地下室上浮事故實例分析與處理

張偉堯 凌 煦

杭州中豪建設工程有限公司 浙江 杭州 310020

1 工程概況

某工程為新建商業綜合體（圖1），位于杭州市區，總面積約110 000 m2，其中大底盤地下室2層，面積逾30 000 m2。地下室輪廓大致呈矩形狀，尺寸為144.8 m×116.9 m。地上為4棟高層建筑：A座為13層辦公樓，B座為4層商業裙房和18層辦公樓，C座由2棟分別為15層和14層的高層建筑和其間的2層裙房組成。結構類型為樁基礎框架結構。

圖1 項目平面

2 上浮事故經過

2.1 事故的發生

2019年6月底，某工程正處于裝飾裝修階段，連續陰雨天后，地下2層地下室內主樓框架柱邊底板突然破裂，從中涌出大量泥水。經分析，初步判斷地下室發生上浮。經測量，板中最大上浮量達23 cm。

2.2 應急措施

事發后，首先采用密目網加沙袋壓住2處滲漏點，減少板底沙土流失，對應處坑內加設深井降低水位，引入專業單位進行變形觀測，并對房屋本身及周邊道路等進行監測，防止事故影響擴大。

同時，為減少地庫上浮值，在板頂覆土至設計標高，回壓效果良好。經測量，上浮值明顯下降，上浮量最大處回落92 mm。檢查發現，上浮區域地下室結構受損明顯，梁柱節點處斜向開裂較多，柱角部存在壓潰現象。

3 事故原因分析

3.1 原抗浮設計

原設計采用結構自重＋地下室頂面厚1.2 m覆土＋抗拔預制管樁來抵抗地庫水浮力（主樓下為鉆孔灌注樁）。管樁樁型為PHC 600 AB 130-11、11，抗壓承載力特征值為2 800 kN，抗拔承載力特征值為600 kN。大部分樁承臺厚度為1 400 mm（少量為1 600 mm），底板厚600 mm。地下室±0 m相當于黃海高程6.60 m，地下2層層高均為3.75 m，底板面標高－9.00 m（相當于黃海高程－2.40 m），頂板面標高－1.50 m。本工程抗浮設計水位相對標高為－0.80 m（相當于黃海高程5.80 m），樁基設計等級為甲級，地基基礎設計等級為甲級。

3.2 現場實際工況

事發時，地下室頂板尚未覆土，坑內后澆帶及降水深井已經封閉，降水停止，時逢梅雨季節連日大雨，地下水位驟升。

3.3 抗浮驗算

根據現場實際工況驗算，即不考慮頂板覆土荷載，地下水位按黃海高程5.8 m計算。經驗算：地下水浮力大于地下室整體抗浮力，抗浮不滿足要求，因此發生上浮事故（計算略）。

3.4 上浮原因分析

經分析，施工單位未按設計要求待覆土完成后再停止降水，是事故發生的主要原因[1-3]。

此外，本工程截樁普遍，管樁端板鑿除，樁頂連接較弱，灌芯質量又較難控制，比較容易發生芯體斷裂或拔脫情況，導致局部管樁抗拔失效，是事故發生的次要原因。

4 結構修復方案

4.1 抗拔樁補強

圖2 隆起區域示意圖及靜壓樁布置

以變形測量值≥20 mm作為需補強區域預判值，區域內原管樁抗拔按全數失效計，需補足全部抗拔力。

根據本工程地質勘探報告，通過計算確定采用300 mm×300 mm預制方樁，樁段間采用焊接接樁，樁尖進入持力層④粉質黏土，有效樁長17.5 m（2.5 m×7），單樁抗拔承載力特征值300 kN，總計需補樁266根（核心區塊布置見圖2，計算略），壓入以樁長控制為主，綜合考慮樁體及后植錨桿，終壓力宜≤1 200 kN。

4.2 錨桿靜壓樁施工

本工程原基礎采用預制管樁，對土體已經進行了一定程度的擠密，此時施打預制方樁，預想壓入有一定困難。在實際施工過程中也確實出現了局部區域施打困難，壓樁力過大（最大壓樁力達1 500 kN）導致個別樁周底板拉裂的現象。對于個別確實難以壓入的樁，采用就近移位加樁處理，保證不削減設計抗拔值。

