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摘要:在水位较高地区,单纯地下室或多高层建筑带地下室越来越多存在地下水位高于地下室底标高,此时常会因为地质勘查、设计、施工过程等某一环节的疏漏,出现抗浮力不足的问题,造成地下室整体或局部上浮,影响其正常的使用功能,甚至危及整体结构的安全。本文介绍的是由于施工工艺不当,措施不力导致地下室上浮的工程实例,以及所采取的加固处理方案。
关键词:地下室;抗浮设计
1、工程概况:
安庄小区配套用房地下室位于扬州市城北,原设计为:地下一层,地上局部三层。地下室层高4.30m、净高3.60m(其中纯地下室部分净高为3.0m);地上一层层高4.50m、二三层层高均为3.60m。该工程在地下室侧墙及顶板混凝土浇筑完9天后,由于扬州地区普降暴雨且周边基坑止水挡墙失去作用,大量雨水瞬间进入基坑内,导致地下室上浮,并且在水位回落后地下室未能回落至原标高,呈倾斜状;地下室底板西北至东南向高低差达到94.2cm(具体详见现场测绘底板标高图),顶板出现裂缝,框架柱随地下室发生倾斜,原沉降后浇带处超前止水部分破坏、钢筋受力变形,该地下室已无法正常使用,需经加固处理。
2、事故原因分析:
2.1 设计抗浮
本工程原设计±0.00为7.60m,根据岩土工程勘察报告,其抗浮水位为7.45m(即-0.150m)。)施工图设计时采用压重抗浮,纯地下室部分基础底板底标高为-5.300,板厚400,其上回填素混凝土至-4.400,地下室顶板顶标高为-0.900,其上回填素混凝土750,室外地面标高为-0.150;具体抗浮计算结果如下:
F浮=10X(5.30-0.15)=51.5 KN/m2
F抗= G底板+G底板面層+G顶板+G回填混凝土;G底板=25X0.4=10.0KN/m2
G底板面层=25X0.5+20x0.1=14.5KN/m2(底板上回填素混凝土500)
G顶板=25X(0.4+0.10)=12.5KN/m2;G回填混凝土=25x0.75 =18.75KN/m2
F抗=(10+14.5+12.5+18.75)=55.75KN/m2 〉1.05x51.5=54.1 KN/m2
因此原设计抗浮满足要求。
2.2 施工过程分析
由以上分析可知,地下室在建成后在正常使用状态下,其抗浮力是满足要求的。但由于在基础底板、侧墙及顶板浇筑完成后,正值雨季,降雨量较大,而基坑内排水系统不畅,又未及时回填,且未采取其他适当的抗浮措施,在地下室压重未达设计预期值,而地下水位已升至最高值的情况下,造成总抗浮力不足而整体上浮。
3、处理方案:
根据现场情况,拟采取以下方案对地基、底板、侧墙、框架柱及地下室顶板进行处理:
3.1 地基处理:根据现场情况,由于基础底板倾斜,底板下部会出现空隙及雨水带入基坑的杂土、淤泥等,拟在原底板上开孔,采用压力注浆对底板下地基土进行加固,加固后地基土承载力要求:基础底板范围内注浆后要求faK不得小于100KPa。(具体注浆应由具有资质的专业地基加固单位负责设计施工,并提供具体施工图纸;同时注浆施工完毕后应进行随机取芯抽样检测,检测合格后方可进行下一工序施工)。
3.2 底板处理:由于在地下室底板高低差达到94.2cm,底板上按照高低差的高点找平后重新做一层构造性防水板;后浇带处必须先采用补偿收缩混凝土浇筑,然后再做找平和防水板。同时根据现场情况推测其底板防水层部分破坏,因此新增防水底板施工前需先作防水层(具体详见附图)。
3.3 侧墙处理:由于侧墙防水未施工,拟将原地下室侧墙保留,利用原地下室侧墙作为地下室挡土墙,在其内侧重新做一道构造性的混凝土防水侧墙,防水侧墙外侧需作防水层(具体详见附图)。
3.4 顶板及框架柱处理:由于在地下室侧墙及顶板混凝土浇筑完9天后出现事故,顶板部分出现裂缝,框架柱随地下室发生倾斜,因此拟将原地下室顶板及地下室框架柱凿除后重做;同时考虑地下室有足够的高度,新做顶板采用(空心)板柱结构或宽扁梁,结构高度控制在450mm左右,并且新做顶板板面标高提高至+0.300,原底层层高由4500改为4200,二三层层高不变;(具体详见附图)。
(地下室柱及顶板的拆除应有可靠的施工方案,同时拆除应尽可能减小对保留部分的损害)。
3.5 抗浮处理:纯地下室部分,其底板最低点与原设计相同为-5.300,根据底板最高点找平并作防水板后板面标高为-3.200,此部分按混凝土考虑,厚度2.1m;顶板按厚度0.25m考虑,抗浮计算如下:
F抗=22x2.1x0.9+25x0.250x0.9+18x0.5x0.9=55.30 KN/m2
〉1.05F浮=1.05x51.5=54.1 KN/m2
抗浮满足要求。
3.6 其他:施工时应采取合适的施工方案及有效排水措施,以保正施工及周围建筑物的安全。
4、处理总结:
工程实践中,施工人员往往仅关注地下室在正常使用状态下的抗浮力是否满足,而忽略了施工过程中可能出现的抗浮力不足的情况。特别是地下室底板、侧墙已经施工完成,室内外未进行回填压重的阶段,尤其是会出现这种情况。因此,施工方应验算各施工阶段的抗浮是否满足要求,如果不满足需提前采取相应补救措施,如局部回填、侧壁留设泄水洞等。在此案例以后的地下室设计中,特别是地下室汽车坡道入口在顶板上的情况,由于其侧墙四周封闭,笔者一般会在图纸交底时建议施工方在侧墙上留设1~2个泄水洞,以应对暴雨等突发情况。
