某工程地下室上浮分析与加固处理

张学深 （江西同济建筑设计咨询有限公司，江西 南昌 330077）

1 前言

近年来，地下室上浮案例各地时有发生，相关文献对地下室上浮的原因及加固处理进行了介绍。近期，南昌某地下室因抗浮原因导致地下室构件严重损坏，相关专家在土木吧等网络媒体针对地下室上浮原因发表了多篇文章进行了专门分析。新近发布的《建筑工程抗浮技术标准》也于2020年3月1日开始实施。本文结合某地下室的上浮问题，对地下室上浮原因及加固处理做了介绍，可供类似工程参考。

2 工程概况

本工程为1层地下室，地下室总长度约为402m，总宽度约为102m，长宽比约为4.0，总建筑面积45027.13m。地下室顶板设计覆土厚度为1.5m，地下室的层高为3.6m，顶板采用无梁楼盖结构。梁、板、柱及外墙混凝土等级皆为C35。底板设计厚度350mm，顶板设计厚度350mm。

本工程采用柱下独立基础，基础持力层从左至右依次分别为中风化砂砾岩、强风化砂砾岩及粉质黏土，地基承载力特征值分别为1400kPa、300kPa、160kPa。抗浮设计水位室外地坪下2.5m，整体抗浮满足规范要求。

3 工程地质及场地水文条件

3.1 工程地质

场地浅层为人工填土层(Q4)，下部为第四系中更新统坡积层的粉质黏土（Q3），下卧基岩为第三系沉积岩的砂砾岩（E），自上而下可依次为：①杂填土、②粉质黏土、③全风化砂砾岩、④强风化砂砾岩、⑤中风化砂砾岩五个单元层。本工程地质情况详见表1。

表1 土层设计参数

3.2 场地水文条件

本场地地下水主要为孔隙潜水和少量上层滞水，于第三系沉积层全风化及强风化砂砾岩中揭露第一层地下水，初见水位标高为34.99～43.42m，稳定水位标高为35.99～44.42m，微承压性，属裂隙水，水量一般，主要沿裂隙面侧向补给与排泄。

4 基础设计

根据本工程地质勘察报告，本工程底板下部存有中风化砂砾岩、强风化砂砾岩、全风化砂砾岩以及粉质黏土共四种岩土层。地基基础采用柱下独立基础，分别以中风化砂砾岩、强风化砂砾岩以及粉质黏土为持力层。因基础持力层有三种，承载力差别较大，基础设计时将分别进行承载力及变形验算，尤其是将不同基础持力层间的沉降变形差控制在规范允许的范围内。

5 顶板设计

顶板采用无梁楼盖，板厚为350mm，混凝土强度等级C35。顶板设置有双层双向拉通钢筋，柱帽位置另行附加受力钢筋。柱帽尺寸：3400×3400mm、3600×3600mm，柱帽高度1100～1150mm。

6 事故概况及应急处理方案

2020年7月，据业主反馈局部地下室框架柱出现不同程度的斜裂缝，经实地查勘，框架柱出现裂缝的区域如图1所示。地下室框架柱裂缝开展情况如下：图1所示区域中部框架柱开裂情况较为严重，柱身出现较多斜向裂缝，裂缝宽度较大；部分人防隔墙或砌体填充墙出现斜向裂缝，粉刷层与主体已经脱离开；图1所示填充区域为土方回填区，土方回填与非回填交接区域框架柱柱顶出现水平裂缝，裂缝宽度较小，裂缝在柱边无回填土一侧。部分框架柱柱顶、柱底出现斜裂缝，有一处柱帽下部出现水平裂缝。典型的框架柱身裂缝开展情况详见图2。

