中山某住宅小区地下室上浮受损情况调查及分析.pdf

广东土木与建筑GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING2023年7月第30卷 第7期JUL 2023Vol.30 No.7DOI:10.19731/j.gdtmyjz.2023.07.016作者简介：余晓飞（1989-），男，硕士，工程师，主要从事房屋检测鉴定工作。E-mail：0引言自21世纪以来，随着城市建设步伐的加快，城市建设用地日益紧张，地下室作为人防临时掩体及车库功能得到越来越大的推广和应用。近年由于设计单位、施工单位轻视地下室上浮的潜在问题，部分地下室在施工过程或投入使用过程中出现不同程度的上浮破坏。由于土体的空隙及岩体的裂隙赋存大量的地下水，地下水对埋置于岩土体之中或之上的地下结构或洼式结构会产生浮力，若结构的自重小于浮力时将发生上拱或上浮失稳破坏，影响结构的正常使用甚至整体安全性1。地下室上浮破坏的形式主要有局部抗浮失效、局部整体抗浮失效、整体抗浮失效2。每逢雨季，地下室的抗浮问题日益突出。本文针对中山某住宅小区地下室上浮事故进行详细调查、检测鉴定，并结合地下室整体抗浮与局部抗浮计算复核，对上浮损伤事故的原因进行定性分析，提出相应的处理建议，为类似工程的检测与鉴定提供参考案例。1工程概况中山某住宅小区地下室尚未投入使用，地下室顶板尚未覆土，顶板采用正交主次梁板结构，底板为筏板结构，基础采用预应力管桩基础，未设置抗拔桩，结构布置与设计图纸一致，平面布置如图1所示。地下室底板按后浇带分区浇筑，区域划分如图1所示，其中柱脚涌水的负一层位于6号区域。该工程南侧紧邻私人水塘，西侧相隔10 m处为另一私人水塘，北侧为市政道路，地形鸟瞰图如图2所示。2事故调查2.1 事故经过自 2019 年 7 月开始，受长时间强降雨影响，至2019年8月2日，发现中山某住宅小区地下室个别底中山某住宅小区地下室上浮受损情况调查及分析余晓飞（广东省建筑科学研究院集团有限公司广州510500）摘要：通过对中山某住宅小区地下室结构构件的损伤情况和破坏过程进行详细调查，并根据国家规范和委托方提供的工程技术资料进行结构分析验算，对上浮损伤事故的原因进行定性分析，提出相应的处理建议。调查结果表明，该地下室柱脚涌水的主要原因是基础承台混凝土分层浇筑时施工缝的接合面处理不当，其余柱顶水平裂缝及围护砌体墙斜向裂缝主要由地下室局部整体上浮引起。关键词：地下室；上浮；受损分析；施工失误中图分类号：TU375.4文献标志码：A文章编号：1671-4563（2023）07-073-04Investigation and Analysis of a Residential Basements Floating Accident in Zhongshan CityInvestigation and Analysis of a Residential Basements Floating Accident in Zhongshan CityYU Xiaofei（Guangdong Provincial Academy of Building Research Group Co.，Ltd.Guangzhou 510500，China）AbstractAbstract：Aims to analyze the cause of a residential basements floating accident in Zhongshan City and make suggestion for repairingthrough structural inspections and model calculations.The investigation denotes that the main reason for the water gushing out of the bottomof the column is the interval between concrete layering placement