楊玉梅

1 概述

某大型建筑群體，共四棟主樓，主樓層數(shù)26～30層，下部為商業(yè)用房，上部為辦公用房，主樓之間通過純地下二層的裙房相連，主樓和裙房之間不設(shè)縫。主樓基礎(chǔ)形式為箱形基礎(chǔ)，上部結(jié)構(gòu)體系為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)[1]。地下二層裙房基礎(chǔ)形式為獨立基礎(chǔ)加防水板，結(jié)構(gòu)形式為純框架結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)尺寸為8.4 m×7.1 m，裙房地下一層和地下二層層高均為3.6 m，頂板覆土厚度為2 m。該工程室內(nèi)地坪標(biāo)高為±0.000，±0.000相對的絕對高程為1 900.00 m，室內(nèi)外高差為300 mm。地下裙房平時為車庫和通道，戰(zhàn)時為人防用。主體結(jié)構(gòu)和填充墻完工后，遇到當(dāng)?shù)仄战荡笥辏叵滤槐q，裙房地下室部分上浮約95 mm，底板出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，填充墻墻體出現(xiàn)開裂情況。

2 成因分析

經(jīng)過走訪與調(diào)查，發(fā)現(xiàn)施工單位在后澆帶澆筑完畢后沒有及時進行地下室頂板覆土回填的工作，而且現(xiàn)場停止了人工降水。再加上突降大雨，地下水位急劇上升，裙房部分的自重不足以抵抗地下水的浮力，故引起裙房地下室部分結(jié)構(gòu)上浮。后經(jīng)地質(zhì)勘探單位勘測，當(dāng)時的地下水位高程為1 899.10 m，而兩年前地質(zhì)勘查報告上提供的抗浮設(shè)計水位為1 896.70 m，二者相差2.4 m。由此可見引起裙房地下室部分上浮的主要原因有三：一是地下室頂板覆土沒有及時回填；二是施工現(xiàn)場為節(jié)約施工成本，停止了人工降水；三是實際水位比地質(zhì)勘探單位提供的抗浮驗算水位提高了2.4 m。所以引起了裙房地下室上浮，進而導(dǎo)致地下室底板滲水，填充墻墻體開裂。必須采取及時有效的措施，防止結(jié)構(gòu)進一步開裂。

3 永久性抗浮方案的比選

3.1 重新進行抗浮驗算

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，地質(zhì)勘查單位重新提出了抗浮驗算設(shè)計水位1 899.30 m，裙房底板底標(biāo)高為1 889.90 m，抗浮驗算水深為9.4 m。按照新的水位進行抗浮驗算，結(jié)果見表1。

表1 抗浮驗算表Tab.1 Anti fl oating checking calculation table

由上表得知，不平衡水浮力為：98.7-74.99=23.71 kN/m2,需要采取方案，使不平衡水浮力小于等于0。

3.2 抗浮處理方案比選

3.2.1 方案一：抗拔錨索+基礎(chǔ)底板加固

抗浮錨桿是用一組鋼拉桿，采用高壓注漿工藝，通過鉆孔，將漿液灌注到巖土層一定深度，當(dāng)錨桿體固結(jié)后的水泥結(jié)石體與錨桿、巖土緊密握裹，形成抗拔力。錨桿所受的拉力通過其握裹力傳遞到錨桿體，錨固段土層摩阻力傳遞到穩(wěn)定土層，形成抗拔力[2]。根據(jù)計算，每個柱網(wǎng)內(nèi)需要設(shè)置10根錨索，錨索長度為6 m。該方法具有造價低、施工方便等優(yōu)點,但需要對地下室底板進行改造加固，對破壞的底板建筑防水層進行封閉處理。錨索局部平面布置圖見圖1，錨索與基礎(chǔ)底板連接大樣見圖2。

3.2.2 方案二：增加配重

在結(jié)構(gòu)設(shè)計初期，采用增加配重法是抵抗地下水浮力的有力措施。但是如果增加配重在結(jié)構(gòu)施工完成后進行，必然帶來結(jié)構(gòu)承載力不夠，需要加固的情況。

