某地下車庫上浮原因與結構損傷及其加固處理

田術余，徐曉暉

（濰坊市高新區建設工程監督管理中心，山東 濰坊 262500）

0 引言

抗浮設計水位對地下室結構的費用影響較大，但抗浮設計水位的確定，規范沒有統一規定，各勘察單位根據各自理解和當地經驗確定，因而差別較大［1］；當建設項目場地處于斜坡地帶周邊時（如山前坡洪積扇裙地貌單元），由于局部地質條件存在高差、地下水賦存條件復雜且變化幅度大、排泄條件改變，抗浮水位不能按勘察階段（尤其是枯水期時）建設場地的地下水位考慮。尤其是處于雨季或汛期施工階段的工程，應調查歷史最高水位標高及豐水期水位、地下徑流情況等，對抗浮水位進行專門論證，必要時進行施工階段補充勘察［2］。

本文結合某小區地下車庫抗浮失效事故工程實例，通過現場檢測與分析，對其上浮原因進行探討并提出處理建議，以期為其他工程提供參考。

1 工程概況

某小區地下車庫為地下 2 層框架結構，采用柱下獨立基礎+防水板，樓屋蓋采用鋼筋混凝土現澆梁板結構，車庫頂板已施工約 1.3 m 的回填土（見圖 1、圖 2）。

圖1 檢測現狀一

圖2 檢測現狀二

該工程結構安全等級為二級，建筑抗震設防類別為乙類，建筑設計合理使用年限為 50 年，抗震設防烈度為 6 度，設計基本地震加速度為 0.05g（按 7 度 0.10g進行抗震計算并采取抗震措施），設計地震分組為第三組，建筑場地類別為 Ⅱ 類，建筑抗震設防類別為標準設防類，框架抗震等級為三級，基礎設計等級為乙級。基礎防水板車庫墻柱梁板混凝土強度等級均為 C 30。

為明確車庫上浮原因、調查基礎、防水板及主體結構損傷程度，并提供處理方案，對該工程進行詳細調查分析。

2 巖土工程勘察

委托方提供的《某小區巖土工程勘察報告》顯示，本工程地下車庫±0.000 對應絕對高程為 53.200 m，在勘察深度范圍內未見地下水，經調查擬建場區為基巖裂隙水，基巖裂隙水埋深＞50 m，不考慮地下水對建筑物的影響。人防工程頂板以上覆土厚度為 1.5 m。經介紹，該工程地基驗槽時已發現有裂隙水，但未采取處理措施，該勘察報告與場地的水文地質條件不符。

為進一步查明場地工程地質及水文地質條件，為后續車庫結構加固設計提供必要巖土參數，山東建科特種建筑工程技術中心有限公司 2020 年 11 月 10 日對該項目建筑場地進行了巖土工程補充勘察工作，并出具補充勘察階段的巖土工程勘察報告。根據鉆探揭露，場地地層自上而下依次由近代人工填土、第四系全新統坡洪積（Q4dl+pl）黃土狀粉質黏土、粉質黏土及下伏奧陶系石灰巖等構成。根據巖土的時代成因、地層巖性和工程性能可劃分為 4 個工程地質層，各巖土層特征及埋藏條件如下。

①雜填土（Q4ml）。灰黃色，稍密，稍濕，主要成份為黏性土，局部夾灰巖塊石及建筑垃圾，回填時間＜1 年。全場地分布，厚度 0.50～3.50 m，平均厚度為1.88 m；層底高程 49.22～50.51 m，平均標高 49.95 m。

②層黃土狀粉質黏土（Q4dl+pl）。黃褐色、棕褐色，可塑，無搖振反應，干強度、韌性中等，含少量鐵錳氧化物，見白色鈣質條紋，針狀孔隙發育。該層場區內均有分布，厚度 1.80～4.00 m，平均厚度 2.98 m，層底埋深 3.90～5.80 m，層底高程 45.64～48.01 m，平均標高46.97 m。標準貫入試驗實測擊數平均值為 7.2 擊，標準值為 6.4 擊。該層土屬中壓縮性土。

③碎石（Q4dl+pl）。青灰色，中密，飽和，碎石成份為灰巖，呈棱角狀，直徑 20～100 mm，充填約 30 %～40 % 的黏性土。除 ZK4 號鉆孔外均有分布。厚度 1.20～3.80 m，平均厚度 2.10 m，層底埋深6.50～7.80 m，層底高程 43.05～46.28 m，平均標高 44.98 m。重型動力觸探試驗修正擊數平均值為 9.1 擊，標準值為 8.4 擊。該層土屬中低壓縮性土。

