某地下室上浮事故处理案例.pdf

第 53 卷 第 16 期2023 年 8 月下建 筑 结 构Building StructureVol.53 No.16Aug.2023DOI:10.19701/j.jzjg.20230633 第第一一作作者者:霍喆赟,硕士,高级工程师,主要从事工程结构设计和检测鉴定研究,Email:huozheyun 。某地下室上浮事故处理案例霍喆赟,唐新华,张新英,黄浩伟(浙江工业大学工程设计集团有限公司,杭州 310014)摘要:某住宅项目地下室发生了上浮事故。在采取了必要的临时措施后,为了解及评估事故对地下室结构的影响,对地下室上浮区域进行结构沉降变形、地下室水位、框架构件损伤、混凝土构件强度、基础构件损伤及变形的相关检测。依据检测结果,综合分析判断了地下室上浮事故的原因;并根据地下室结构变形及损伤情况,给出了相应的加固处理措施建议。关键词:地下室上浮;结构检测;结构加固;构件损伤;构件置换 中图分类号:TU755 文献标志码:A文章编号:1002-848X(2023)16-0138-05引用本文 霍喆赟,唐新华,张新英,等.某地下室上浮事故处理案例 J.建筑结构,2023,53(16):138-142.HUO Zheyun,TANG Xinhua,ZHANG Xinying,et al.Treatment case of a basement floating accident J.Building Structure,2023,53(16):138-142.Treatment case of a basement floating accident HUO Zheyun,TANG Xinhua,ZHANG Xinying,HUANG Haowei(Zhejiang University of Technology Engineering Design Group Co.,Ltd.,Hangzhou 310014,China)Abstract:There was a floating accident in the basement of a residential project.After taking the necessary temporary measures,in order to understand and evaluate the impact of the accident on the basement structure,the structure settlement deformation,basement water level,damage of frame members,strength of concrete members,damage and deformation of foundation members in the floating area of the basement were detected.According to the detection results,the reasons for the basement floating accident were determined comprehensively,and according to the deformation and damage of basement structure,the corresponding strengthening measures were given.Keywords:basement floating;structural detection;structural reinforcement;component damage;component replacement 0引言 我国东部地区降雨量大,极端天气频发,新建地下室施工过程中上浮事故多有发生。地下室结构上浮事故往往造成巨大的经济损失,如何及时并正确地采取应对措施,以减少经济损失是值得研究的问题1-4。