紅層丘陵區斜坡建筑地下室上浮原因分析及處理措施

陳近中　劉泊雷　張浩淼

【摘 要】隨著城市的發展和對地下空間的需求，紅層丘陵區斜坡地帶新建了較多地下結構，由于認為紅層丘陵區地下水條件較簡單，往往忽視地下結構抗浮設計，導致許多地下結構鼓脹、開裂，甚至影響主體結構安全。文章以成都南部丘陵區某小區為例，從地形條件、地質條件、施工影響及氣象條件等方面分析了紅層丘陵區斜坡建筑地下室上浮的原因，并對建筑上浮事故提出了鉆孔泄壓、壓力注漿、自動排水和重新回填等有效處理措施，可為該類工程的抗浮設計及事故處理提供參考。

【關鍵詞】紅層丘陵區; 斜坡建筑; 地下室; 抗浮設計; 處理措施

【中圖分類號】TU46【文獻標志碼】A

隨著經濟的發展，紅層丘陵區的城市范圍不斷擴大，周邊斜坡地帶已變為城市建設區域，大量建筑建設在斜坡體上。為了滿足日益增長的停車需求，小區均建立了地下停車庫。但近年來，由于勘察設計單位忽視紅層丘陵區斜坡地下水問題，部分建設在斜坡上的地下室抗水板鼓脹、開裂，甚至破壞主體結構的事件不斷發生。如2013年昆明某建筑暴雨后地下室整體上浮，最大達到94.96 mm，造成了嚴重結構破壞和經濟損失[1]。2015年內江某小區地下水抗水板鼓脹，墻、柱開裂，甚至部分承重結構出現裂縫，危及主體結構安全[2]。廣州、東莞[3]、貴陽[4]、佛山[5]、鎮江[6]、大連[7]等城市均出現了抗浮設計不合理而導致地下室開裂甚至破壞的事故。

1 工程概況

成都市某小區位于成都南部淺丘地帶。項目規劃建設凈用地面積約62 429 m2，總建筑面積為152 802 m2，包含12棟6+1層住宅、3棟9+1層住宅、2棟10+1層的住宅，會所2層、商業用房、地下車庫和門衛房等服務設施。

2018年7月11～13日，成都連續暴雨，最大24 h降雨量為249.2 mm。13日發現該小區16#、17#、18#樓之間純地下室部位抗水板出現鼓脹，最大鼓脹高度約15 cm，抗水板與柱間出現裂縫。由于及時采取鉆孔泄壓，鼓脹、開裂僅限于抗水板，未影響到結構整體，建筑整體安全。

2 水文及地質條件

2.1 氣象水文

成都市屬亞熱帶季風型氣候區，風氣候顯著，四季分明。氣候總的特點是：冬暖、夏長、冬雪少，日照少、降雨量充沛。多年年平均氣溫16.2 ℃，極端最高38.30 ℃，極端最低-5.90 ℃。多年平均降水量為911.6～983.9 mm，豐水期為6～9月，其降水量占全年降水量的74 %，枯水期為12～2月。相對濕度多年年平均為82.1 %。多年年平均風速1.35 m/s，最大風速14.8 m/s，極大風速27.4 m/s;最多風向NNE。受大氣環流控制，降雨分配季節不均，夏秋兩季降雨量（5～10月）偏多，多年平均降水量占全年的81.5 %。

2.2 地形地貌

場地原始地貌屬于淺丘地貌，西北高東南低，高程介于485.53～497.22 m，相對高差約12 m。場地南部為淺丘，高程496.00～497.00 m，丘間谷地貫穿場地北部、東部以及西部，高程485～491 m（圖1）。由于工程開挖山丘、填埋谷地，使得場地北部形成一相對低洼地帶，易于水流匯集（圖2）。

2.3 地層巖性

根據勘察資料，場地主要由第四系全新統人工填土層（Q4ml）、第四系全新統殘坡積層（Q4el+dl）粉質黏土、白堊系上統灌口組（K2g）泥巖組成。人工填土層主要分布于場地北側及西側，鉆孔揭露厚度0.2～6.4 m。粉質黏土除場地中部因人工平整后缺失外，普遍分布于場地，鉆孔揭露厚度0.5～5.7 m。場區下伏白堊系上統灌口組泥巖、砂巖，根據其風化程度，該層可分為全風化強風化泥巖、中風化泥巖。

2.4 地質構造

成都地區大地構造體系的西部為華夏系龍門山構造帶;其東部是新華夏系龍泉山構造帶;處于兩構造單元間的成都平原北起安縣、南至名山、西抵龍門山脈、東達龍泉山，慣稱成都坳陷，本場地位于成都南部，為凹陷中部。

2.5 水文地質條件

2.5.1 地表水

由于工程建設，填方阻斷了場地北側溝谷，致使其在場地北部形成面積約6 000 m2洼地，雨季易匯水形成暫時性積水堰塘。

2.5.2 地下水

場地地下水類型有第四系松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩類。第四系松散巖類孔隙水主要賦存于人工填土、粉質黏土中，接受大氣降水滲透補給形成上層滯水，其水量受氣象因素及顆粒級配控制，勘察期為雨季，為豐水期，測得水位埋深0.4～3.1 m。基巖裂隙水主要為風化網狀裂隙水及層間裂隙水，水量的大小取決于裂隙的發育程度，整體而言泥巖為隔水層，滲透系數和水量均較小。

