地下室上浮事故實例分析與處理

易 鵬

（廣東 湛江 524000）

建筑工程地下室結構自重和上覆土不足以抵消地下水浮力，可通過加設垂直抗浮錨桿的做法來免除地下水浮力造成的不安全影響，從而確保了地下室結構的穩定性和安全性。應用此種做法多出現于沿海城市，處理地下水浮力問題多采用垂直抗浮錨桿的做法，取得效果良好。垂直抗浮錨桿施工便捷且成本低廉，因而應用較為廣泛。

1 工程概況

湛江某大廈工程項目占地面積為17100平方米，規劃設計為綜合性酒樓，包括56層塔樓、3層地下空間結構和7層商業裙樓，選用樁基礎形式，基礎設計開挖深度為10米，施工現場周邊主要包括各類商業建筑、住宅建筑和城市交通要道等。施工場地地質依次分為7個地質巖層，即素土層、粉砂層、粗砂層、粉質粘土層、、中砂層、波層狀粘土層和粉質粘土層。樁基礎采A類PHCФ400*95mm/高強預應力管樁。地下室底板采用C30S8防水混凝土，地下室剪力墻采用C35S8防水混凝土。所有建筑物的結構形式均為框架結構，而地下基礎的結構形式則為天然基礎加設抗拔錨桿。本項目建設地點的地形較為平坦，項目所處地區為南亞熱帶，常年降雨量較大，地下水位高，與湛江水系相通。在地下室結構成型、部分建筑主體結構將近封頂且地下室頂板覆土未完工，受連續降雨天氣影響，地下室結構出現了不同程度的上浮問題。其中，有上部框架結構的地下室未出現整體上浮，而未有上部框架結構的地下室出現了整體上浮問題，地下室部分底板構件、柱構件、梁構件和部分頂板構件出現了不同程度的開裂。從地下室車庫的橫斷面看，受到地下室整體上浮問題的影響，地下車庫的側面墻也出現了不同程度的開裂。

2 地下室上浮事故分析與處理

2.1 事故原因分析

（1）地質情況。根據項目建設地點的地質勘察報告來看，本項目±0.000標高為黃標4.39米，地下室結構基礎底板的設計標高為-6.6米，處于砂質粘土結構層，屬于中粗粒黑云花崗巖殘積土，積土厚度為8.0米～18.4米，其持力層分布較為穩定，擁有0.81孔隙率和2.4MPa壓縮模量，其土體凝聚力為29.5kPa，內摩擦角度為28.4°，且未有振動液化土存在，屬弱透水層，承載標準值可達到210kPa，最高地下水位為1.8米。根據現場驗槽結果來看，地下室所處底層土質的情況和地質勘察報告對持力層情況描述基本一致，地基開挖施工正值湛江地區雨季，地下水極為豐富，地下水位幾乎達到了地質勘察報告中給出的最高地下水位。

（2）抗浮力設計。本項目在施工圖設計中對抗浮力設計主要采取了三個方面的措施，即地下室基坑內分層回填1.35米厚的石粉屑并夯實、地下室底板外挑0.4米且肋形反梁挑頭至邊和地下室側面墻0.5米范圍以內采取2:8石灰土分層回填。按照地質勘察報告所描述的地下水位情況，本項目地下室最大浮力為：

總浮力：

地下室結構自重：

地下室回填土方重：

總抗浮力：

抗浮系數：

（滿足規范的基本要求）。

（3）施工過程。

地下室在完成施工后于正常狀態下抗浮力是充足的，但是在地下室基礎底板施工正處雨季，降水量大，地下室基坑內排水系統不完善，且未采取其他適當的抗浮力手段，在地下水位升至最高位置就會造成總抗浮力不足的問題，由此引起地下水上浮。而停止降水期間，地下水位相對較低，浮力小，上浮力要克服底板自重和底板與地下室基地的粘著力，上浮過程較為緩慢。在這一過程中，地下水位隨地下水于土體滲透而自然下沉，與此同時，底板基面殘存泥沙量較少，復位阻力小，因此難以快速復原。隨著基坑周邊土的不斷回填，地下水位重新上升，浮力逐步增大，且地下室底板與基底粘著力在前期已遭破壞，因此這一階段地下室底板的上浮速度明顯加快，上浮至一定高度，基坑周邊的回填土發生坍塌，地表水和地下水形成徑流，大量的泥沙倒入基底面，于地下室底板和基地之間形成泥沙質墊層，同時地表水徑流導致泥沙質墊層兩端薄厚不一，底板中部呈懸空狀態。地下室基坑水位繼續攀升，浮力繼續增大，當浮力增加到可以克服地下室結構自重、地下室底板與基底粘著力和地下室底板與側壁少量回填土的摩擦力時，整個地下室結構相當于上浮的空箱子，此時地下室受到的總浮力為58552.82kN（此時地下室內未回填土方），此時抗浮力主要由三部分組成，即：

