某地下車庫結(jié)構(gòu)上浮損傷鑒定分析與加固處理

夏 博，孔德新，牟 強(qiáng)

（1.山東恒泰工程檢測有限公司，山東 德州 253599；2.德州開測測繪工程有限公司，山東 德州 253071；3.山東省建筑科學(xué)研究院有限公司，山東 濟(jì)南 250031）

0 引言

近幾年，雨季車庫上浮造成結(jié)構(gòu)損傷的事故，在施工過程中時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響車庫的安全和使用效果。因此，車庫要在施工過程中特別重視車庫的上浮問題。

1 工程概況

該工程為地下一層框架結(jié)構(gòu)，層高 4.0 m，基礎(chǔ)形式采用筏板基礎(chǔ)加柱墩，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板樓蓋。車庫結(jié)構(gòu)安全等級為二級，建筑設(shè)計(jì)合理使用年限為 50 年，抗震設(shè)防烈度為 7 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，建筑場地類別為Ⅱ類，框架抗震等級為三級。混凝土強(qiáng)度等級：基礎(chǔ)墊層為C15，筏板及車庫墻柱梁板均為 C30。

2 初步調(diào)查

2.1 車庫現(xiàn)狀

該工程目前主體結(jié)構(gòu)已施工完畢，內(nèi)部地面、涂裝已完成。近期連續(xù)遭遇強(qiáng)降雨，致使車庫部分發(fā)生上浮現(xiàn)象，車庫柱梁板發(fā)現(xiàn)不同程度損傷、裂縫。車庫頂板設(shè)計(jì)覆土厚 1 200 mm，目前上浮區(qū)域車庫頂板覆土尚未施工。

2.2 車庫上浮過程調(diào)查

本工程于 2016 年 9 月主樓主體工程完成（地下車庫混凝土墊層施工完成）后停工，2019 年 9 月復(fù)工開始地下車庫工程施工。2020 年 8 月 13 日夜間至 14 日遭遇特大暴雨，8 月 14 日 17:25 發(fā)現(xiàn)車庫底板（頂板）上浮，預(yù)測上浮最大值 25 cm。為防止車庫結(jié)構(gòu)遭受更大的破壞，經(jīng)各方協(xié)商在車庫地板打卸壓孔，8 月14 日晚 10 點(diǎn)鉆泄壓孔一處，8 月 15 日增加泄壓孔一處。8 月 15 日 7 點(diǎn)測量頂板較昨天回落約 7 cm，8 月 16 日9:50 測量共計(jì)回落約 22 cm。

3 現(xiàn)場檢查檢測

3.1 混凝土強(qiáng)度

依據(jù) GB/T 50344-2019《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》［1］，采用回彈法對該工程 A-11～A-26/T～AC 軸間混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測。將該工程 A-11～A-26/T～AC 軸間框架柱及頂梁板混凝土構(gòu)件分別作為一個(gè)檢測批，按批推定混凝土強(qiáng)度。經(jīng)檢測，各檢測批混凝土強(qiáng)度推定值均滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級 C30 的要求。

3.2 車庫結(jié)構(gòu)受損情況調(diào)查

經(jīng)現(xiàn)場檢查檢測，該工程 A-11～A-26/T～AC 軸間部分框架柱、頂梁板及地面存在不同程度的受損、開裂現(xiàn)象。

1）該工程 A-11～A-26/T～AC 軸間部分框架柱存在柱端部混凝土壓碎、壓裂、水平向開裂等損傷現(xiàn)象，水平裂縫最大寬度約為 0.46 mm。車庫框架柱損傷位置及分類示意圖如圖1 所示（圖中Ⅰ類柱表示框架柱柱頂或柱底存在混凝土壓碎、壓裂、水平裂縫等損傷現(xiàn)象，Ⅱ類柱表示柱頂及柱底存在混凝土壓碎、壓裂、水平裂縫等損傷現(xiàn)象）。受損框架柱典型現(xiàn)狀如圖2～圖3 所示。

