某地下室上浮事故的检测鉴定

■ 廖 军 Liao Jun

1 工程概况

上海某小区共1 0幢住宅楼，带地下室。其中，地下室为2层现浇钢筋混凝土框架结构，采用无梁楼盖。地下室顶板顶面标高为-1.2 5 0 m；基础底板厚5 0 0 mm，顶面标高为-8.9 5 0 m；地下2层楼板厚2 5 0 mm，地下1层楼板厚3 5 0 mm；主要框架柱截面尺寸为5 5 0 mm×5 5 0 mm，柱网尺寸为8.0 m×8.4 m(4桩承台)、8.0 m×6.8 5 m(3桩承台)。根据设计要求，顶板结构完成后，最小覆土厚度为0.8 m，最终最大覆土厚度为1.5 m。

工程抗拔桩采用直径为4 0 0 mm的P H C管桩，桩长2 4 m。4桩承台处桩顶相对标高为-9.6 5 0 m，其余桩顶相对标高为-9.4 0 0 m，桩尖进入 ⑦1-1层粉砂。单桩竖向抗拔承载力设计值为7 0 0 k N，抗拔试桩最大荷载值为1 1 2 0 k N。

2011年6月25日，8＃楼南侧人防地下车库局部出现上浮现象。上浮区域(图1)长5 8.8 m、宽4 0.0 m，面积约2 3 5 2 m2，最大上浮量约为2 7 0 mm（图2）。地下室上浮后，施工方在地下室底板钻孔进行排水、降水处理，并在上浮区域进行堆土，至2 0 1 1年7月1 1日，地下室最大剩余上浮量约为8 1 mm。根据调查，地下室上浮时，地下水位埋深约为3.4 5 m，在基础底板底面以上约6.0 m。地下车库顶板上方覆土很少，有少量建筑垃圾，顶板上方堆载约8 k N/m2。

图1 地下室上浮区域示意图（图中阴影区）

图2 上浮量分布图

2 现场检测结果

2.1 结构损坏情况检测

经检测，地下室结构主要存在以下损坏形式：

（1）柱身开裂。地下1层柱主要表现为柱端水平裂缝，地下2层柱主要表现为柱端水平裂缝、柱身斜裂缝。柱身裂缝主要在上浮初期出现，后经上浮区降水及堆土处理后，大部分裂缝在检测时已闭合（图3）。

（2）柱端混凝土局部破碎，主要是地下二层柱有柱端混凝土破碎现象（图4）。

（3）柱帽开裂，主要表现为地下2层柱帽水平裂缝及柱帽与楼板连接处斜裂缝（图5）。

（4）剪力墙开裂：地下2层上浮区域东、西两侧剪力墙均严重开裂，墙面满布裂缝，且大部分为贯穿性裂缝（图6）。

（5) 地下1层顶板开裂，主要为对角斜裂缝，且有渗水现象。

2.2 地下室变形情况测量

图3 典型柱身裂缝展开图

图4 柱端混凝土破碎

采用水准仪，以未上浮区域内的柱底标高为基准点，测量地下1层、2层上浮区域柱底的相对高差。结果表明：上浮区域地下1层柱相对该柱的高差在-3 6.2～4 9.4 mm之间，上浮区域地下2层柱相对高差在-6.6～8 0.8 mm之间，可知检测时最大剩余上拱量为8 0.8 mm。

2.3 混凝土材料强度检测

采用回弹法，对地下室柱、墙混凝土强度进行了检测，结果表明：上浮区域地下1层、地下2层所抽检的柱混凝土达到设计强度等级C 4 0；地下2层剪力墙抽检区域混凝土达到设计强度等级C 4 0。

2.4 抗拔桩与底板连接及桩内填芯检测

采用局部凿开并进行取芯的方法，检测工程抗拔桩的桩头及其与基础底板的连接情况。根据现场条件，选择4处上浮较大部位进行凿开检测，并根据凿开后的桩头直角锚筋位置确定桩芯部位，然后在桩芯部位取芯，检查桩头混凝土填芯情况。原设计桩头与底板连接方法见图7。

通过4根桩的开凿检测发现：其中一处桩内填芯基本完好，两处桩内无填芯和钢筋笼，桩头锚筋与桩端板焊接部位脱开；一处桩内填芯长度严重不足，桩头锚筋与桩端板焊接部位脱开（图8）。

3 地下室抗浮承载力验算

3.1 单桩抗拔承载力计算

3.1.1 桩身承载力设计值

（1）由预应力钢棒决定的桩身抗拉承载力设计值：

（2）由裂缝控制要求决定的桩身承载力设计值：

图5 典型柱帽裂缝展开图

图6 地下2层剪力墙裂缝分布图(西侧剪力墙西面)

根据上述计算结果，桩身承载力设计值取为5 7 2.3 k N。

3.1.2 由桩侧土决定的桩承载力设计值

桩侧阻力抗拔承载力设计值：

3.1.3 桩顶与底板连接承载力

桩头连接承载力主要由桩头锚入底板钢筋的承载力决定，即填芯钢筋笼的钢筋和端板焊接钢筋：

故桩头连接承载力设计值为699.3kN。

3.1.4 结果分析

综合以上分析结果，单桩抗拔承载力设计值应为5 7 2.3 k N，原单桩承载力设计值7 0 0 k N取值偏大，不合理。

3.2 地下室上浮时局部抗浮验算

根据调查，地下室上浮时地下水埋深约3.4 5 m，即地下水位距基础底板底面以上6.0 m，以典型3桩承台为

计算单元进行计算。

3.2.1 底板水压力(浮力)

3.2.2 自重荷载

（1）混凝土板G1=1 5 0 7.0 k N 。

（2）柱G2=5 3.7 k N 。

（3）覆土(8 k N /m2)：

综上，每根桩应承受的上拔力为：F拔=(3 9 4 5.6-1 9 9 9.1)/3=6 4 8.8 k N＞单桩承载力设计值5 7 2.3 k N。

3.2.3 填芯失效情况下，桩顶与底板连接承载力计算

根据现场检测结果，抗拔桩内填芯不足，其在桩头处的承载力由桩头锚筋提供(4 φ 1 6，fy=3 0 0 N/mm2)，根据设计要求，桩头锚筋与端板（Q 2 3 5钢）焊接(E 4 3焊条，

桩头锚筋承载力：Nsn=fyAs=3 0 0×8 0 4(N)=2 4 1.2 k N

可见，桩头与承台的连接不满足受力要求。

4 地下室上浮原因分析

一方面，上海6月份为梅雨季节，降雨引起地下水位不断增高，造成上浮力不断增加，而地下室顶上覆荷载尚未达到设计要求，且设计所提的单桩承载力设计值偏大，局部抗浮验算不满足要求，致使地下室上浮风险增加；另一方面，上浮区域抽检范围内，桩内填芯长度的不足或缺失，严重不满足设计要求，则是桩抗浮失效的主要、直接原因。

5 建议

地下室结构的抗浮设计须充分考虑抗浮水位、荷载工况，应合理确定桩身抗拔承载力，重视抗拔桩桩头连接节点设计，严格控制桩头连接处的施工质量。建议根据检测鉴定结果，对上部结构进行有针对性的加固，并采取有效措施保证地下室的抗浮承载力，确保结构安全。