地下室結構自重：26362.27kN（此時地下室內未回填土方）；

地下室基礎底板外挑部分的覆土重：3116.52kN（施工中本部分覆土未經夯實發生的折減）；

地下室基坑側面墻壁的摩擦力：10820.88kN。

伴隨著地下水位的繼續上升，基坑周邊的回填土方發生坍塌，側面墻壁的摩擦力完全失效，此時的總抗浮力為29478.79kN，抗浮系數則為：29478.79/58552.83=0.5035≤ 1.05，總浮力大于抗浮力，因而地下室會發生上浮事故。

2.2 地下室加固處理（加設垂直抗浮錨桿）

加設垂直抗浮錨桿工藝流程如圖1所示。

（1）每個分段墊層在施工完畢并保證初凝即可進行定位放樣，利用全站儀測放各個工區抗浮錨桿的孔位，以木樁做標記并依次編號，錨桿的孔位偏差可允許控制在50mm以內；

圖1 加設垂直抗浮錨桿工藝流程圖

（2）襯墊木枋保證鉆進的平穩性，確保整個打眼成孔過程不受晃動影響，采用掉線法精調鉆桿的垂直度，控制偏差在1%以內，鉆頭要對準錨桿孔位；

（3）打眼成孔直徑為Φ150，各孔位可允許偏差應控制于±50mm以內，根據現場施工需要，打眼成孔過程技術管理人員應時刻注意成孔內的返漿變化，即時調整工藝以保證打眼成孔順利進行，成孔的深度通常要求比設計深200mm左右。打眼成孔過程以泥漿循環護壁規避塌孔；

（4）首先以泥漿清孔，然后利用壓力泵注清水洗孔，排除沉渣，直到孔口位置有清水返出且再無大量沉渣即可，特別注意清孔時間不宜太長，主要考慮長時間清孔可能會造成塌孔而影響到灌漿質量；

（5）利用塔吊或鉆機架將錨桿和灌漿管同步吊放入孔，安裝過程中注意錨桿不得受到扭曲、彎折，下錨過程如遇到桿體無法下放至孔底，需將錨桿拔出，然后重新掃孔和下錨；

圖2 錨桿立面大樣圖

（6）注漿加設垂直抗浮錨桿對地下室作加固處理的最后一道工序。注漿的作用主要體現于填充土層孔隙以形成錨固體，可避免錨桿過度銹蝕，同時形成錨桿抗拔力。本項目應用加設垂直抗浮錨桿工藝，其注漿主要采用孔底返漿法，注水灰比為0.45和強度等級為42.5R普通硅酸鹽水泥漿，水泥漿應保證良好的流動性便于泵送。注漿過程利用壓漿泵，以Φ30 PVC膠管做導管，連接壓漿泵和下錨，連接下錨一端在注漿過程中應保證與孔底15cm的距離，當注漿從孔口溢出即可將注漿導管逐步提出。因漿液凝固時收縮使漿而回落，必須及時進行補漿。值得注意的是，在注漿完成以后，錨桿頭需做臨時支撐，錨桿體不得承受外力或移動，確保錨桿一直處于孔心位置。如圖2所示，即為成型以后的垂直抗浮錨桿結構大樣。

結語

綜上所述，加設垂直抗浮錨桿對地下室作加固處理于上浮事故的防治是有效的，也是合理的。但工藝涉及防水做法十分繁雜，每道防水措施都需嚴格按照規范和工藝標準方能達到預期效果，在簡化工序流程方面仍待改進。這樣一來，可為今后更大范圍的推廣與應用創造良好條件。

[1]王子安，關群.某辦公樓工程地下室上浮事故實例分析及處理[J].工程與建設，2009（06）.

[2]應高飛.從工程事故談地下室抗浮問題[J].福建建筑，2007（11）.

作者身份證號：440883196910203274