③-1 層粉質黏土（Q4dl+pl）。褐黃色，可塑～硬塑，無搖振反應，干強度、韌性中等，切面稍有光澤，含少量灰巖碎石。僅在第 ZK1 和 ZK4 號孔揭露，厚度 1.50～2.00 m，平均厚度 1.75m，層底埋深 5.70～9.00 m，層底高程44.28～44.9 m，平均標高 44.59 m。該層土屬中壓縮性土。

④中風化石灰巖層（O）。青灰色，隱晶質結構，中厚層構造，巖質較硬，節理裂隙較發育，巖芯多呈短柱狀、少量柱狀，節長 5～20 cm，巖芯采取率 85 %～90 %，RQD=40 %，巖體較破碎，屬較硬巖石，巖體基本質量等級為 Ⅳ 級。全場地分布，鉆孔揭露厚度 5.10～5.60 m。巖石飽和單軸極限抗壓強度標準值為 40.72 MPa，本次勘察未揭穿此層。

補充勘察報告對于建筑場地及地下水的勘察報告結論如下。

1）該項目場地屬山前坡洪積扇裙地貌單元，地勢東高西低，未發現其他全新活動斷裂構造，場區及附近無大的活動斷裂通過。結合 CJJ57-2012《城鄉規劃工程地質勘察規范》第 8 章及附錄 C、附錄 D 有關規定及場地穩定性劃分要求，該場地屬基本穩定場地，場地適宜性屬較適宜。

2）場地地下水屬第四系孔隙潛水，主要排泄途徑為人工開采及地面蒸發，主要補給源為大氣降水及地下徑流。補充勘察期間，鉆孔內測得水位標高為45.76～47.49 m。根據區域水文地質資料，近 3～5 年來正常水位變化幅度約 2.00 m。場地歷史最高水位標高及豐水期水位標高可按 49.50 m 考慮，并可作為抗浮設計水位參考值。

3 現場調查

現場檢測時水位已回落，但實際水位仍保持在較危險的程度，對地下車庫產生持續加載作用。依據國家現行相關規范標準及現有的檢測技術水平，對地下 2 層L～Q/1～6 軸間主體結構進行了現場隨機抽查檢測。主要項目包括：混凝土強度、受損情況、框架柱傾斜情況及框架梁頂標高現狀以及現場可能發現的其他工程質量問題等。

3.1 混凝土強度

現場隨機選取 2～3/M～N 軸間及 2～3/N～P 軸間防水板，采用鉆芯法對其混凝土強度進行檢測。經檢測，所檢 2～3/N～P 軸間防水板無法鉆取防水板全截面厚度的芯樣，所檢部位的混凝土強度推定值分別為 49.1 MPa及 37.1 MPa，滿足設計強度等級 C30 的要求。具體檢測數據如表 1 所示。

表1 車庫防水板混凝土強度檢測結果

根據規范要求及現場實際情況，將該工程地下 2 層 L～Q/1～6 軸間柱及頂梁板混凝土構件分別歸為一個檢測批，采用回彈法對其混凝土強度進行檢測，按批推定混凝土強度。檢測結果如表 2 所示。

表2 地下 2 層 L～Q/1～6 軸間混凝土強度檢測結果

3.2 基礎、防水板受損情況

經檢查檢測，該工程地下 2 層 L～Q/1～6 軸間部分柱下獨立基礎存在開裂現象，基礎臺階呈現沖切破壞狀態，部分臺階底部混凝土脫開面處粗糙，如圖 3 所示。

圖3 典型部位柱下獨立基礎損傷現狀

經現場檢查，該工程部分位置防水板與基礎臺階連接處鋼筋錨固不滿足設計及規范要求，典型部位防水板及基礎臺階處損傷現狀如圖 4 所示。

圖4 獨立基礎與防水板連接處損傷現狀

該工程地下 2 層 2～4/M～Q 軸間防水板存在鼓脹現象，防水板與地基存在脫開現象，所檢部位防水板厚度在 210～230 mm，不滿足設計及規范允許偏差要求，地下 2 層防水板相對變形示意圖如圖 5 所示。檢測過程中部分位置地下水沿泄水孔流出；取芯結果顯示，無法鉆取防水板全截面厚度的芯樣，芯樣在防水板中部斷裂，該工程部分防水板存在澆筑分層現象，如圖 6 所示。