lasting too long.Other damage belongs to the integral floating in severalregion of the basement.Key wordsKey words：basement；floating；damage analysis；construction error图1地下室平面布置（按后浇带浇筑时间分为16区）Fig.1Floor Plan of the Basement51661271581491011123413MNPMNP73余晓飞：中山某住宅小区地下室上浮受损情况调查及分析JUL 2023 Vol.30 No.72023年7月 第30卷 第7期板与柱脚交接处有裂缝，框架柱根部大量涌水，柱脚涌水框架柱位于“6号区域”（见图1）；且部分构件存在不同程度的受损。2.2地下水位调查根据委托方提供的工程资料，该工程地下室原抗浮设计水位为绝对标高2.500 m（相对标高-2.250 m）；委托方发现地下室损伤当日（2019年7月8月强降雨期间）周边共有10台降水井，其中仅4台降水井正常工作，井内实际水位为绝对标高 2.850 m（相对标高-1.900 m）；经周边环境调查，该项目南侧及西侧均毗邻水塘，参考 建筑工程抗浮设计规程：广东省标准DBJ/T 15-1252017 第 4.2.2条，本次复核验算拟投入使用后的计算水位取室外地坪标高，即绝对标高3.150 m（相对标高-1.600 m）。3结构实体检测33.1底板厚度检测现场采用钢卷尺结合钻芯法检测地下室底板厚度。检测结果表明，抽检的大部分底板厚度不符合设计要求（300 mm），底板厚度实测值与设计值的偏差为（-6）（-50）mm。3.2混凝土强度检测现场采用钻芯法检测地下室的承台、底板混凝土强度。检测结果表明，抽检的承台混凝土抗压强度值介于 28.363.0 MPa之间；抽检的底板混凝土抗压强度值介于30.069.0 MPa之间。3.3结构构件钢筋配置及钢筋保护层厚度检测现场采用局部凿除保护层和钢筋探测仪相结合的方法，对结构构件的受力钢筋规格、数量、间距、保护层厚度等进行检测。检测结果表明，抽检的底板板面钢筋直径符合设计要求，其中大部分板面钢筋间距的实测值与设计值的偏差超出规定允许偏差范围，不符合设计要求。抽检的大部分底板板面钢筋保护层厚度不符合设计及 混凝土结构工程施工质量验收规范：GB 502042015 要求。3.4底板混凝土抗渗等级检测现场采用钻芯法对地下室底板的混凝土抗渗等级进行抽样检测。检测结果表明，抽检的底板混凝土均符合P6抗渗等级的设计要求。3.5构件变形检测现场采用经纬仪对该工程具备观测条件的柱构件的变形进行检测。结构变形检测结果表明，该建筑抽检的负一层柱柱顶侧向位移（含结构本身施工偏差）范围为240 mm（H/1850H/93），仅1个柱侧向位移过大；柱顶侧向位移无规律性，各方向均有构件存在较大侧向位移，且位移较大的框架柱位置分布无规律性。4结构损伤检查4.1承台的受损及连接情况检查现场开凿与涌水柱脚交接的承台（7H、8H），检查承台的裂缝、破碎情况和底板与承台的连接是否符合设计要求。柱脚涌水部位周边损伤缺陷检测结果表明，7H、8H、柱脚处存在蜂窝、疏松及涌水现象，与承台面交界处存在环向裂缝，裂缝宽度22.0039.00 mm。开凿承台表面混凝土后发现柱脚与承台面交界处至板底存在贯穿斜向裂缝，最大裂缝宽度介于10.0017.00 mm之间，裂缝自板底延伸至柱脚与承台面交界处，裂缝宽度逐渐变小。裂缝大样如图3所示。承台裂缝损伤如图4所示。承台与底板连接情况检查结果表明，承台与底板同一标高，承台钢筋直径符合设计要求；底板与承台交接处仅布置单层钢筋与承台连结，未发现双层钢筋，不符合板面筋拉通、板底筋在承台边锚固的设计要求。钢筋布置详见图5。