某工程地下室上浮分析與加固處理

張學深 （江西同濟建筑設計咨詢有限公司，江西 南昌 330077）

1 前言

近年來，地下室上浮案例各地時有發生，相關文獻對地下室上浮的原因及加固處理進行了介紹。近期，南昌某地下室因抗浮原因導致地下室構件嚴重損壞，相關專家在土木吧等網絡媒體針對地下室上浮原因發表了多篇文章進行了專門分析。新近發布的《建筑工程抗浮技術標準》也于2020年3月1日開始實施。本文結合某地下室的上浮問題，對地下室上浮原因及加固處理做了介紹，可供類似工程參考。

2 工程概況

本工程為1層地下室，地下室總長度約為402m，總寬度約為102m，長寬比約為4.0，總建筑面積45027.13m。地下室頂板設計覆土厚度為1.5m，地下室的層高為3.6m，頂板采用無梁樓蓋結構。梁、板、柱及外墻混凝土等級皆為C35。底板設計厚度350mm，頂板設計厚度350mm。

本工程采用柱下獨立基礎，基礎持力層從左至右依次分別為中風化砂礫巖、強風化砂礫巖及粉質黏土，地基承載力特征值分別為1400kPa、300kPa、160kPa。抗浮設計水位室外地坪下2.5m，整體抗浮滿足規范要求。

3 工程地質及場地水文條件

3.1 工程地質

場地淺層為人工填土層(Q4)，下部為第四系中更新統坡積層的粉質黏土（Q3），下臥基巖為第三系沉積巖的砂礫巖（E），自上而下可依次為：①雜填土、②粉質黏土、③全風化砂礫巖、④強風化砂礫巖、⑤中風化砂礫巖五個單元層。本工程地質情況詳見表1。

表1 土層設計參數

3.2 場地水文條件

本場地地下水主要為孔隙潛水和少量上層滯水，于第三系沉積層全風化及強風化砂礫巖中揭露第一層地下水，初見水位標高為34.99～43.42m，穩定水位標高為35.99～44.42m，微承壓性，屬裂隙水，水量一般，主要沿裂隙面側向補給與排泄。

4 基礎設計

根據本工程地質勘察報告，本工程底板下部存有中風化砂礫巖、強風化砂礫巖、全風化砂礫巖以及粉質黏土共四種巖土層。地基基礎采用柱下獨立基礎，分別以中風化砂礫巖、強風化砂礫巖以及粉質黏土為持力層。因基礎持力層有三種，承載力差別較大，基礎設計時將分別進行承載力及變形驗算，尤其是將不同基礎持力層間的沉降變形差控制在規范允許的范圍內。

5 頂板設計

頂板采用無梁樓蓋，板厚為350mm，混凝土強度等級C35。頂板設置有雙層雙向拉通鋼筋，柱帽位置另行附加受力鋼筋。柱帽尺寸：3400×3400mm、3600×3600mm，柱帽高度1100～1150mm。

6 事故概況及應急處理方案

2020年7月，據業主反饋局部地下室框架柱出現不同程度的斜裂縫，經實地查勘，框架柱出現裂縫的區域如圖1所示。地下室框架柱裂縫開展情況如下：圖1所示區域中部框架柱開裂情況較為嚴重，柱身出現較多斜向裂縫，裂縫寬度較大；部分人防隔墻或砌體填充墻出現斜向裂縫，粉刷層與主體已經脫離開；圖1所示填充區域為土方回填區，土方回填與非回填交接區域框架柱柱頂出現水平裂縫，裂縫寬度較小，裂縫在柱邊無回填土一側。部分框架柱柱頂、柱底出現斜裂縫，有一處柱帽下部出現水平裂縫。典型的框架柱身裂縫開展情況詳見圖2。