圖5 地下 2 層防水板相對變形示意圖（單位：mm）

圖6 典型部位防水板損傷現狀

3.3 主體結構變形情況

現場采用全站儀對車庫框架柱的傾斜情況進行檢測，除部分框架柱因存在漲模造成傾斜值偏大外，框架柱的傾斜未超過規范限值要求，具體檢測結果如圖 7 所示。

圖7 框架柱傾斜情況（單位：mm）

現場采用全站儀對地下 2 層 L～Q/1～6 軸間框架梁頂標高進行檢測以確定主體結構的沉降情況，經現場檢查檢測，該工程所檢框架梁標高無明顯沉降變形及損傷。

4 復核驗算

對該工程基礎抗浮穩定性及地下 2 層防水板承載力進行驗算分析。

4.1 荷載取值

恒荷載按設計圖紙對應 GB 50009-2012《建筑結構荷載規范》中的規定取值，車庫頂覆土按 1.5 m，室內外回填土重度按 18 kN/m3；活荷載標準值：消防車道按35 kN/m2，樓梯按 3.5 kN/m2，前室、走廊按 2.5 kN/m2，儲藏室、車庫、地下室頂板施工堆載按 5.0 kN/m2，配電間、通風機房、電梯機房按 7.0 kN/m2。

4.2 驗算條件

該工程場地歷史最高水位標高及豐水期水位標高可按 49.50 m 考慮，距離防水板底部 5.95 m。驗算時抗震設防烈度為 7 度（0.10g），設計地震分組為第三組，建筑場地類別為 Ⅲ 類，建筑抗震設防類別為標準設防類，框架及剪力墻抗震等級為三級，基礎抗浮工程設計等級采用乙類，穩定性系數采用 1.05。地下 2 層L～Q/1～6 軸間材料強度按實測強度取值（其余部位按設計取值），防水板厚度及基礎臺階尺寸按實測值（其余部位按設計值），鋼筋強度均按設計取值，結構布置按原設計及現場實際情況，采用盈建科建筑結構計算軟件對該工程進行驗算。

4.3 復核驗算結果

經復核驗算，設計工況下，該工程整體抗浮穩定安全系數＞1.05，滿足規范要求；多處柱下獨立基礎及條形基礎處局部抗浮穩定安全系數＜1.05，基礎抗沖切承載力＜1.0，不滿足規范要求；防水板計算配筋大于工程實際配筋，承載力不滿足規范要求。

5 鑒定分析

1）該工程防水板及主體結構混凝土強度推定值均滿足設計強度等級要求，根據框架柱傾斜情況、框架梁頂標高相對位置的檢測結果，該工程目前框架柱及頂梁板工作正常。

2）該工程地下 2 層 L～Q/1～6 軸間部分框架柱基礎及防水板存在不同程度的受損、損壞、鼓脹現象；該工程部分位置防水板與基礎臺階連接處鋼筋錨固不滿足設計及規范要求；部分位置防水板存在澆筑分層現象；所檢部位防水板厚度在 210～230 mm，不滿足設計及規范允許偏差要求。

3）綜合巖土工程補充勘察報告、設計圖紙，并對基礎及防水板抗浮穩定性及承載力進行驗算分析。經驗算，該工程設計工況下，整體抗浮穩定安全系數＞1.05，滿足規范要求；地下 2 層多處柱下獨立基礎及條形基礎處局部抗浮穩定安全系數＜1.05，基礎抗沖切承載力＜1.0，不滿足規范要求；防水板計算配筋大于工程實際配筋，承載力不滿足規范要求。

4）應對上述存在損傷的部位、局部抗浮穩定系數不足的部位、抗沖切承載力不滿足規范要求的地下 2 層基礎及防水板進行加固處理，加固施工完成后并達到設計要求停止降水條件后，方可停止降水。