3 原因分析

3.1 地形條件

場地屬于淺丘區，場地北側、東側、西側均為分水嶺，南側為丘間谷地，形成一個“簸箕”型的匯水區域，十分有利于匯水，匯水面積約1.5 km2（圖3）。加之抗水板出現鼓脹的部位剛好處于整個匯水區域的最低處（高程486 m），匯水區域內所有地表水、地下水均向此處徑流，使得該區在暴雨時期地下水、地表水豐富。

3.2 地質條件

場地的原始地層主要為人工填土層（Q4ml）、粉質黏土（Q4el+dl）、泥巖（K2g）組成，人工填土層較少，位于場地西側，粉質黏土、泥巖普遍揭露。工程修建時，對場地進行了平整，斜坡地帶進行開挖，表層的填土和粉質黏土均挖除，地基巖土層為泥巖，而對場地的丘間谷地進行了回填，特別是無地下室區域，回填高度約5.1 m（±0高程為491.6 m，原始地形最低處486.5 m）。回填土主要為挖方區的泥巖塊石和粉質黏土組成，土體孔隙為地表水進入地下提供了通道。降雨時，雨水沿回填土進入地下，并沿基坑肥槽進入基坑底部，對底部抗水板產生浮力，當浮力大于上部抗力時，抗水板開始出現變形（圖4）。

3.3 施工影響

施工影響主要有兩方面：一是抗水板鼓脹時，工程剛完成主體結構，地下室周邊及回填區未能及時封閉回填，連續強降雨時，地表水沿未封閉處的回填土迅速進入地下，由于地形和地質條件，坑內水流不能及時排走，使得地下水位迅速上升而產生浮力。二是回填土為開挖形成的泥巖塊石和粉質黏土，施工回填時，未能壓實到設計要求，回填土內存在水體徑流的孔隙通道，地表水能很快進入地下。

3.4 氣象條件

2018年7月11～13日，成都連續暴雨，最大24 h降雨量為249.2 mm，工程區附近雨量站最大過程雨量達228.9 mm。長時間連續暴雨，使得區內地表水流豐富，部分水流沿地表土體進入地下，地下水位迅速抬升，在基坑底部產生較大浮力。

4 處理措施

4.1 鉆孔泄壓

發現抗水板鼓脹后，立即對鼓脹部位抗水板進行了鉆孔，有效的釋放了水頭壓力，避免抗水板繼續鼓脹而影響建筑主體結構。

4.2 壓力注漿

由于事故發生時，建筑主體已形成，很多施工方法已不適合在地下室內進行，因此采取壓力注漿對抗水板下部土體進行加固，封閉地下水滲透通道。

4.3 自動排水

在地下室周圍修建一圈盲溝和數口集水井，并使盲溝與集水井相連，使得地下水經由盲溝進入集水井，形成排水系統。井內安置自動抽水設備，待井內水位達到設置高度時，自動啟動抽水設備，將井內水體抽到室外排水溝內[8]。

4.4 重新回填

挖除原肥槽內的回填土體，并采用3∶7灰土回填，要求滲透系數小于5×106 m/d，并及時封閉上部土體，避免地表水體通過回填土體進入地下[9]。

5 結論

不能簡單認為紅層丘陵區水文地質條件簡單而忽視建筑的抗浮設計，應充分分析場地的匯水條件、地質條件以及氣象條件，對場地的地下水進行補給、徑流、排泄分析，進行合理的抗浮設計。一旦建筑出現抗浮不當，應及時采取鉆孔泄壓的應急措施，并對地下水進行壓力注漿、自動排水、重新回填、及時封閉等永久處理措施。

參考文獻

[1]劉軍，李廖兵，楊凡.某地下室上浮開裂的處理與研究[J].建筑結構，2015，45（21）：89-93.

[2]覃偉，杞小林，張蓮花.坡地建筑地下室上浮原因分析及處理措施[J].成都大學學報：自然科學版，2016，35（1）：103-106.

[3]徐其功，張惠民，李想.地下室抗浮事故原因分析與加固處理措施[C]//曹大燕，鄧浩，梁爽.土木工程檢測鑒定與加固改造新進展，北京：中國建材工業出版社，2014：742-747.

[4]丁力，丁堅平，楊平波.某新校區實驗樓地下室上浮事故分析[J].勘察科學技術，2013（2）：36-38.

[5]徐春國.地下室上浮開裂事故的鑒定與加固處理[J].建筑結構，2002，32（11）：64-65.

[6]米文杰.某地下車庫抗浮不足事故分析及處理[J].建筑結構，2012，42（S1）：835-838.

[7]鄒永發，勇為.某地下車庫上浮的處理措施[J].建筑技術，2010，41（6）：564-566.

[8]楊淑娟，張同波，呂天啟，等.地下室抗浮問題分析及處理措施研究[J].建筑技術，2012，43（12）：1067-1069.

[9]李大浪，蔡飛，黃玉屏.丘陵坡地地下室抗浮設計研究[J].有色冶金設計與研究，2016，37（2）：34-37.

[定稿日期]2021-02-03

[作者簡介]陳近中（1982～），男，碩士，高級工程師，從事工程勘察設計。