經(jīng)計算，該項目在地下室底板增加300 mm厚鋼筋混凝土疊合層、在地下一層底板增設(shè)150 mm厚鐵屑混凝土，在地下室頂板增加300 mm厚鐵屑混凝土層即可。鐵屑混凝土的容重是普通混凝土的2倍，抵消不平衡浮力的效果明顯。將所增加的荷載加到結(jié)構(gòu)計算模型上后，發(fā)現(xiàn)裙房的結(jié)構(gòu)厚繭，包括基礎(chǔ)、地下室外墻、梁柱和板的承載力均不夠，地下室所有構(gòu)件都需要加固。該方案結(jié)論：地下室上浮的根本原因是結(jié)構(gòu)自重小于地下水的浮力。在不用抗拔樁的情況下，采用加大結(jié)構(gòu)自重與水浮力平衡是比較有效和經(jīng)濟的方法。但該方法的自重是在結(jié)構(gòu)完成以后增加的，原始的結(jié)構(gòu)計算沒有考慮到這部分荷載，所以結(jié)構(gòu)需要加固，結(jié)構(gòu)加固費用不菲，而且工期也長，所以不是最佳方案。配重方案見圖3。

圖1 錨索局部平面布置圖Fig.1 Local cable layout plan

圖2 錨索與底板連接大樣Fig.2 Connection details of anchor and fl oor

3.2.3 方案三：設(shè)置盲溝+少量配重

上面兩個方案被否決后，找到一個既方便施工又不留安全隱患的解決方法迫在眉睫，項目組經(jīng)過多次討論，提出了增加配重和降低地下水位相結(jié)合的解決方法。該地下室基礎(chǔ)為獨立基礎(chǔ)加防水板，該方案僅在地下室底板上新增300 mm厚的鋼筋混凝土疊合層，經(jīng)核算基礎(chǔ)大小能滿足要求。只靠新增混凝土的厚度不足以抵消不平衡水浮力，還需要采取在地下室四周增加盲溝[3]的辦法來有效降低地下水的標(biāo)高，這樣通過一加一減（增加配重，減少地下水浮力），結(jié)構(gòu)自重和地下水浮力達到了平衡。該方法需要綜合管網(wǎng)標(biāo)高的設(shè)計必須精準(zhǔn)無誤，以保證能將地下水及時導(dǎo)入附近的河流之中。盲溝的做法有相應(yīng)的圖集，經(jīng)計算排水管直徑為400 mm，排水管設(shè)置大于1%的坡度，將地下水降至1 897.10 m。該方案關(guān)鍵步驟有以下幾點：一是在設(shè)計時對綜合管網(wǎng)的標(biāo)高計算做到精準(zhǔn)無誤，

圖3 增加配重方案Fig.3 Scheme of add counterweight

3.2.4 三個方案的可操作性和經(jīng)濟性比較

對以上三個方案的成本進行初步估算，并對可操作性進行評估，得出以下結(jié)論，見表2。該項目最后采用方案三進行改造，效果良好。

表2 多方案比較表Tab.2 Multi scheme comparison table

4 結(jié)語

純地下室結(jié)構(gòu)抗浮計算應(yīng)該注意以下幾點：

1）抗浮驗算水位要精準(zhǔn)：抗浮驗算水位由地質(zhì)勘探單位提出。設(shè)計者在拿到地勘資料時，最好能根據(jù)經(jīng)驗核算一下。如果對地質(zhì)勘探單位提供的水位存在疑議，必要時可以要求甲方或地勘單位召集相關(guān)專家盲溝的設(shè)計和施工嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)范。二是在使用期間對盲溝的排水管道進行定期的維護和檢修，嚴(yán)格禁止管道被異物堵塞。三是在雨季要嚴(yán)密監(jiān)測地下水位的情況，保證水位在安全設(shè)計水位之下。設(shè)置盲溝+少量配重方案見圖4。進行論證。

圖4 設(shè)置盲溝+少量配重方案Fig.4 Scheme of putting up blind ditch and add small counterweight

2）抗浮措施多方案比較：抗浮措施有多種，主要有增加結(jié)構(gòu)自重、設(shè)置抗浮錨桿、設(shè)置抗拔樁等，設(shè)計師需要根據(jù)具體情況進行分析，找到施工方便、造價低以及在本地區(qū)經(jīng)驗成熟的方法。

3）設(shè)計思路不能一成不變：該改造方案給設(shè)計師提供了嶄新的設(shè)計思路，在堅持設(shè)計原則[4]的基礎(chǔ)上，采用增和減的方法來找到作用和效應(yīng)的平衡點，往往會達到事半功倍的效果。

[1] JGJ3—2010 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2010.

[2] CECS22:2005 巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國計劃出版社,2005.

[3] GB 50108—2008 地下工程防水技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社, 2009.

[4] 楊書靈, 張全洲.基坑支護在實踐中的應(yīng)用[J].林產(chǎn)工業(yè), 2016,43(4):55-56,61.