关键词:地下室;抗浮设计
1、工程概况:
安庄小区配套用房地下室位于扬州市城北,原设计为:地下一层,地上局部三层。地下室层高4.30m、净高3.60m(其中纯地下室部分净高为3.0m);地上一层层高4.50m、二三层层高均为3.60m。该工程在地下室侧墙及顶板混凝土浇筑完9天后,由于扬州地区普降暴雨且周边基坑止水挡墙失去作用,大量雨水瞬间进入基坑内,导致地下室上浮,并且在水位回落后地下室未能回落至原标高,呈倾斜状;地下室底板西北至东南向高低差达到94.2cm(具体详见现场测绘底板标高图),顶板出现裂缝,框架柱随地下室发生倾斜,原沉降后浇带处超前止水部分破坏、钢筋受力变形,该地下室已无法正常使用,需经加固处理。
2、事故原因分析:
2.1 设计抗浮
本工程原设计±0.00为7.60m,根据岩土工程勘察报告,其抗浮水位为7.45m(即-0.150m)。)施工图设计时采用压重抗浮,纯地下室部分基础底板底标高为-5.300,板厚400,其上回填素混凝土至-4.400,地下室顶板顶标高为-0.900,其上回填素混凝土750,室外地面标高为-0.150;具体抗浮计算结果如下:
F浮=10X(5.30-0.15)=51.5 KN/m2
F抗= G底板+G底板面層+G顶板+G回填混凝土;G底板=25X0.4=10.0KN/m2
G底板面层=25X0.5+20x0.1=14.5KN/m2(底板上回填素混凝土500)
G顶板=25X(0.4+0.10)=12.5KN/m2;G回填混凝土=25x0.75 =18.75KN/m2
F抗=(10+14.5+12.5+18.75)=55.75KN/m2 〉1.05x51.5=54.1 KN/m2
因此原设计抗浮满足要求。
2.2 施工过程分析
由以上分析可知,地下室在建成后在正常使用状态下,其抗浮力是满足要求的。但由于在基础底板、侧墙及顶板浇筑完成后,正值雨季,降雨量较大,而基坑内排水系统不畅,又未及时回填,且未采取其他适当的抗浮措施,在地下室压重未达设计预期值,而地下水位已升至最高值的情况下,造成总抗浮力不足而整体上浮。
3、处理方案:
根据现场情况,拟采取以下方案对地基、底板、侧墙、框架柱及地下室顶板进行处理:
3.1 地基处理:根据现场情况,由于基础底板倾斜,底板下部会出现空隙及雨水带入基坑的杂土、淤泥等,拟在原底板上开孔,采用压力注浆对底板下地基土进行加固,加固后地基土承载力要求:基础底板范围内注浆后要求faK不得小于100KPa。(具体注浆应由具有资质的专业地基加固单位负责设计施工,并提供具体施工图纸;同时注浆施工完毕后应进行随机取芯抽样检测,检测合格后方可进行下一工序施工)。
3.2 底板处理:由于在地下室底板高低差达到94.2cm,底板上按照高低差的高点找平后重新做一层构造性防水板;后浇带处必须先采用补偿收缩混凝土浇筑,然后再做找平和防水板。同时根据现场情况推测其底板防水层部分破坏,因此新增防水底板施工前需先作防水层(具体详见附图)。
3.3 侧墙处理:由于侧墙防水未施工,拟将原地下室侧墙保留,利用原地下室侧墙作为地下室挡土墙,在其内侧重新做一道构造性的混凝土防水侧墙,防水侧墙外侧需作防水层(具体详见附图)。
3.4 顶板及框架柱处理:由于在地下室侧墙及顶板混凝土浇筑完9天后出现事故,顶板部分出现裂缝,框架柱随地下室发生倾斜,因此拟将原地下室顶板及地下室框架柱凿除后重做;同时考虑地下室有足够的高度,新做顶板采用(空心)板柱结构或宽扁梁,结构高度控制在450mm左右,并且新做顶板板面标高提高至+0.300,原底层层高由4500改为4200,二三层层高不变;(具体详见附图)。
(地下室柱及顶板的拆除应有可靠的施工方案,同时拆除应尽可能减小对保留部分的损害)。
3.5 抗浮处理:纯地下室部分,其底板最低点与原设计相同为-5.300,根据底板最高点找平并作防水板后板面标高为-3.200,此部分按混凝土考虑,厚度2.1m;顶板按厚度0.25m考虑,抗浮计算如下:
F抗=22x2.1x0.9+25x0.250x0.9+18x0.5x0.9=55.30 KN/m2
〉1.05F浮=1.05x51.5=54.1 KN/m2
抗浮满足要求。
3.6 其他:施工时应采取合适的施工方案及有效排水措施,以保正施工及周围建筑物的安全。
4、处理总结:
工程实践中,施工人员往往仅关注地下室在正常使用状态下的抗浮力是否满足,而忽略了施工过程中可能出现的抗浮力不足的情况。特别是地下室底板、侧墙已经施工完成,室内外未进行回填压重的阶段,尤其是会出现这种情况。因此,施工方应验算各施工阶段的抗浮是否满足要求,如果不满足需提前采取相应补救措施,如局部回填、侧壁留设泄水洞等。在此案例以后的地下室设计中,特别是地下室汽车坡道入口在顶板上的情况,由于其侧墙四周封闭,笔者一般会在图纸交底时建议施工方在侧墙上留设1~2个泄水洞,以应对暴雨等突发情况。