图1 框架柱出现裂缝的区域

图2 典型的框架柱身裂缝开展情况

结合现场的框架柱裂缝开展情况，及当时仍处于雨季，为了避免柱身损坏加剧导致严重的后果，提出了以下应急处理措施：

①对于柱身受损严重的情况，在柱身四周及时用钢管回顶，避免柱身受损加剧导致承载失效；

②底板每隔一跨，在跨中位置设置Φ32泄水孔并视现场情况调整泄水孔间距，必要时可每跨皆设置泄水孔；

③加强框架裂缝开展情况监测频率。

7 事故分析

据施工单位反馈，当时正值暴雨时期，暴雨当晚仅发现局部框架柱出现轻微裂缝，暴雨次日即发现较多框架柱出现裂缝的情况，裂缝开展严重。受制于工期的原因，现场大部分区域地下室顶板已覆土完毕，仅有图1所示区域地下室顶板还未覆土，另现场部分区域地下室侧壁土方尚未回填，已回填区域，回填土方亦欠密实。经现场排查，所有出现裂缝的框架柱均位于顶板未回填区及回填与未回填边界处，顶板覆土已实施完毕的区域皆未发现框架柱出现裂缝的情况。经参建各方讨论分析，形成以下共识：

①时值雨季，大量雨水通过地下室侧壁渗入底板下方，而底板下方为中风化、强风化岩层及粉质粘土层，为天然的隔水层，渗入的雨水无法排出，越积越多，形成“水盆”效应，且周边有又受到周边高层主楼的约束，地下室出现不均匀上浮，导致框架柱出现裂缝；

②现场覆土区域皆未出现框架出现裂缝的情况，不存在安全隐患；

③雨季期间，应加强观测频率，密切关注裂缝开展情况，并编制应急预案；

④根据现场情况，设计院出具处理方案，待框架裂缝发展稳定，雨季过后，及时整改，整改后及时覆土。

8 加固处理

根据现场的框架柱裂缝开展情况及损伤程度将受损框架柱分为三类：①轻度损伤，仅柱顶或柱底出现少量细微裂缝的情况，裂缝宽度不大于0.3mm；②中度损伤，柱底或柱顶出现多条斜裂缝，裂缝宽度大于0.3mm小于1.5mm；③严重损伤，柱底或柱顶出现多条裂缝，裂缝宽度大于1.5mm以上的情况。

具体加固处理方案如下：

①应先进行受损框架柱混凝土修复及修补施工，待修复后，再对其角部采取外包钢加固；

②对于仅在框架柱上、下加密区或中部非加密区三个区域中的一个区域出现严重裂缝的框架柱，应先将柱帽及周边顶板采用钢管回顶后将裂缝处混凝土凿除（原钢筋保留），并用高强混凝土灌浆料或高一等级的细石混凝土重新浇筑，待混凝土龄期达到后，再对其角部采取外包钢加固，柱周包钢加固方案详见图3；

图3 柱包钢加固方案示意图

③对于在框架柱上、下柱加密区或中部非加密区三个区域中的两个区域出现严重裂缝的柱，应先将柱帽及周边顶板采用钢管回顶后将整个受损的框架柱混凝土凿除（原钢筋保留），并用高强混凝土灌浆料或高一等级的细石混凝土重新浇筑，待混凝土龄期达到后，再对其角部采取外包钢加固；

④对于局部柱帽中部开裂的情况，应先进行柱帽混凝土修复及修补施工，待修复后，再根据图4中的“柱帽节点修复做法”进行相应加固处理；

图4 柱帽加固方案示意图

⑤对于整体敲凿后的柱子，当纵筋出现轻微弯曲的情况，应将此柱箍筋通长加密并将原箍筋直径加大一个级别施工。

9 结语

地下室的抗浮问题由来已久，且历年全国各地因地下室抗浮出现事故的案例时有发生，应引起参建各方的足够重视。本工程地下室出现抗浮问题主要是由于地下室顶板未及时覆土，恰又适逢雨季，现场已按文中的处理方案实施完毕，消除了安全隐患。通过本工程的事故分析可知，在地下室顶板覆土未完成及强降水等外部环境影响下，造成地下水水位急剧变化，以致抗浮荷载不足，从而导致地下室的抗浮问题应引起施工、监理、设计、甲方等参建各方的特别注意。