圖1 框架柱出現裂縫的區域

圖2 典型的框架柱身裂縫開展情況

結合現場的框架柱裂縫開展情況，及當時仍處于雨季，為了避免柱身損壞加劇導致嚴重的后果，提出了以下應急處理措施：

①對于柱身受損嚴重的情況，在柱身四周及時用鋼管回頂，避免柱身受損加劇導致承載失效；

②底板每隔一跨，在跨中位置設置Φ32泄水孔并視現場情況調整泄水孔間距，必要時可每跨皆設置泄水孔；

③加強框架裂縫開展情況監測頻率。

7 事故分析

據施工單位反饋，當時正值暴雨時期，暴雨當晚僅發現局部框架柱出現輕微裂縫，暴雨次日即發現較多框架柱出現裂縫的情況，裂縫開展嚴重。受制于工期的原因，現場大部分區域地下室頂板已覆土完畢，僅有圖1所示區域地下室頂板還未覆土，另現場部分區域地下室側壁土方尚未回填，已回填區域，回填土方亦欠密實。經現場排查，所有出現裂縫的框架柱均位于頂板未回填區及回填與未回填邊界處，頂板覆土已實施完畢的區域皆未發現框架柱出現裂縫的情況。經參建各方討論分析，形成以下共識：

①時值雨季，大量雨水通過地下室側壁滲入底板下方，而底板下方為中風化、強風化巖層及粉質粘土層，為天然的隔水層，滲入的雨水無法排出，越積越多，形成“水盆”效應，且周邊有又受到周邊高層主樓的約束，地下室出現不均勻上浮，導致框架柱出現裂縫；

②現場覆土區域皆未出現框架出現裂縫的情況，不存在安全隱患；

③雨季期間，應加強觀測頻率，密切關注裂縫開展情況，并編制應急預案；

④根據現場情況，設計院出具處理方案，待框架裂縫發展穩定，雨季過后，及時整改，整改后及時覆土。

8 加固處理

根據現場的框架柱裂縫開展情況及損傷程度將受損框架柱分為三類：①輕度損傷，僅柱頂或柱底出現少量細微裂縫的情況，裂縫寬度不大于0.3mm；②中度損傷，柱底或柱頂出現多條斜裂縫，裂縫寬度大于0.3mm小于1.5mm；③嚴重損傷，柱底或柱頂出現多條裂縫，裂縫寬度大于1.5mm以上的情況。

具體加固處理方案如下：

①應先進行受損框架柱混凝土修復及修補施工，待修復后，再對其角部采取外包鋼加固；

②對于僅在框架柱上、下加密區或中部非加密區三個區域中的一個區域出現嚴重裂縫的框架柱，應先將柱帽及周邊頂板采用鋼管回頂后將裂縫處混凝土鑿除（原鋼筋保留），并用高強混凝土灌漿料或高一等級的細石混凝土重新澆筑，待混凝土齡期達到后，再對其角部采取外包鋼加固，柱周包鋼加固方案詳見圖3；

圖3 柱包鋼加固方案示意圖

③對于在框架柱上、下柱加密區或中部非加密區三個區域中的兩個區域出現嚴重裂縫的柱，應先將柱帽及周邊頂板采用鋼管回頂后將整個受損的框架柱混凝土鑿除（原鋼筋保留），并用高強混凝土灌漿料或高一等級的細石混凝土重新澆筑，待混凝土齡期達到后，再對其角部采取外包鋼加固；

④對于局部柱帽中部開裂的情況，應先進行柱帽混凝土修復及修補施工，待修復后，再根據圖4中的“柱帽節點修復做法”進行相應加固處理；

圖4 柱帽加固方案示意圖

⑤對于整體敲鑿后的柱子，當縱筋出現輕微彎曲的情況，應將此柱箍筋通長加密并將原箍筋直徑加大一個級別施工。

9 結語

地下室的抗浮問題由來已久，且歷年全國各地因地下室抗浮出現事故的案例時有發生，應引起參建各方的足夠重視。本工程地下室出現抗浮問題主要是由于地下室頂板未及時覆土，恰又適逢雨季，現場已按文中的處理方案實施完畢，消除了安全隱患。通過本工程的事故分析可知，在地下室頂板覆土未完成及強降水等外部環境影響下，造成地下水水位急劇變化，以致抗浮荷載不足，從而導致地下室的抗浮問題應引起施工、監理、設計、甲方等參建各方的特別注意。