6 處理措施

常規的以“抗”為主的采用抗拔樁（錨桿）抗浮方法往往導致經濟和時間成本的大幅增加。對于該工程，提出以“抗”為主、以“截排”為主和“抗排結合”的處理辦法。

1） 對于柱墩破壞處，將柱墩剔鑿至防水板頂鋼筋處，對于防水板與柱墩鋼筋存在拉斷和明顯彎曲的鋼筋，保留原防水板鋼筋，通過在框架柱墩上原防水板鋼筋附近植筋（規格型號同原設計防水板鋼筋）與原防水板鋼筋未彎曲處焊接連接（焊接長度單面焊 13 d），然后將新舊混凝土交界處鑿毛，涂刷改性環氧類界面膠，最后澆筑 C35P6 抗滲混凝土修復至原防水板標高，并加強養護。

2）對于上浮防水板全面檢查，存在因上浮損壞的防水板處，將損壞、疏松混凝土全部剔除，保留原防水板鋼筋，防水板鋼筋存在彎曲處附加鋼筋（規格型號同原設計防水板鋼筋）與原防水板鋼筋未彎曲處焊接連接（焊接長度單面焊 13 d），然后將新舊混凝土交界處鑿毛，涂刷改性環氧類界面膠，最后澆筑 C35P6 抗滲混凝土修復至原防水板標高，并加強養護。

以“抗”為主的處理建議：原有防水板作為墊層，墊層上新增筏板。新增筏板與原有防水板間鋪設 SBS 防水卷材層兩道 6 mm 厚+50 mm 厚墊層，采用平板式筏板基礎，筏板厚度為 450 mm，柱下板帶配筋為雙層雙向16@170，跨中板帶配筋為雙層雙向14@170。新增錨桿間距 2.0 m×2.0 m，錨孔直徑D=180 mm。錨筋的連接應采用機械方式，接頭等級為一級，且同一連接區段內錨筋的連接根數不得多于兩根。錨桿體所在巖層第 4-1 層中風化石灰巖（破碎）；錨桿長度應為非錨固巖層厚度 +4.0 m。現場開挖后應及時通知勘察、設計，以確認錨桿所在區域巖層并選用相應長度的錨桿。錨筋采用 325，承載力設計值 367 kN，錨桿與墻沖突位置，根據施工條件調整至可施工的最近位置，調整最大距離不宜超過 0.5 m。以“抗”為主的處理方案可能導致經濟和時間成本的大幅增加。

以“截排”為主的處理建議：該方法核心是通過排水降低設計水位減小作用在結構底板上水荷載。設計水位的降低可由多種手段實現，如結構底板下設置疏水層、排水盲溝、減壓井，或地下結構四周設置排水廊道。上述措施取決實際工程條件，可以單獨或組合應用［3］。

對于地下水位僅在雨季或汛期較高的工程，采用“抗排結合”的處理辦法（采用防水板并在結構底板下設置疏水層、排水廊道等），經綜合分析，實際抽水的費用可以平衡大范圍加固底板的費用，具有很好的經濟效益。

3）對于車庫防水板下部懸空區域，采用壓力注漿方法進行加固處理（以“抗”為主的處理，以“截排”方式處理的方案可考慮設置疏水層或排水盲溝），注漿采用 M30 水泥砂漿，水泥砂漿強度應＞32.5 MPa，漿體配置的灰砂比宜為 0.8～1.5，水灰比宜為 0.38～0.5，施工應保證注漿飽滿、密實。

4）基礎施工時，應人工降水至基槽施工操作面以下 500 mm，加固施工完成后并達到設計要求停止降水條件后，方可停止降水。對于施工過程中發現混凝土構件存在表面輕微銹蝕現象的鋼筋，應進行除銹處理，銹蝕嚴重的鋼筋應進行剔鑿至未銹蝕鋼筋＞13 d 后，附加鋼筋（規格型號同原設計）焊接補強處理。

7 結論

1）該工程建設場地處于斜坡地帶且高差較大、地下水賦存條件復雜且變化幅度大、排泄條件有較大改變，勘察階段的地下水位不能作為抗浮水位，應進行補充勘察并對抗浮水位進行專門論證。

2）常規的以“抗”為主的采用抗拔樁（錨桿）抗浮方法往往導致經濟和時間成本的大幅增加；以“截排”為主的主動排水減壓抗浮方法，通過排水降低設計水位減小作用在結構底板上水荷載［4］；“抗排結合”的處理辦法對于地下水位僅在雨季或汛期較高的工程，實際抽水的費用可以平衡大范圍加固底板的費用，具有很好的經濟效益。Q