圖1 車庫框架柱損傷位置及分類示意圖（單位：mm）

圖2 柱典型損傷現(xiàn)狀 1（下端水平裂縫）

圖3 柱典型損傷現(xiàn)狀 2（上端壓碎）

2）該工程A-20～A-25/AA～1/AB軸間頂梁板（大部分位于 7# 樓南側(cè)車庫梁端東西向，距7#樓 100～800 mm 范圍）底部存在 U 型東西向裂縫，最大寬度在 0.42～1.32 mm；A-17～A-20/AC～1/AB 軸間頂梁（大部分位于消防水池南側(cè)車庫梁端）底部存在 U 型東西向裂縫，最大寬度在 0.29～1.21 mm；A-14～A-17/AC～1/AB 軸間頂梁板（位于 6# 樓南側(cè)車庫梁端）底部存在 U 型東西向裂縫，最大寬度在0.30～0.38 mm；A-18、A-19、A-20、A-21、A-22 軸上 AA 軸雙柱處梁端存在壓碎、壓裂損傷現(xiàn)象；A-20/V～X、A-21/V～X、A-22/V～X、A-20/X～AA、A-22/X～AA 軸間梁底存在輕微裂縫。車庫頂梁板損傷位置示意圖如圖4 所示。受損車庫頂梁板典型現(xiàn)狀如圖5～6 所示。

圖4 車庫頂梁板損傷位置示意圖（單位：mm）

圖5 梁板典型損傷現(xiàn)狀 1

圖6 梁板典型損傷現(xiàn)狀 2

3）該工程 AA～AB/A-16～A-26 軸間部分地面存在開裂、柱附近損壞現(xiàn)象，V～X/A-16～A-26 軸間部分地面存在開裂、錯(cuò)臺現(xiàn)象，車庫地面裂縫、損壞狀況如圖7 所示。施工方對 A-18～A-26/T～AC 軸間筏板上方地面清理，委托方僅對委托清理區(qū)域進(jìn)行檢查，經(jīng)檢查，A-22/AA、A-23/AA 柱墩處存在局部壓壞現(xiàn)象，典型如圖8 所示；A-24/X 柱墩西側(cè)存在兩個(gè)孔洞、冒水現(xiàn)象，如圖9 所示；A-18～A-26/T～AC 軸間部分筏板存在裂縫，如圖10 所示。柱墩損傷、筏板孔洞、裂縫及泄水孔位置如圖11 所示。

圖7 車庫地面開裂、錯(cuò)臺現(xiàn)狀

圖8 柱墩損傷現(xiàn)狀

圖9 A-24/X柱墩西側(cè)孔洞、冒水現(xiàn)象現(xiàn)狀

圖10 筏板裂縫現(xiàn)狀

圖11 車庫 A-18～A-26/T～AB 筏板裂縫等損傷位置示意圖（單位：mm）

3.3 框架柱傾斜情況

根據(jù) GB/T 50344-2019《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》及 GB 50204-2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》［2］，現(xiàn)場對車庫框架柱的傾斜情況進(jìn)行檢測，除部分框架柱因存在漲模、施工誤差造成傾斜值偏大外，框架柱的傾斜基本滿足規(guī)范限值要求。

3.4 梁底標(biāo)高情況

現(xiàn)場采用全站儀對梁底標(biāo)高進(jìn)行檢測以確定柱基礎(chǔ)處的沉降情況，根據(jù)車庫框架梁梁底標(biāo)高相對位置的檢測結(jié)果，目前車庫筏板水位已回落，結(jié)構(gòu)基本回復(fù)原位置。

4 復(fù)核驗(yàn)算

對所檢區(qū)域車庫目前及設(shè)計(jì)工況下的整體抗浮進(jìn)行驗(yàn)算分析。

4.1 荷載取值

①根據(jù)委托方提供的勘察報(bào)告，抗浮設(shè)計(jì)水位為 -2.0 m，抗浮高度為 6.7-2.0=4.7 m。

②目前工況，考慮筏板主體結(jié)構(gòu)及室內(nèi)回填土及地面做法自重，恒荷載按設(shè)計(jì)圖紙對應(yīng) GB 50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》［3］中的規(guī)定取值。

③設(shè)計(jì)工況，按委托方提供的設(shè)計(jì)圖紙，恒荷載按設(shè)計(jì)圖紙對應(yīng) GB 50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》中的規(guī)定取值，車庫頂覆土按 1.2 m，室內(nèi)外回填土重度按 18 kN/m3取值。

4.2 驗(yàn)算分析

該工程目前工況（車庫頂板未覆土）整體抗浮進(jìn)行驗(yàn)算，自重及壓重之和：Gk=29.7 kN/m2；浮力作用值：Nw，k=47 kN/m2；Gk/Nw，k=0.63＜1.05。

經(jīng)驗(yàn)算，該工程目前工況下，抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)＜1.05，不滿足 GB 50007-2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》［4］第 5.4.3 條整體抗浮的要求。

