某地下室局部上浮事故调查及原因分析

王 海，钱 彬

WANG Hai1，QIAN Bin2

(1.浙江省建筑科学设计研究院有限公司，浙江 杭州310012;2.浙江省建设工程质量检验站有限公司，浙江 杭州310012)

近年来，中庭广场花园模式的住宅小区类型受到了广大群众的欢迎，中庭下设计成地下停车库，在提高小区公共绿地面积的同时，有效利用了地下空间又提高了住宅小区的环境品质。在地下室的施工过程中，由于上部荷载未完全施加或地下水位标高不符合设计要求，当遇到强降水时易发生上浮、变形等事故。

今通过某地下室局部上浮事故中受损结构现场检测，深入分析研究上浮原因及结构破坏机理，寻找解决此类问题的有效措施，以保证地下室主体结构的安全性。

1 工程概况

某住宅小区为地下1 层，地上东西两侧为两栋独立21 层住宅建筑，单层地下室总面积为31800 m2，该建筑采用框架-剪力墙结构，地下室层高为4.0 m，住宅小区平面布局见图1。

图1 住宅小区平面布局示意图

该地下室采用柱下钢筋混凝土独立承台，天然地基;基础底板厚350 mm，地下室顶板厚150 mm，主要柱网尺寸为5. 25 m × 6. 35 m，柱截面为500 mm×500 mm，承台截面尺寸为2500 mm ×2500 mm × 800 mm，地梁截面尺寸为300 mm×350 mm和300 mm×700 mm，柱网平面布置见图2。

图2 上浮区域柱网平面布置图

2015年2月20 日至28日连续降雨，该地下室出现不均匀上浮现象，上浮最高点达到600 mm，呈中间高、四周逐渐降低分布，甚至有部分构件出现了较严重的开裂和局部混凝土破碎现象。

2 现场调查

经过现场勘查，发现结构受损情况主要有以下几个方面。

2.1 柱构件

由于地下室变形，上浮区域内大部分框架柱上下节点因受拉、压作用，出现不同程度的开裂和局部混凝土破碎严重，导致受力钢筋外露(图3、图4)。

图3 柱上部角筋变形

图4 柱上部混凝土破坏

2.2 梁构件

由于地下室变形，部分梁构件受拉、压作用，造成在靠近节点附近混凝土开裂［1］;由于柱构件变形导致部分梁构件在柱节点部位梁底局部混凝土破坏、开裂(图5)。

图5 梁构件底部混凝土局部破坏形式

2.3 板构件

由于地下室变形，梁柱节点位置扭曲变形引起部分地下室顶板与底板在梁柱节点部位有放射形裂缝，导致严重渗漏水。

2.4 墙体

由于地下室局部上浮区域位于地下室整体的中间区域，故周边剪力墙未受损，但上浮区域内的后砌隔墙受到梁柱构件变形的影响全部开裂严重。

3 事故原因分析

3.1 抗浮设计

设计采用抗浮锚杆，规格分别为MG1 和MG2，进入中风化岩长度不小于3 m，分别配置232 和228钢筋的抗拉强度设计值为ft=360 MPa，总截面积分别为1608 mm2和1232 mm2;MG1 锚杆固体直径150 mm，锚杆抗拔力特征值250 kN，抗拔力极限值500 kN;MG2 锚杆固体直径130 mm，锚杆抗拔力特征值200 kN，抗拔力极限值400 kN;根据地勘报告显示③-2 中等风化岩，与锚固体粘结强度特征值(fa)=220 kPa;锚杆布置见图6。

图6 锚杆布置示意图

地下室抗浮设计水位63. 70 m，设计水头为4.15 m;井点降水设计要求，地下室顶板浇筑后至地下室顶板覆土完成前，地下水位不得高于61.000 m标高(绝对标高);地下室顶板覆土厚度0.7～1.0 m;地下室顶板覆土全部完成后才可以停止降水。

3.2 结构抗浮计算

根据设计工况对各基础底板受力面积上的锚杆抗拔力、浮力、自重荷载进行计算，并对实际工况下抗浮力进行比较，地下室底板结构见图7。

图7 地下室底板结构示意图

当地下水位为设计值时，对各地下室基础抗浮锚杆的抗拔力进行计算，结果表明:抗拔力标准值为377.18～870.4 kN。

根据柱网平面布置图(图2)所示轴线尺寸，对地下室各基础底板浮力进行分别计算，计算结果是:浮力设计值为1249.08～2379.07 kN。

对各基础底板受力面积上的地下室结构自重荷载(包括顶板覆土，覆土厚度区1.0 m)进行计算，计算结果表明:荷载合计为1260.20～2305.61 kN;其中覆土荷载为377.18～1019.35 kN。

根据上述计算结果对地下室在实际工况下的抗浮能力进行比较［1］，计算结果是:实际工况下(不含覆土荷载)各基础底板受力面积上的抗浮力差值为76.60～-500.74 kN。

计算结果表明，在设计抗浮水位下，按设计工况，该地下室能满足抗浮要求;在不考虑顶板覆土荷载的情况下，地下室结构自重与抗浮锚杆的抗拔力合计，部分锚杆仍不能满足抗浮要求。

3.3 抗浮失效分析

现场实际工况为:地下室后浇带施工完毕，地下室顶板上部覆土尚未施工，地下室局部上浮期间连日降雨。通过对地下室局部上浮现状勘查及计算，综合分析有以下3 个主要原因。

(1)由于地下室顶板上部覆土尚未施工，地下室总荷载较小;计算结果表明，当地下室底板上部无覆土荷载时，地下室结构自重与抗浮锚杆的抗拔力合计仍不能满足抗浮要求。

(2)由于连日降雨，地表水对地下室水层补给［2］，使得地下水位升高，井点降水作业未达预期的效果，当地下水位标高超过设计限值时，地下水的浮力超过部分锚杆的抗拔力;当局部锚杆的抗浮失效后，产生周边锚杆抗浮失效的连锁反应［3］。

(3)后浇带封闭过早，使得地下水形成封闭的箱体，当地下水位快速升高时，无法形成透水减压，为地下室上浮形成有利条件。

4 结 语

通过本次地下室上浮事故的调查分析，对其他地下室工程在施工过程中的抗浮措施提出几点建议:

(1)当地下室结构已完成封闭施工，在结构混凝土强度基本达到设计要求时，可以采取在地下室顶板及底板上增加临时荷载，以提高自重荷载的抗浮力。在增加临时荷载时，应满足设计允许荷载限值。

(2)当遭遇连续大雨或其他因素导致地下水位急速上升时，应立即加强降排水措施，以减小浮力［4］。如无法有效降排水时，可以在地下室底板上均匀开设泄水孔，将地下水引入地下室内，使地下室内外水位趋于平衡，以保持浮力的稳定性。

［1]王海，俞勇，应晓霖.地下室局部上浮事故中受损构件的加固处理方案［J］.建筑结构，2015，45(增刊1):922 -925.

［2]宗钟凌，吕凤伟. 地下室上浮事故原因分析与加固处理方法［J］.建筑技术，2013，44(11):992 -995.

［3]夏仁宝，李刚，江克勤.浅述地下建(构)筑物的抗浮问题［J］.浙江建筑，2012，29(12):23 -29.

［4]陆汉时，黄辉.地下室上浮原因分析及其处理和预防［J］.建筑施工，2013，35(8):723 -725.