張偉堯 凌 煦

杭州中豪建設(shè)工程有限公司 浙江 杭州 310020

1 工程概況

某工程為新建商業(yè)綜合體（圖1），位于杭州市區(qū)，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(yè)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(jié)構(gòu)類型為樁基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)。

圖1 項目平面

2 上浮事故經(jīng)過

2.1 事故的發(fā)生

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

2.2 應(yīng)急措施

事發(fā)后，首先采用密目網(wǎng)加沙袋壓住2處滲漏點，減少板底沙土流失，對應(yīng)處坑內(nèi)加設(shè)深井降低水位，引入專業(yè)單位進行變形觀測，并對房屋本身及周邊道路等進行監(jiān)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(shè)計標(biāo)高，回壓效果良好。經(jīng)測量，上浮值明顯下降，上浮量最大處回落92 mm。檢查發(fā)現(xiàn)，上浮區(qū)域地下室結(jié)構(gòu)受損明顯，梁柱節(jié)點處斜向開裂較多，柱角部存在壓潰現(xiàn)象。

3 事故原因分析

3.1 原抗浮設(shè)計

原設(shè)計采用結(jié)構(gòu)自重＋地下室頂面厚1.2 m覆土＋抗拔預(yù)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(dāng)于黃海高程6.60 m，地下2層層高均為3.75 m，底板面標(biāo)高－9.00 m（相當(dāng)于黃海高程－2.40 m），頂板面標(biāo)高－1.50 m。本工程抗浮設(shè)計水位相對標(biāo)高為－0.80 m（相當(dāng)于黃海高程5.80 m），樁基設(shè)計等級為甲級，地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級。

3.2 現(xiàn)場實際工況

事發(fā)時，地下室頂板尚未覆土，坑內(nèi)后澆帶及降水深井已經(jīng)封閉，降水停止，時逢梅雨季節(jié)連日大雨，地下水位驟升。

3.3 抗浮驗算

根據(jù)現(xiàn)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(jīng)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(fā)生上浮事故（計算略）。

3.4 上浮原因分析

經(jīng)分析，施工單位未按設(shè)計要求待覆土完成后再停止降水，是事故發(fā)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(zhì)量又較難控制，比較容易發(fā)生芯體斷裂或拔脫情況，導(dǎo)致局部管樁抗拔失效，是事故發(fā)生的次要原因。

4 結(jié)構(gòu)修復(fù)方案

4.1 抗拔樁補強

圖2 隆起區(qū)域示意圖及靜壓樁布置

以變形測量值≥20 mm作為需補強區(qū)域預(yù)判值，區(qū)域內(nèi)原管樁抗拔按全數(shù)失效計，需補足全部抗拔力。

根據(jù)本工程地質(zhì)勘探報告，通過計算確定采用300 mm×300 mm預(yù)制方樁，樁段間采用焊接接樁，樁尖進入持力層④粉質(zhì)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(qū)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(chǔ)采用預(yù)制管樁，對土體已經(jīng)進行了一定程度的擠密，此時施打預(yù)制方樁，預(yù)想壓入有一定困難。在實際施工過程中也確實出現(xiàn)了局部區(qū)域施打困難，壓樁力過大（最大壓樁力達1 500 kN）導(dǎo)致個別樁周底板拉裂的現(xiàn)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(shè)計抗拔值。

補打錨桿靜壓樁抗浮，對預(yù)制樁段間的焊接質(zhì)量要求較高，現(xiàn)場焊接質(zhì)量直接影響抗浮承載力。在施工過程中，業(yè)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(shè)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(zhì)量會直接影響板面抗?jié)B漏性能，需要仔細(xì)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(yù)壓，使樁體提前進入工作狀態(tài)，協(xié)調(diào)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(yù)拔力，使樁體提前進入下拉的工作狀態(tài)。

4.3 梁柱節(jié)點修復(fù)

由于地下室上浮，區(qū)域內(nèi)梁柱節(jié)點受到了較為嚴(yán)重的受拉、斜剪破壞。經(jīng)專業(yè)檢測單位檢測，上浮區(qū)域梁柱裂縫寬度為0.1～3.2 mm，由此確定了修復(fù)區(qū)域（圖3）。

圖3 托梁換柱區(qū)域

綜合考慮后決定采用托梁換柱方法對受損梁柱節(jié)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(nèi)梁板，支模并澆筑比原結(jié)構(gòu)高一強度等級的灌漿料進行結(jié)構(gòu)恢復(fù)。由于灌漿料水化熱較大，故內(nèi)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(jié)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(guān)鍵，原柱子鑿?fù)ê螅喜拷Y(jié)構(gòu)自重將由梁底型鋼傳至基礎(chǔ)底板，采用手動千斤頂頂緊時，上頂不足會使梁出現(xiàn)懸臂受力，上頂過多則會發(fā)生反頂現(xiàn)象。另外，柱子鑿?fù)ê螅予復(fù)ú课灰陨系牟糠窒聮煸诮Y(jié)構(gòu)板下，應(yīng)驗算鑿空的梁柱節(jié)點搭接鋼筋的承載能力以及上部結(jié)構(gòu)板抗拉承載能力，并盡量在上部鑿?fù)?，以減少柱子下掛荷載，同時做好百分表變形觀測。工程修復(fù)至混凝土養(yǎng)護完成前，中途降水不得間斷。

4.4 底板破裂受損處修復(fù)

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

分析產(chǎn)生原因：底板上浮導(dǎo)致支座外移，近主樓邊結(jié)構(gòu)底板剪力大（類支座）導(dǎo)致超載破壞，裂縫沿著底板與承臺交界處斜向發(fā)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(jié)構(gòu)的恢復(fù)。

圖5 承臺裂縫貫穿示意

5 過程監(jiān)測

事故發(fā)生后，委托專業(yè)監(jiān)測單位進行了持續(xù)跟蹤監(jiān)測。為便于定位，觀測點布置在柱根，事故發(fā)生時和穩(wěn)定階段上浮量如圖6所示，表示方法為“編號（事故發(fā)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(qū)沉降量示意

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)取上浮區(qū)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(fù)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(nèi)。

圖7 典型觀測點沉降量變化曲線

6 結(jié)語

此次加固工程從2019年7月14日進場施工至11月20日結(jié)構(gòu)修復(fù)完成，竣工驗收并投入正常使用至今，未發(fā)現(xiàn)任何異常。從本工程案例得出以下結(jié)論：

1）預(yù)應(yīng)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(dǎo)致樁頂節(jié)點抗拉強度難以保障，易引發(fā)此類事故。

2）施工單位缺乏防范意識，在頂板未覆土?xí)r停止了降水，且對事故狀況反應(yīng)不及時，未在第一時間采取有效措施，等到發(fā)生上浮時，底板已破裂受損，梁柱節(jié)點裂縫已經(jīng)產(chǎn)生。

3）本工程經(jīng)加固后，梁柱結(jié)構(gòu)尺寸無變化，對使用功能無影響。經(jīng)后期跟蹤監(jiān)測，沉降穩(wěn)定，少量滲漏點經(jīng)注漿后修復(fù)完好。