4.3 該工程設(shè)計(jì)工況整體抗浮驗(yàn)算

自重及壓重之和：Gk=51.3 kN/m2；浮力作用值：Nw，k=47 kN/m2；Gk/Nw，k=1.09＞1.05。

經(jīng)驗(yàn)算，該工程設(shè)計(jì)工況下，抗浮穩(wěn)定安全系數(shù) ＞1.05，滿足 GB 50007-2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》第 5.4.3 條整體抗浮的要求。

5 鑒定分析

1）該工程車庫底板上浮的原因是車庫頂板尚未覆土且遭遇特大暴雨造成的。

2）該工程所檢區(qū)域車庫框架柱及頂梁板混凝土強(qiáng)度推定值均滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級要求，根據(jù)框架柱傾斜情況、車庫框架梁梁底標(biāo)高相對位置的檢測結(jié)果，目前車庫筏板水位已回落，結(jié)構(gòu)基本回復(fù)原位置。

3）該工程 A-11～A-26/T～AC 軸間部分框架柱、頂梁板及筏板存在不同程度的受損、開裂現(xiàn)象，應(yīng)進(jìn)行加固處理。

6 處理方案

6.1 框架柱損傷處理

將受損混凝土壓碎及不密實(shí)的混凝土鑿除，采用收縮補(bǔ)償型結(jié)構(gòu)加固用水泥基灌漿料進(jìn)行置換處理。對于柱端裂縫寬度≤ 0.20 mm 的裂縫采用環(huán)氧樹脂類修補(bǔ)膠液表面封閉，對寬度＞0.2 mm 的裂縫采用壓力灌環(huán)氧樹脂漿液［1］。對存在裂縫的柱，在柱端部 1 m 且≥水平裂縫范圍內(nèi)，纖維方向垂直裂縫粘貼 2 層碳纖維布；在柱端 1 m 且≥水平裂縫范圍內(nèi)，柱角打磨成半徑 25 mm 圓弧，采用兩層碳纖維布環(huán)向圍束，加固詳圖如圖12 所示。

圖12 框架柱損傷處理（碳纖維布搭接長度 50 mm）（單位：mm）

6.2 梁板損傷處理

1）對于壓壞、壓裂處參照柱置換方法局部置換；對于梁端 U 型裂縫寬度≤0.20 mm 的裂縫采用環(huán)氧樹脂類修補(bǔ)膠液表面封閉，對寬度＞0.2 mm 的裂縫采用壓力灌環(huán)氧樹脂漿液。在梁端 1.5 m 且≥裂縫范圍內(nèi)，角部打磨成半徑 25 mm 圓弧，纖維方向垂直裂縫粘貼 2 層碳纖維布，然后采用兩層碳纖維布環(huán)向圍束（搭接寬度 50 mm）；梁板交接處采用 M 12 化學(xué)錨栓+L 75×5 等邊角鋼進(jìn)行連接處理。加固處理如圖13 所示。

圖13 梁板損傷處理（碳纖維布搭接長度 50 mm）

2）對于存在裂縫的頂板及剪力墻，寬度≤0.20 mm 的裂縫采用環(huán)氧樹脂類修補(bǔ)膠液表面封閉，對寬度 ＞0.2 mm 的裂縫采用壓力灌環(huán)氧樹脂漿液。對裂縫進(jìn)行表面封閉處理、待壓力灌環(huán)氧樹脂漿液灌縫達(dá)到強(qiáng)度后，對存在裂縫數(shù)量較少的頂板垂直于裂縫粘貼碳纖維片。加固處理如圖14 所示。

圖14 頂板裂縫加固詳圖（單位：mm）

6.3 筏板損傷處理

對柱墩局部壓壞處混凝土鑿除，并鑿進(jìn)正常混凝土內(nèi)不少于 50 mm，采用灌漿料修復(fù)處理；對存在筏板裂縫及柱墩之間筏板，先處理裂縫處，再將柱墩之間做防水澆筑混凝土［5］。加固處理如圖15 所示。

圖15 筏板裂縫及筏板加固詳圖（單位：mm）

7 結(jié)語

近幾年極端天氣頻發(fā)，夏季多地經(jīng)常出現(xiàn)強(qiáng)降雨，施工過程中荷載尚未達(dá)到設(shè)計(jì)工況時(shí)，對存在抗浮的工程出現(xiàn)上浮結(jié)構(gòu)損壞時(shí)有發(fā)生。對上浮損壞現(xiàn)象，要分析其原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，應(yīng)用科學(xué)、合理的方法治理，保證工程建設(shè)質(zhì)量。Q