图2住宅小区地形鸟瞰图Fig.2Aerial View of the Residential Area图3承台裂缝大样Fig.3General of the Foundation CrackW：38hh-0.311W：171-110W：22hh-0.311W：10W：10hh-0.322负一层柱7H（未开凿前）负一层柱7H（开凿后）1-1剖面负一层柱8H（未开凿前）负一层柱8H（开凿后）1-1剖面2-2剖面裂缝斜向发展（非45）裂缝最大位置柱脚图4承台损伤Fig.4The Damage of the Foundation74断面光滑图6承台芯样分层Fig.6The Core Layering Placement广东土木与建筑JUL 2023 Vol.30 No.72023年7月 第30卷 第7期4.2承台混凝土浇筑情况检测现场采用局部抽芯检查地下室承台混凝土浇筑是否存在分层现象。检测结果表明，抽检部分承台混凝土浇筑存在分层现象，其中与涌水柱脚交接的承台混凝土浇筑均存在分层现象。芯样分层如图6所示。4.3柱、围护砌体墙构件损伤缺陷检查依据 房屋裂缝检测与处理技术规程：CECS 293 20114，现场对委托区域的构件进行损伤普查，部分裂缝损伤照片详见图7。通过对本次裂缝及损伤检查结果的统计，按照不同裂缝及损伤所处的位置及分布特征，对地下室中不同位置存在的裂缝及损伤进行归类，主要有如下几种类型：地下室框架柱9P、9N、10N、11N、12N柱顶存在水平裂缝，裂缝宽度介于0.150.40 mm之间，且柱 10N、11N、12N柱顶角部存在混凝土破碎现象，柱9P柱顶角部混凝土表面存在疏松现象；框架柱10N柱脚存在露筋锈蚀现象，并引起开裂，裂缝宽度为0.05 mm。框架柱 14M 柱顶存在水平环状裂缝，裂缝宽度为0.05 mm，柱顶角部混凝土表面存在剥落现象；框架柱8N柱脚混凝土表面存在剥落现象。部分围护砌体墙存在贯穿斜向裂缝，裂缝宽度介于1.04.0 mm之间。5结构验算复核本次验算复核分为设计条件、当日实际条件和拟投入使用条件3个工况，各工况参数如表1表3所示。根据 建筑地基基础设计规范：GB 5000720115，每个工况分别验算其整体抗浮及底板抗冲切性能。因该地下室底板尚未发现裂缝损伤，本次不对局部抗浮进行验算。验算结果如表4、表5所示。6结构受损原因分析6.1柱脚涌水分析该地下室涌水柱脚与承台交接处存在宽度大于图5承台钢筋布置（未设置板面筋贯通承台）Fig.5Steel Placement of the Foundation砌体墙“倒八字”斜向裂缝图7结构构件受损（部分）Fig.7The Damage of the Structural Member柱顶角部混凝土破碎、脱落柱顶水平环状裂缝项目名称总体信息荷载混凝土强度取值构件尺寸取值设计条件下结构计算参数取值地下室顶板结构类型地下室底板结构类型附加恒荷载承台C35，底板C35底板厚度：300 mm框架筏板顶板：18 kN/m2（覆土、找平层、设备管线等）底板：3 kN/m2（装饰层、找平层等）基础形式抗浮水位桩基础相对标高：-2.25 m绝对标高：2.50 m表1设计条件下结构计算参数取值一览Tab.1Structural Calculation Parameter Value List（Design Condition）项目名称总体信息荷载混凝土强度取值构件尺寸取值当日实际条件下结构计算参数取值地下室顶板结构类型地下室底板结构类型附加恒荷载承台、底板按检测结果取值按检测结果取值框架筏板无基础形式抗浮水位桩基础相对标高：-1.90 m绝对标高：2.85 m表2当日实际条件下结构计算参数取值一览Tab.2Structural Calculation Parameter Value List（Actual condition）75余晓飞：中山某住宅小区地下室上浮受损情况调查及分析JUL 2023 Vol.30 No.72023年7月 第30卷 第7期20 mm的环状裂缝，说明承台内部已开裂，并延伸至柱脚四周与承台交接处。开凿承台后发现承台侧面存在贯穿斜向裂缝，从地下室底板延伸至柱脚与承台交接处，裂缝宽度随延伸方向变小。开凿的承台中，一个承台与柱脚之间的产生的斜向裂缝发展角度小于45，且开裂范围大于h0；另一个承台裂缝发展平缓，从底板板底延伸至柱脚与承台交接处角度突然变陡，如图3所示，均不符合柱对承台的冲切破坏机理6，故判断该裂缝并非由结构承载力不足而引起。