地下室防水板裂縫案例分析及應對辦法

朱金聲 王蕾 呂之浩

摘要：地下室獨立基礎或樁基礎加防水板是大多數建筑的通常做法。但由于設計、施工等原因造成防水板出現裂縫，通過中國北方一工程案例，分析裂縫產生的原因主要有：基礎沉降、防水板上移等因素。就該問題提出相應的應對辦法：基礎設置暗梁或拉梁，防水板下設一定厚度的易壓縮材料。提出工程案例的補救措施。

關鍵詞：防水板；裂縫；基礎沉降；凍脹土；裂縫處理

1 引言

由于人們對空間的利用要求，大多數現代城市建筑中都設有地下室。根據地質條件采用獨立基礎或樁基礎加防水板又是通常做法。這種做法受力清晰，設計計算簡單，施工速度快，相比筏板基礎鋼筋及混凝土用量少，是建設單位非常認可的做法。

2 工程案例概述

沈陽渾南新區某工程，地上七層，地下一層框架結構辦公樓，建筑面積約80000m2，地下室面積約13000m2。柱網8.4x8.4m?；A采用人工挖孔樁加防水底板，板厚350mmC30混凝土，配雙層雙向三級鋼Φ16@200鋼筋網，樁C25混凝土。樁基持力層為⑦礫砂層，樁端阻力特征值不小于2200Mpa，要求樁端進入持力層不小于1m。防水板座在②層粉質粘土，承載力特征值110Kpa。地質報告描述：②粉質粘土具有弱凍脹性，可塑狀態，具有中壓縮性分布連續。⑦礫砂呈中密狀態，工程地質較好，分布連續，厚度及均與性較好，為較強的樁基持力層。在地表下2.3～4.1m不同深度內見有上層滯水，整個勘察地段在16.5～17.0m深度內見有潛水，須考慮上層滯水和孔隙水的滲漏對樁的影響?？v觀場地，除雜填土外為均勻地基。無不良地質作用，場地地基土較穩定，可以建設。

2016年底主體施工完成，2017年春，發現大部分中柱防水板與柱根交接處出現裂縫。而邊柱處很少破壞。其中最為嚴重的兩根柱，肉眼能看出底板與柱有相對位移。施工單位沿裂縫將混凝土剔掉，發現鋼筋已經變形。與該柱相連的樓梯結構，梯梁、梯柱、平臺板均出現裂縫。經檢測，構件截面尺寸、鋼筋、混凝土強度均滿足設計要求。施工時，樁頂與防水板間留有水平施工縫。

3 裂縫產生原因

根據現場裂縫情況，是柱和防水板發生相對位移產生的。能產生相對位移無非是兩種情況，一防水板凍脹上升，二樁基沉降。再結合地勘報告，推測本工程兩種情況均有發生。

3.1 防水板凍脹上升

本工程為跨年度工程，主體施工完畢進入冬休。具施工單位介紹，進入冬季前僅按設計要求將地下室周邊的回填土回填，沒有做其他的防凍措施。這樣，就給凍脹創造了條件。防水板坐落在②粉質粘土上，該粘土具有弱凍脹性，而且在勘察過程中發現這一圖層存在上層滯水，這樣又給凍脹創造了物質條件。2016年冬沈陽地區極冷溫度大約在-25℃，極冷平均氣溫大約在-12℃，沈陽地區標準凍深在-1.20m，那么在極冷期間，僅靠防水板不能對下面的土體起到保溫的作用，所以防水板上升原因，是②粉質粘土凍脹產生。

3.2 中柱處破壞嚴重邊柱處很少破壞的原因

從直觀感覺上應該是邊柱處破壞嚴重，中柱處于室內相對溫度高些，應該破壞較小。土體當中存有上層滯水加上土體具備腫脹性，在低溫條件下，土體體積變大。那么會有豎向變形和水平變形。處于邊柱下的土體在凍脹時，豎向受防水板的約束，體積沿水平方向膨脹，凍脹應力釋放到地下室周邊的回填土中，同時邊柱與混凝土外墻相連，抗剪切破壞的能力也有所提高。

3.3 樁基沉降

防水板和樁基之間產生相對位移產生裂縫，且與框架柱相連的梯梁、樓梯平臺角部上部結構也出現裂縫，可初步判斷樁基發生沉降。具施工單位描述，樁基施工時可能有個別樁進入持力層深度不足1m，且該位置樁有擴大頭，澆筑混凝土時可能有塌孔現象，造成樁底沉渣過厚，導致樁受荷后沉降，拉裂防水板。本工程中兩處破壞嚴重，加上施工單位描述的現場情況，可以推斷樁沉降是該兩處裂縫產生的主要原因。

3.4 防水板剪切型破壞

防水板受到的凍脹應力而破壞的，但板跨中并沒有裂縫，也沒有隆起的現象。究其原因，是板剪切破壞先于受彎破壞發生的。一般的，樁頭之間應設置拉梁或暗梁，能有效的調節樁沉降及提高板的抗剪能力。而樁基加防水板是否設置暗梁，規范中沒有明確的規定，由設計人員根據實際情況自己掌握。這樣，對某些不被注意的特殊地質條件，設計者根據自己的經驗，就沒有設置暗梁，導致出現問題。該工程，板與柱交界處，只有水平鋼筋網，抗剪只靠350mm厚混凝土，抗剪承載力不足，便沿柱根發生剪切破壞。凍脹應力沿裂縫釋放后，板跨中應力較小，板是整體上升的，所以沒有出現裂縫和隆起的現象。

4 工程案例補救措施

以上就裂縫現狀進行分析。現場應進行沉降觀測及對地下室各點標高進行勘測。若樁未能達到設計要求時，應采取補樁加固的措施。由于只施工了主體，荷載只占全部的50%～60%。建議施工地上部分的下一步工程，砌筑填充墻，看裂縫是否進一步發展。當裂縫不再發展時，將裂縫剔開，清楚裂縫雜質灰塵，用混凝土粘和劑堵縫；粘和劑硬化后，采用低壓持續注射方式灌入裂縫灌注劑；粘接完畢后，做好防水工程，建議整個地下室全部做內防水。與柱相連的樓梯，各構件破壞嚴重，建議重新施工。

5 應對辦法

綜上所述，設計人員應對每個項目予以高度重視，不是所有通常做法適合任何工程，建筑產品的特點就是唯一性，我們就本項目提出以下應對方法：

認真閱讀地勘報告，不光關心持力層的相關數據，對于每個土層都要研究。特別是關于地下水、凍脹性 液化等的描述，若不清楚可請地勘部門解釋或補充勘測。

從設計計算角度，很難確定凍脹應力的具體數值。建議在防水板下設置一定厚度的易壓縮材料，如聚苯板或松散膠渣等。這時防水板僅考慮水浮力的作用，不考慮地基反力的作用。也不會受凍脹力。

參考文獻：

[1]GB50007-2011建筑地基基礎設計規范 北京 中國建筑工業出版社2011

[2]工程結構裂縫控制 王鐵夢 著 北京 中國建筑工業出版社 2009

[3]建筑結構施工圖設計文件審查常見問題分析 北京 中國建筑工業出版社 2010