補打錨桿靜壓樁抗浮，對預制樁段間的焊接質量要求較高，現場焊接質量直接影響抗浮承載力。在施工過程中，業主委托檢測單位對方樁進行單樁豎向抗拔靜載試驗，3根受檢樁的單樁豎向抗拔承載力均滿足設計要求。

壓樁后進行2次封樁，封樁前的樁孔清理鑿毛及封樁時灌漿料的澆搗質量會直接影響板面抗滲漏性能，需要仔細驗收。

值得注意的是，錨桿靜壓樁作為抗壓樁時，封樁過程中通常會使用加載墩向下加載預壓，使樁體提前進入工作狀態，協調受力和變形，而本工程錨桿靜壓樁作為抗浮樁，則需要施加反向即向上的預拔力，使樁體提前進入下拉的工作狀態。

4.3 梁柱節點修復

由于地下室上浮，區域內梁柱節點受到了較為嚴重的受拉、斜剪破壞。經專業檢測單位檢測，上浮區域梁柱裂縫寬度為0.1～3.2 mm，由此確定了修復區域（圖3）。

圖3 托梁換柱區域

綜合考慮后決定采用托梁換柱方法對受損梁柱節點部位進行置換，梁下采用型鋼支撐（圖4），鑿除原柱子及柱邊1.1 m范圍內梁板，支模并澆筑比原結構高一強度等級的灌漿料進行結構恢復。由于灌漿料水化熱較大，故內摻一定比例的瓜子片，以減少開裂。

圖4 梁下鋼支撐示意

對受損的梁柱節點采用托梁換柱處理時，相鄰的柱子采用分批間隔錯開流水施工。柱周梁底換撐是本工程的關鍵，原柱子鑿通后，上部結構自重將由梁底型鋼傳至基礎底板，采用手動千斤頂頂緊時，上頂不足會使梁出現懸臂受力，上頂過多則會發生反頂現象。另外，柱子鑿通后，柱子鑿通部位以上的部分下掛在結構板下，應驗算鑿空的梁柱節點搭接鋼筋的承載能力以及上部結構板抗拉承載能力，并盡量在上部鑿通，以減少柱子下掛荷載，同時做好百分表變形觀測。工程修復至混凝土養護完成前，中途降水不得間斷。

4.4 底板破裂受損處修復

地下室滲漏點發生在西北面地下室區域與C座主樓的交界處，即 /Q、 /Q兩處主樓柱子附近。

分析產生原因：底板上浮導致支座外移，近主樓邊結構底板剪力大（類支座）導致超載破壞，裂縫沿著底板與承臺交界處斜向發展最終貫穿承臺至表面（圖5）。破損混凝土鑿除后，采取在界面植筋并澆搗高一等級的灌漿料進行了底板結構的恢復。

圖5 承臺裂縫貫穿示意

5 過程監測

事故發生后，委托專業監測單位進行了持續跟蹤監測。為便于定位，觀測點布置在柱根，事故發生時和穩定階段上浮量如圖6所示，表示方法為“編號（事故發生時上浮量，加固完成后殘余上浮量）”，單位為厘米。

圖6 上浮區沉降量示意

根據監測數據取上浮區域中心至邊緣典型3個觀測點（10#、6#、3#觀測點）形成曲線（圖7），圖7中負值代表下沉。由圖8可知：降水和覆土后底板面有較大回落；后期補打靜壓樁及托梁換柱施工階段沉降浮動較小，處于正常變化范圍內。

圖7 典型觀測點沉降量變化曲線

6 結語

此次加固工程從2019年7月14日進場施工至11月20日結構修復完成，竣工驗收并投入正常使用至今，未發現任何異常。從本工程案例得出以下結論：

1）預應力管樁作為抗拔樁必須十分小心，尤其是截樁后，失去鋼端板導致樁頂節點抗拉強度難以保障，易引發此類事故。

2）施工單位缺乏防范意識，在頂板未覆土時停止了降水，且對事故狀況反應不及時，未在第一時間采取有效措施，等到發生上浮時，底板已破裂受損，梁柱節點裂縫已經產生。

3）本工程經加固后，梁柱結構尺寸無變化，對使用功能無影響。經后期跟蹤監測，沉降穩定，少量滲漏點經注漿后修復完好。