笔者针对浙江地区某住宅项目在施工期间局部地下室发生上浮事故,剖析地下室上浮产生的原因,给出应对处理流程及加固措施,以期为类似工程处理提供参考。1工程概况 浙江某住宅项目由 11 幢 21 26 层的高层住宅、若干商业用房及配套设施等组成,设二层地下室,总建筑面积约 168 000m2,其中地下建筑面积约62 800m2。高层住宅采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构,裙房及地下室采用现浇钢筋混凝土框架结构,地下室顶板采用梁板体系,板厚 250mm;地下一层底板采用无梁楼盖体系,局部为梁板结构,板厚 200mm;地下室底板厚 600mm 见图 1。基础采用桩基础,承台厚 1 0001 500mm,高层住宅采用截面 600 800 钻孔灌注桩。纯地下室及二层商业部分采用截面 500500 预应力离心混凝土空心方桩,有效桩长分别为 25、30m,设计单桩抗压承载力特征值分别为 950、1 100kN,设计单桩抗拔承载力特征值分别为 600、760kN。本项目0.000 标高相当于黄海高程 8.450m,图 1 地下室结构剖面示意图第 53 卷 第 16 期霍喆赟,等.某地下室上浮事故处理案例设计抗浮水位取黄海高程 7.000m。室外场地完成后标高为黄海高程 7.5508.250m。地下室基底位于7层土。场地各土层埋藏状态以及土性状况如下:1层杂填土:杂色,松散,由碎砖、混凝土块、碎石、瓦片等建筑垃圾组成,大小不一,碎石粒径一般 230cm,最大粒径 50cm 以上,成分复杂,均一性差;层厚 0.502.70m,层顶标高 5.607.40m。1层素填土:灰、灰黄色,松散稍密,地下水位以上稍湿,地下水位以下饱和;由砂质粉土及黏性土组成,含少量碎石及建筑垃圾,局部孔可见植物根系;层厚 0.503.70m,层顶埋深 0.002.00m,层顶标高 4.687.25m。2层砂质粉土:灰、灰黄色,稍密,局部中密,很湿,含云母碎屑,摇振反应迅速,土面粗糙,干强度及韧性低,局部为黏质粉土。层厚 0.903.90m,层顶埋深 0.603.20m,层顶标高 3.046.04m。3层砂质粉土夹粉砂:灰、灰黄色,中密,很湿,含云母碎屑,夹粉砂,摇振反应迅速,土面粗糙,干强度及韧性低;层厚 1.80 5.60m,层顶埋深2.505.60m,层顶标高 0.864.24m。5层砂质粉土:灰色,稍密,很湿;含云母,局部夹软塑状黏性土及少量粉砂,摇振反应迅速,土面粗糙,干强度及韧性低;层厚 1.00 4.50m,层顶埋深 5.808.90m,层顶标高-2.441.17m。6层粉砂:灰、青灰色,中密,饱和,含云母碎屑,局部孔段夹有少量砂质粉土,摇振反应迅速,土面粗糙,干强度及韧性低;层厚 6.3011.10m,层顶埋深 8.4011.10m,层顶标高-5.22-2.23m。7层砂质粉土夹淤泥质土:灰,稍密,很湿;含云母,偶见贝壳碎屑,夹淤泥质土,局部为淤泥质粉质黏土夹粉土,摇振反应迅速,土面粗糙,干强度及韧性 低;层 厚 1.10 4.60m,层 顶 埋 深 17.10 20.80m,层顶标高-14.37-10.66m。8层砂质粉土夹粉砂:灰、灰黄,中密,很湿,含云母,偶见贝壳碎屑,夹粉砂,摇振反应迅速,土面粗糙,干强度及韧性低;层厚 0.90 4.50m,层顶埋深 20.0023.70m,层顶标高-17.40-12.93m。1层粉质黏土:灰黄、褐黄色,软可塑,局部软塑,含铁锰质斑点,摇振反应无,切面稍光滑,干强度及 韧 性 中 等;层 厚 0.50 3.30m,层 顶 埋 深21.7027.50m,层顶标高-20.13-14.33m。2层黏土:褐灰色,软塑为主,含有机质及少量腐殖质,无摇振反应,切面稍光滑,干强度及韧性高;层厚 9.4014.90m,层顶埋深 22.5028.30m,层顶标高-21.20-16.42m。1层粉砂:灰黄色,中密,饱和;含氧化铁,夹较多黏性土,局部为细砂;层厚 0.50 3.00m,层顶埋深 37.9041.70m,层顶标高-34.82-31.05m。本工程在施工期间,位于 2#楼与 6#楼之间的地下室底板发生上浮,见图 2。