某商务广场地下室底板渗漏原因分析与加固

胡继晨 刘祖华

1 工程概况及事故现象

近几年，越来越多的项目设计为带地下室多塔建筑，塔楼与塔楼之间地面为绿化、道路等，地面以下为1层 ～2层地下室。某商务广场由一个地下 2层的地下室(含人防)及坐落其上的两幢12层塔楼组成，为商务办公之用，地下 1层，2层平时为地下车库，战时为人防设施。该工程地下室部分已经完工，主体部分在建。

地下室平面为144m×67.4m，近似矩形，两幢塔楼的平面均为37.4m×37.7m的矩形，塔楼分别位于地下室144m长度的两端，两幢塔楼之间距离 66m，在地下室顶上为中心绿化。

该工程塔楼部分采用现浇钢筋混凝土框架—剪力墙结构，两幢塔楼之间的地下室部分采用框架结构，楼盖为梁板结构，基础形式为平板式桩筏基础。地下 2层结构标高为-9.15m，底板厚度塔楼范围为1 000mm，其余位置为600mm。地下室底板板内主筋为Ⅱ级钢筋，连续布置，板底为Φ16@150(双向)，板顶为Φ18@150(双向)，采用C30混凝土。地下室部分框架柱柱距约为 9m，柱下承台有 4桩承台与 5桩承台两种类型，4桩承台尺寸为3 000mm×3 000mm，5桩承台尺寸为3 828mm×3 828mm。

2010年 3月 4日，现场检查发现，地下室底板部分柱脚部位有渗漏现象，个别位置裂缝宽度较大，地下水由裂缝处剧烈涌出。最初发现一处漏水部位后，施工单位进行注浆修补，但修补后一天，临近部位柱脚处又发生漏水现象，再进行修补后仍有同样的现象发生。

2 设计施工情况调查与结构复核

通过现场检测发现，地下室底板漏水现象非常严重，部分裂缝较宽处地下水剧烈涌出，造成地面大量积水;裂缝两边有错动，柱边位置下沉约1mm，裂缝由柱边向外斜向发展，形成冲切破坏模式的形态。

2.1 施工影响

由相应的混凝土强度测试报告得到，混凝土强度等级与抗渗等级满足设计要求。通过对地下室顶板施工堆载的调查，现场地下室顶板主要用于堆放建筑材料，统计得出施工堆载约为 10 kN/m2，顶板堆载较为均匀。通过计算分析得到，均匀堆载不会引起基础底板开裂。

2.2 设计复核

由结构施工图得到，发生开裂处地下室底板厚度为 600mm，上有200mm厚面层，板底保护层厚度为100mm。根据地质勘探报告，设计最高地下水位为工程周围市政道路以下0.5 m，即-0.95m(相对于±0.000m)。计算可得地下室底板所受水浮力ff为:

其中，ρ为水密度，取1000 kg/m3;g为重力加速度，取10m/s2;h为地下室底板水头高度，h=9.15(底板顶面标高)+0.6(底板厚度) -0.95(水位埋深)=8.8m;在验算底板受水浮力作用下的冲切承载力时，最不利情况的水浮力作用面积为 S=9×9.6= 86.4m2。

计算可得，地下室底板承受的水浮力标准值为89 kN/m2。

根据国家标准 GB 50009-2001建筑结构荷载规范(2006年版)3.2.5，基本组合永久荷载分项系数，当其效应对结构不利时，对由永久荷载效应控制的组合，应取 1.35;基本组合可变荷载分项系数取1.4。