通过钻芯法可发现与涌水柱脚交接的承台混凝土浇筑均存在分层现象，混凝土浇筑间歇期过长降低了结合面的层间粘结强度7。因此可判断承台混凝土存在分层现象导致地下水通过缝隙进入承台内部。根据 地下室周边各降水井水位及抽水泵工作情况统计表，8月2日当天降水井未能完全工作导致地下底板存在较大的承压水头；通过检测发现底板钢筋仅有一层钢筋贯通承台，未能有效限制承台的开裂；根据现场普查发现涌水柱脚混凝土外表质量较差，存在疏松、蜂窝的现象，致使柱脚空隙较大。因此，水流导致缝隙宽度变大，一直开裂至柱脚与承台交接处，通过柱脚产生涌水。综上，柱脚涌水的主要原因是基础承台混凝土分层浇筑时施工缝的接合面处理不当。6.2柱裂缝损伤分析该地下室部分柱柱顶或柱脚角部混凝土破碎，其中部分破碎处沿柱角对角线位置存在水平裂缝，符合大偏心受压破坏的特征8；部分柱存在多处柱角破碎或水平环状裂缝，系由该柱反复受到不同水位标高的水浮力引起。根据现场对裂缝的检查、委托方提供的资料及结构验算结果表明，8月2日当天地下室顶板位置未覆土，地下水位产生的上浮力大于结构自重，不满足整体抗浮承载力要求，使柱顶破坏。因此以上裂缝主要由地下室整体上浮引起。6.3砌体墙裂缝分析部分围护砌体墙存在贯穿斜向裂缝，形状呈倒八字形，裂缝宽度介于1.04.0 mm之间；且墙体位于板跨中部，当地下水位产生的上浮力大于结构自重时，跨中板带上拱引起墙身开裂。因此可判断以上裂缝主要由地下室上浮引起。7处理建议根据上述结构受损原因分析，建议对该地下室进行以下几个方面的处理：立即采取有效降水措施9，并保证地下车库顶板覆土回填前降水井的持续工作；对承台混凝土浇筑分层情况进行普查，并对混凝土施工缝接合面处理不当的承台进行处理；对开裂受损的构件进行修复处理，对存在露筋锈蚀、蜂窝酥松的构件进行修复处理。8结语通过本案例及本人接触的几个地下室上浮事故可总结出，地下室上浮破坏主要有3类：地下室整体抗浮失效，主要体现在柱顶或柱脚混凝土破碎压溃，且存在水平环状裂缝；部分砌体墙出现“倒八字”斜向裂缝；承台混凝土层间间歇时间过长而产生冷缝，导致地下水从板底流进柱脚，使柱脚环状开裂并出现渗水涌水现象；地下室局部抗浮失效或抗渗等级不满足设计要求，主要体现在底板开裂10。其中、类破坏均与抗浮水位有关，而对类的抗浮设计应从基础及自重优化开始考虑11，、类的抗浮设计则与底板（承台）有关。本案例主要发生、类破坏，其诱因主要有：设计单位、岩土勘察单位对抗浮水位的误判，一旦暴雨来临，地面的地表水全流入基坑形成“脚盆”效应12；施工单位的施工质量、排水控制不满足设计要求，其中基础承台混凝土分层浇筑时施表3拟投入使用后结构计算参数取值一览Tab.3Structural Calculation Parameter Value Listafter Completion项目名称总体信息荷载混凝土强度取值构件尺寸取值拟投入使用后结构计算参数取值地下室顶板结构类型地下室底板结构类型附加恒荷载承台、底板按检测结果取值按检测结果取值框架筏板计算框架柱承载力时顶板：18 kN/m2（覆土、找平层、设备管线等）底板：3 kN/m2（装饰层、找平层等）基础形式抗浮水位桩基础相对标高：-1.60 m绝对标高：3.15 m验算项目整体抗浮验算自重/水浮力（W/F）是否满足整体抗浮要求设计条件1.28满足当日实际条件0.56不满足拟投入使用后1.06满足表4各工况整体抗浮对比结果一览Tab.4Comparison Results of Each Operating Condition（Integral Anti-floating）注：地下室抗浮稳定性验算限值为1.05。验算项目抗冲切验算抗力与荷载效应之比是否承载力要求设计条件1.53满足当日实际条件1.18满足拟投入使用后1.15满足表5各工况抗冲切验算对比结果一览Tab.5Comparison Results of Each Operating Condition（Anti-punching Sheer Calculation）（下转第97页）76刘俊杰：超高净空内中庭钢混组合斜屋面施工技术JUL 2023 Vol.30 No.72023年7月 第30卷 第7期序进行，不得遗漏。