事故发生时地下室顶板覆土尚未完成,地下室室内降水井和后浇带已经封闭,同时事故发生时间正处于当地雨季,地下水位升高。上浮事故发生后,施工单位采取底板开孔泄压、排水降水、塑料储水筒压重、对损伤严重的构件进行支撑等临时应急措施5。图 2 地下室上浮区域示意该区域经现场初步测量,底板最高隆起达到47cm。该区域地下二层、地下一层墙柱结构受此影响出现明显裂缝。2地下室结构检测及安全性评估 对上浮区域范围内地下室结构进行检测并进行安全性评估。2.1 地下室沉降监测及底板残余变形测量 (1)地下室沉降监测在本项目场外沉降稳定处设置 3 个基准点。在地下二层混凝土柱上埋设沉降观测点,并重点对上浮区域的地下室混凝土柱进行沉降监测。在测点埋设完毕后,每天监测一次,在变形相对稳定后降低监测频率。(2)地下室底板残余变形测量对地下二层车库区域底板结构面以原结构设计标高为基准开展高程测量。测量结果显示:上浮区域底板补开泄压孔的情况下地下室底板变形较为稳定,但仍存在上浮残余变形,其中上浮区域中心位置残余变形量较大,最大值为 21.1cm。2.2 地下室水位监测 利用场地内原有 4 处止水帷幕外侧地下水位监931建 筑 结 构2023 年测孔,并在场地四周止水帷幕内侧新增 8 处地下水位监测孔,在地下室内部底板上新增 6 处水位监测孔,开展地下室水位观测。在为期 1 个月的测量期间,共取得 20 期水位监测数据。数据结果显示:止水帷幕内侧 8 个测点的水位均位于黄海标高-1.7125.330m 之间,且均低于止水帷幕外侧对应测点水位。监测期间,地下室仍在进行降水,地下室底板上测点的水位大部分时段位于地下室底板面以下,间歇性地出现地下水外溢情况。2.3 地下室主体结构混凝土构件表观裂缝查勘及受力分析2.3.1 表观裂缝查勘对整个地下室的地下一层及地下二层梁、柱、墙、楼板等主体结构混凝土构件开展表观裂缝排查。(1)在上浮区域内,部分地下一层和地下二层柱出现柱身混凝土压碎,其柱顶柱底出现水平裂缝。特别是地下二层柱出现部分柱顶无梁楼盖柱帽混凝土压碎,见图 3、4。图 3 柱顶及柱底混凝土损伤情况图 4 柱帽及柱身混凝土损伤情况(2)地下室部分顶板梁及地下一层梁出现竖向和斜向贯通裂缝,梁支座处出现梁底混凝土压碎,部分楼板板面出现贯通裂缝,见图 5。地下室底板面局部区域存在积水或较多泥沙、浮浆等。图 5 梁板混凝土受损情况2.3.2 受力分析在地下室局部上浮过程中,相邻框架柱上浮位移的绝对值差值较大,框架为克服变形差而产生了很大的内力,柱上下节点位置弯矩增加明显,导致柱顶、柱底节点附近出现受弯水平裂缝。部分柱上浮过程中,柱顶梁板对柱产生位移约束效应,使得柱需要承受的弯矩和轴力远大于正常荷载作用产生的结构内力。在巨大的轴力和弯矩的作用下,柱作为压弯构件,其受压区混凝土出现压碎破坏。此外,在地下室上浮过程中,框架梁为协调两侧柱不均匀上浮变形而产生弯剪效应,框架梁支座处产生较大弯矩和剪力。在上浮变形值较大端梁底受压、梁顶受拉;上浮变形值较小端的情况相反,梁顶受压、梁底受拉;梁上下错动变形产生巨大剪力;因此梁出现受弯竖向裂缝和支座附近受剪斜裂缝。无梁楼盖区域,由于柱上浮过程中受到顶板对柱的约束,使得柱受到的轴力增大,进而使柱帽出现局部混凝土压碎。同时地下室上浮变形的不均匀性导致楼板变形过大,局部位置楼板无法承受变形弯矩而发生开裂。2.4 混凝土构件实体检测 结合沉降观测结果及地下室主体结构混凝土构件表观裂缝查勘结果,划定构件实体检测范围,重点对地下一层及地下二层上浮区域中心位置的梁、板、柱等混凝土构件开展回弹法混凝土抗压强度抽检、箍筋间距及保护层厚度抽检、柱垂直度抽检、构件尺寸抽检等实体检测工作。现场抽检构件的混凝土强度推定等级、钢筋间041第 53 卷 第 16 期霍喆赟,等.某地下室上浮事故处理案例距、钢筋混凝土保护层厚度均能满足原设计要求。部分梁存在明显倾斜。2.5 地下室底板下部脱空情况抽检及底板钻芯法混凝土强度抽检 结合沉降观测成果及地下室主体结构混凝土构件表观裂缝,在地下室上浮较高点、开裂涌水明显区域及底板上浮区域边界等处,采用钻芯法进行钻孔取芯检测。