目前对地下水浮力的荷载类型问题尚无统一定论，《建筑结构荷载规范》未明确地下水作用的荷载分类，《给水排水工程构筑物结构设计规范》第 4.1.3条和《给水排水工程管道结构设计规范》第 3.1.1条把地下水作用划分为可变荷载，《地铁规范》第10.2.1条把水浮力划分成永久荷载。《全国民用建筑工程设计技术措施》(结构篇)(以下简称技术措施)第2.5.3条则规定“水位不急剧变化的水压力按永久荷载考虑;水位急剧变化的水压力按可变荷载考虑。”《EN 1990:2002》第4.1.1条第(3)款规定“水作用可以看作永久荷载或可变荷载，这要看荷载随时间变化的大小。”《EN1991-1-6:2005》第 4.9条第(2)款规定“在荷载组合时，水作用应考虑为永久荷载或可变荷载。”同时其注释说明，不同的规范可能会把水作用划分为永久荷载或可变荷载，还需要考虑具体的工程环境。《EN 1997-1:2004》第2.4.6.1条第(7)款还规定:在某些情况，符合《EN 1990:2002》第 1.5.3.5条规定(关于偶然荷载的定义)的极端水压力可看作偶然荷载。

根据相关欧洲规范的建议，鉴于工程所在地雨水丰富，水浮力变化幅度小于 20%，按永久荷载考虑，取荷载分项系数 1.35。

根据GB 50010-2002混凝土结构设计规范第7.7.1条，在局部荷载或集中反力作用下不配置箍筋或弯起钢筋的板，其受冲切承载力应符合下列规定:

其中，Fl为集中反力设计值，对板柱结构的节点，取柱所承受的轴向压力设计值的层间差值减去冲切破坏锥体范围内板所承受的荷载设计值;βh为截面高度影响系数;ft为混凝土轴心抗拉强度设计值;σpc，m为临界截面周长上两个方向混凝土有效预应力按长度的加权平均值;um为临界截面周长;h0为截面有效高度，示意图见图 1。

通过查询、计算，得:

受冲切承载力为4 426 kN。

显然，Fl=7 314 kN远大于受冲切承载力4 426 kN，故地下室底板抗冲切承载能力严重不足。

3 实际破坏过程描述

由于工程项目未施工完毕，地下室底板面层尚未施工，故实际地下水浮力也小于设计地下水浮力。同时，由于工程所在地区雨季较长，取水头高度为地下室底板到室外道路地面。h=9.15 (底板顶面标高)+0.6(底板厚度)-0.45(水位埋深)=9.3m。

计算可得，地下室底板承受的水浮力标准值为 94 kN/m2。

考虑上述实际情况:

按相应的混凝土强度测试结果，取ft=2.01 N/mm2，考虑此情况后:

受冲切承载力=0.7×2.01×9 136×484÷1 000=6 221 kN。

通过比较，在实际水浮力作用下，冲切力与受冲切承载力接近，地下室底板处于破坏临界状态。地下室结构底板混凝土的局部缺陷，地基土的回弹等因素都会引起地下室底板冲切破坏，而在第一个柱根部位发生漏水并进行修补后，水浮力重分布，导致临近柱脚部位水浮力增大，又引起新的冲切破坏。

4 结论和建议

本文所述地下室底板受冲切承载能力严重不足，在水浮力作用下，导致地下室底板开裂漏水。根据国家标准的有关规定，地下室底板的裂缝和渗漏属于严重缺陷，已经严重影响底板的结构性能和使用功能，不满足正常使用要求和耐久性要求，底板受冲切承载力不满足要求，已经影响其安全使用。

为了使底板达到规范规定的承载力要求、正常使用要求和耐久性要求等，应该对底板的裂缝进行修补，并对不满足要求部位的底板进行加固。建议对地下室底板考虑各个不利工况和荷载组合等作进一步验算;采用上述方法对开裂、渗漏的底板进行修复，对承载力等不满足要求部位的底板进行加固;建议由原设计、施工单位或其他有相关资质的设计单位进行加固修复。

[1] GB 50010-2002，混凝土结构设计规范[S].

[2] GB 50009-2001，建筑结构荷载规范(2006年版)[S].

[3] 凌育波，凌宏华，刘 挺.中欧规范关于地下结构抗浮设计的比较[J].有色金属科学与工程，2010，1(1):80-84.

[4] 刘立渠，黄小坤，陶学康.考虑纵筋率及加载面边长比影响的板受冲切承载力计算分析[J].土木工程学报，2004，41 (7):27-32.

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