50捧移动间距不得大于50 cm，振捣时间以混凝土表面出现浮浆及不出现气泡、下沉来控制。斜屋面板混凝土自下而上浇筑。5施工效果对超高净空内中庭上方的钢屋面施工，遇到无法使用移动式脚手架、满堂红脚手架、高空车等措施的难题，本施工技术通过“H型钢主梁的上翼缘变更为斜面”、“防腐和防火涂装工序提前在桁架楼承板铺设前完成”、创新设计一步到位的“生命线”安全绳、“主钢梁下翼缘两旁增加找平钢板、限位夹板”，实现超高净空内中庭钢混组合斜屋面精准施工，具有结构简单、易于制造、搭拆方便、便于回收、连接稳固等特点，安全、质量均有保证，取得良好的经济效益。参考文献1朱许飞.起重机械的安装拆卸及使用管理 J.建筑工程技术与设计，2016（19）：2916.2田志昌，孙超.某临界失稳钢屋架的优选加固设计 J.钢结构，2017，32（2）：77-79+109.3 李志斌.浅谈现浇商品混凝土结构表面气泡的成因和防治 J.河北企业，2007（8）：73-74.4子帅，王宝良，张艳峰.梁体预制工艺优化措施及应用 J.公路，2016，61（6）：134-136.5 钢-混凝土组合结构设计规程：DL/T 50852021 S.北京：中国计划出版社，2021.6 高洋洋.装配式建筑和绿色建筑成建筑业转型升级重要抓手 N.中国建设报，2021-02-11（005）.7方丽，张余力，赵春梅，等.建筑工业化形式下城镇住宅设计建造模式研究 J.居舍，2021（4）：89-90.8 孙璟璐.首部装配式建筑信息化报告发布驱动建筑业工业化转型升级 中国建筑业信息化发展报告：装配式建筑信息化应用与发展 正式发布 J.中国建设信息化，2019（14）：19-21.9沈祖炎.钢结构制造安装手册 M.北京：中国建筑工业出版社，2002.10 石楚琪，赵倩.装配式建筑施工现场安全标准制定的必要性 J.广东土木与建筑，2020，27（5）：67-69.工缝的接合面处理不当导致柱脚严重受损。地下水位直接影响水浮力的大小，因此设计单位、勘察单位应根据工地的场地环境、建筑使用空间谨慎选择抗浮水位。施工单位也要严格按照设计要求施工，特别是在暴雨或顶板尚未覆土期间，应加强监测与检查，必要时采取强降水等措施。地下室结构构件破坏不尽相同，但以整体抗浮失效最为严重，因此对每个地下室项目，参建各方应重视水浮力对地下室的影响，尽量避免上浮事故发生。参考文献1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）：992-995.2张同波，刘汉进.地下室抗浮失效的3种形态及其上浮特征 J.施工技术，2021，40（10）：16-19.3 混凝土结构工程施工质量验收规范：GB 502042015S.北京：中国建筑工业出版社，2015.4 房屋裂缝检测与处理技术规程：CECS 293 2011 S.北京：中国计划出版社，2011.5 建筑地基基础设计规范：GB 500072011 S.北京：中国建筑工业出版社，2011.6 申永先.柱下承台受剪切和冲切破坏的理解与分析 J.中国新技术新产品，2015（22）：149.7林毓梅，蒋林华.混凝土浇筑间歇期对层间粘结强度的影响 J.混凝土，1990（2）：10-13.8徐有邻，顾详林.混凝土结构工程裂缝的判断与处理 M.北京：中国建筑工业出版社，2013.9何春保，黄菊清.降水加固方案在地下室抗浮事故处理中的应用 J.广东土木与建筑，2008（6）：9-11+5.10 路彦，龚杰，蓝海江.既有建筑地下室局部抗浮失效实例分析及加固处理 J.广东土木与建筑，2014，21（12）：27-28+32.11 朱丙寅，娄宇，杨奇.基基础设计方法与实例分析 M.北京：中国建筑工业出版社，2013.12 张健，唐升贵，敖国碧.某工程施工期间地下室底板上浮破坏的原因分析 J.土工基础，2014（2）：8-10.（上接第76页）97