通过芯样判断钻孔取芯处底部脱空情况,并利用钻取的芯样,对地下室底板开展混凝土强度抽检。底板脱空情况除采用钻芯法取样检测外还辅以水下摄像头检测。水下摄像头检测发现,底板结构层与地基明显脱开,见图 6,底板芯样混凝土抗压强度均满足原设计要求。6#楼与南侧上浮区交界处存在地下室底板斜向裂缝切入承台的贯穿裂缝,见图 7、8。分析认为此反冲切斜裂缝是水浮力作用下在承台底板交界面混凝土抗冲切强度不足而产生的,说明在极端天气的高水位情况下原设计防水板的局部抗浮能力不足。图 6 底板与地基脱开图 7 芯样裂缝2.6 预制方桩填芯混凝土上拔情况抽检 在地下室底板上浮区域的预制混凝土方桩与填芯混凝土交界处进行钻孔取芯抽检,见图 9,并结合水下摄像头检测结果及芯样特征,综合判断预制方桩填芯混凝土是否出现上拔情况。检测结果显示,承台底部与预制方桩桩顶、填芯混凝土无明显脱空,填芯混凝土与预制方桩内壁无明显滑移。图 8 承台裂缝位置及取芯样示意图 9 预制混凝土方桩填芯混凝土取芯示意2.7 受损结构构件安全性评估 通过综合分析沉降检测结果及损伤构件分布区域,确定了本次地下室上浮造成地下室主体结构受损的主要影响区域。对影响范围内受损的混凝土梁、柱、墙依据民用建筑可靠性鉴定标准(GB 502922015)6进行构件安全性评估。结果表明,在上浮影响区域内,部分承台、底板、柱、梁、板等结构构件受到不同程度的损伤,并且有较多的混凝土柱、梁为 cu级、du级构件;在上浮影响区域内,地下室底板仍存在残余变形,地下室承台、地下室底板与垫层之间、垫层与土层之间仍存在不同程度的脱空。3上浮原因分析 经计算复核,本工程预制混凝土方桩单桩抗拔承载力特征值能达到设计图纸的取值要求,并与抗拔桩静载试验结果吻合。因此地下室顶板覆土满足设计要求的前提下(覆土厚度 1.2m),地下室的整体抗拔可以满足建筑工程抗浮技术标准(JGJ 4762019)7的要求。根据预制方桩填芯混凝土取芯情况,抗拔桩桩头连接未破坏,桩基施工质量可靠。鉴于上段的分析,地下室上浮原因主要如下:地下室顶板完成施工后,施工现场未按设计要求继141建 筑 结 构2023 年续进行施工期间的基坑降水,导致地下室基坑在连续大雨天气下水位上升。同时顶板完成施工后停止基础降水前未及时进行顶板覆土。上述因素导致施工阶段提前出现最不利抗浮水位,在覆土配重不足的情况下,抗拔桩所能提供的抗拔力远不足以保证地下室满足整体抗浮要求,故而在施工阶段出现地下室上浮情况。4加固处理措施 地下室结构损伤主要由地下室上浮产生的结构变形引起。根据变形及损伤情况,需要从整体、局部抗浮和结构构件加固两方面采取相应的加固处理措施,具体如下。(1)对地下室底板上浮脱空区域进行基底压密注浆处理,基底注浆总体施工顺序宜为先外围后内部。(2)根据地下室底板与承台交接面的反冲切破坏情况,原设计在极端天气的高水位情况下底板局部抗浮能力不足,同时原承台内抗拔桩(兼抗压)存在一定的抗浮和抗压能力的损失情况。为解决底板局部抗浮不足,弥补承台内抗拔桩(兼抗压)承载力的损失,在地下室上浮区域承台外设置预应力水泥土复合钢管桩和承压型囊式扩体锚杆进行补强。承压型囊式扩体锚杆施工顺序如图 10 所示。图 10 承压型囊式扩体锚杆施工顺序(3)地下室上浮区域梁、板、柱损伤不严重,在裂缝较小的位置对构件进行裂缝修补处理8。采取压力注浆法封闭裂缝。(4)对于损伤严重的构件做如下加固处理:对于部分承载力不足的构件,进行碳纤维布加固9;对于因上浮造成严重损伤的梁、板、柱,凿除损伤的混凝土并重新浇筑施工;对于因上浮造成严重损伤的柱,应根据情况进行局部或整体置换10,见图 11。图 11 柱混凝土凿除置换5结语 介绍了浙江地区某住宅项目在施工期间局部地下室上浮事故,结合检测结果剖析了地下室上浮产生的原因,对受损构件进行了受力分析,并给出了应对处理流程及加固措施,可以为类似工程的分析、处理提供一定参考。参考文献 1 王海,应晓霖,罗野,等.某综合楼二层地下室局部上浮事故调查及原因分析 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