu)中央有局部削弱時，會導(dǎo)致整個地下工程的抗浮穩(wěn)定性不足。因此，應(yīng)重視結(jié)構(gòu)的抗浮設(shè)計，可采用抗力平衡法或浮力消除法來增強其抗浮穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1]《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）.

[2]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2011）.

[3]曾國機等.抗浮技術(shù)措施應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].地下空間，2004，1（24）：105-109.

[4]呂朝坤，等.某建筑局部純地下室工程上浮事故的鑒定與處理[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2012，6（39）：15-16.

作者簡介：

張慶，出生年月：1990年10月，籍貫：四川，工作單位：四川省建筑科學(xué)研究院。