某地下工程上浮事故的鑒定與處理

【摘要】目前，因地下工程上浮引起的結構損傷越來越普遍，由此引發了大量安全事故。本文針對某工程實例，分析了該地下工程上浮和構件開裂產生的原因，并提出了相應的抗浮處理方案。

【關鍵詞】地下工程；上浮；處理

1、工程概況

該工程位于四川省，是地下兩層鋼筋混凝土現澆整體式無梁樓蓋結構，平面布置近似呈圓形（圖1、圖2），總建筑面積約15000m2。負一層為商業，中央為鋼結構穹頂（無結構頂板），層高5.1m；負二層為下穿隧道、小型汽車停車庫，層高5.5m。柱網主要尺寸為8.4m×8.4m，柱為圓形截面（直徑800mm）；周圍外擋墻和車行隧道兩側墻體為500mm厚，其余鋼筋混凝土墻體厚度為300mm、400mm；頂板和底板厚度均為600mm，中板厚度為300mm、400mm，頂板上約有1.2m厚覆土層，覆土層以上是城市道路面層，底板上有約0.6m厚砂卵石和素混凝土回填層。基礎為樁筏基礎，底板底面標高最低點為絕對高程262.15m。該工程約于2012年6月開工，目前已部分投入使用。

根據該工程近期的巖土工程勘察報告，結合區域水文條件，建議該工程的抗浮設防水位按272.00m考慮。

2、上浮事故鑒定

2.1現場檢查情況

現場檢查發現：該工程負二層下穿隧道的側墻在墻身中部出現斜向貫穿性裂縫，裂縫的低端均指向該工程圓心方向（即呈“倒八字”形），裂縫寬度為0.04mm～0.70mm。負一層和負二層柱帽在環梁底面、柱帽邊緣附近出現與圓錐體型柱帽的圓周近似相切的裂縫，其寬度為0.04mm～3mm。負一層頂板和負二層中板在側墻附近的板底面出現與圓周方向近似平行的裂縫、在柱帽邊緣附近的出現與圓錐體型柱帽的圓周近似相切的裂縫，其出現的部位表現出下述規律：在出現該類裂縫的一個板跨范圍內，在遠離該工程圓心一端的板底出現該類裂縫，在靠近該工程圓心一端的板面出現該類裂縫；裂縫寬度為0.04mm～0.20mm，且與上述柱帽裂縫連為一體。

2.2檢查情況分析

該工程負一層的中央區域為鋼結構穹頂，無結構頂板，因此該區域的結構自重較輕，形成抗水浮力的薄弱部位。根據現場檢查的構件開裂部位、裂縫形態及走勢，結合實體結構布置情況，經綜合分析判定：該工程中央區域上浮跡象明顯，結構構件出現了因上浮所致的受力裂縫。

2.3抗浮穩定性核算

2.3.1荷載取值情況

荷載層厚度按照現場調查及檢測結果經綜合考慮后取值，荷載容重按原設計和《建筑結構荷載規范》GB 50009-2012取值，如下表所示：

2.3.2抗浮穩定性核算結果

按《建筑地基基礎設計規范》GB 50007-2011第5.4.3條（見下式），分區域取該工程的典型跨（跨度為8.4m），對其抗浮穩定性進行核算：

Gk/Nw，k≥Kw

式中：Gk為建筑物自重及壓重之和；Nw，k為浮力作用值；Kw為抗浮穩定安全系數，一般情況下取1.05。

核算結果（如下表所示）表明，當抗浮設防水位取272.00m時，該工程商業區域和中央穹頂區域的Gk/Nw，k均小于抗浮穩定安全系數Kw，即該工程的抗浮穩定性不滿足要求。

2.4鑒定結論

經結構核算，結合現場檢測結果證實：該工程存在因結構上浮所致的結構損傷，其抗浮穩定性不滿足抗浮設防水位（絕對高程272.00m）的要求。

3、上浮事故處理

地下工程上浮事故的處理方法可概括為兩類：抗力平衡法和浮力消除法。根據該工程的實際情況，設計了如下處理方案：

3.1抗力平衡法

3.1.1增加壓重

根據抗浮穩定性核算結果，商業區域和中央穹頂區域每單位面積（1m2）負荷范圍內需增加的壓重分別為16.71kN/m2和46.57kN/m2，按新增容重為24kN/m3的素混凝土層，取整體面積計算，整個底板區域需增加1.0m厚素混凝土層。

3.1.2增加抗浮錨桿

根據抗浮穩定性核算結果，通過在底板上增設間距不大于2.4m的抗浮錨桿，提高結構的抗浮穩定性。但此方案需考慮施工降水，工期較長，不建議采納。

3.2浮力消除法

通過在原底板上鉆孔、開槽、設置暗溝，使水流出并匯入集水坑，持續降水減壓；再在原底板上鋪設疏水板，并重新澆筑混凝土保護層，將地下水與上部結構完全隔離開。

結語：

大面積地下工程由于設計時考慮到周邊土體或上部結構的嵌固作用，往往過高估計了結構的抗浮能力，尤其是當結構中央有局部削弱時，會導致整個地下工程的抗浮穩定性不足。因此，應重視結構的抗浮設計，可采用抗力平衡法或浮力消除法來增強其抗浮穩定性。

參考文獻：

[1]《建筑結構荷載規范》（GB50009-2012）.

[2]《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）.

[3]曾國機等.抗浮技術措施應用現狀分析[J].地下空間，2004，1（24）：105-109.

[4]呂朝坤，等.某建筑局部純地下室工程上浮事故的鑒定與處理[J].建筑技術開發，2012，6（39）：15-16.

作者簡介：

張慶，出生年月：1990年10月，籍貫：四川，工作單位：四川省建筑科學研究院。