某在建工程地下室上浮结构检测鉴定及加固分析

张长雷

安徽省建设工程测试研究院有限责任公司 安徽 合肥 230051

1 工程概况

1.1 项目概述

合肥某在建工程地下室为钢筋混凝土框架结构，地下室建筑面积约为22000m2，地下层数1层，地面覆土，设计覆土厚度为1.2m。基础为桩基础加防水板，桩基为预应力管桩，设计桩基不作为抗拔桩使用，防水板厚度为250mm，地下室顶板厚度为150mm。该地下室位于两栋12层的主楼之间，设计为地下车库，地下室顶板标高为-1.35m，底板板面标高为-4.85m。地下室顶板、底板及框架梁柱混凝土设计强度等级为C30，防水板抗渗等级P6。

1.2 场地地质及地下水综述

根据岩土工程勘察报告（详勘），场地现状为耕地，地貌为河漫滩地貌单元。场地内地基岩土构成层序自上而下为：①层耕土，层顶高程6.01m～6.94m，层厚0.50m～1.40m。②层粉质黏土，层顶埋深0.50m～1.40m，层厚0.50m～1.80m。③层淤泥质粉质黏土，层顶埋深1.50m～2.50m，层顶高程3.91m～5.13m。④层粉土夹粉细砂，层顶埋深3.50m～5.20m，层顶高程1.44m～3.20m。⑤层粉细砂层顶埋深7.30m～9.30m，层顶高程-2.75m～-0.70m，层厚2.80m～6.10m。⑥层中粗砂夹砾石，层顶埋深11.40m～13.80m，层顶高程-7.49m～-4.75m，层厚18.40～21.20m。

该场地地下水类型为上层滞水和潜水。上层滞水主要赋存于①层耕土层中，无自由稳定水面，主要补给来源为大气降水，地下水位随季节变化，主要以蒸发方式排泄，并受地表水径流影响；潜水主要赋存于②层粉质黏土、③淤泥质粉质黏土、④层粉土夹粉细砂、⑤层粉细砂、⑥层中粗砂夹砾石层中，主要以侧向径流方式补给和排泄。抗浮设防水位按建筑建成后室外地坪下1.00m（确保水系连通）取值，室外地坪标高为-0.150m。

2 现场调查及损伤检测

2.1 地下室底板脱空情况调查

该项目在完成主楼及地下室主体结构施工时，地下室顶板未覆土，正值合肥夏汛期，遭遇持续强降雨。施工方巡查发现地下室出现局部上浮，框架柱、底板及顶板出现裂缝变形等情况后，采取钻取3处直径100mm的泄压孔、搭设支撑等临时处理措施，并在泄压孔周边砌筑水池。泄压水头最大高度约为1.2m，水质基本呈清澈，未见淤泥、浑浊等，水池底见少量细沙，这与地下室底板位于⑤层粉细砂层比较符合。由于底板厚度为250mm，厚度较薄，采用管道内控镜、探钩调查底板脱空情况。经调查，泄压孔处土层因受水流冲击产生松动、流失，泄压孔周边0.5m范围发现底板轻度脱空情况。

2.2 地下室构件损伤检测

经普查，该地下室受损区域集中在A轴~W轴交2轴~14轴，受损区域面积为862m2，框架柱和顶板出现损伤，未见框架梁出现裂缝。受损构件主要表现形式：①受损数量，共计9根框架柱、2处顶板出现裂缝，柱底多于柱顶，顶板出现裂缝情况较少；②受损严重程度依次为框架柱底、柱顶和顶板，柱底裂缝偏大，柱裂缝最大宽度为0.12～0.54mm，裂缝最大深度为4～10cm，个别柱底混凝土压碎；3根框架柱顶均为角部裂缝，局部凿除裂缝，梁主筋未出现屈服弯曲现象；顶板裂缝基本呈斜直线展开，裂缝基本延伸至板边，所抽检裂缝最大宽度为0.21～0.72mm，裂缝为贯通裂缝。受损构件裂缝检测结果详见表1。

表1 受损构件裂缝检测结果

3 结构检测

3.1 地下室结构施工质量检测

根据《混凝土结构现场检测技术标准》GB/T 50784-2013及委托要求，经现场检测，受损框架柱的混凝土现龄期强度、截面尺寸、钢筋配置及钢筋保护层厚度符合设计及规范要求；抽检的柱顶主筋直径符合设计及规范要求；受损柱最大倾斜量为7mm（此数值包括施工偏差），未超过《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204-2015规定的限值；受损顶板的板厚、钢筋配置及钢筋保护层符合设计要求，受损板周边的框架梁混凝土强度符合设计要求；底板三处泄压孔的芯样混凝土抗压强度符合设计要求。由于地下底板未出现严重脱空现象。查阅施工质保资料，管桩的低应变和承载力检测结果合格，排除地下室局部上浮与施工质量之间存在因果关系。

3.2 地库与相邻主楼相对高差、顶板及底板相对高差

现场采用全站仪检测该地库与相邻主楼相对高差，共布置28各测点，基准点为主楼1m线位置。其中，13个测点最大高差为（1~10）mm，14个测点最大高差为（11~20）mm，1个测点最大高差为23mm。经检测，地库相对于相邻主楼向上最大偏移23mm，上述数值包括施工偏差。

现场采用全站仪检测顶板及底板的相对高差，反映其变形情况。基准点为上浮区域外的顶板和底板，共检测17块顶板、9块底板。经检测，顶板相对高差最大为25mm，底板相对高差最大值为23mm，上述数值包括施工偏差。

4 局部抗浮稳定验算、上浮原因分析

该一层地下室基础为桩基础加防水板，设计采用顶板覆土压重的抗浮措施，覆土设计厚度为1.2m，覆土容重按18kN/m3，地下室顶板标高为-1.35m，底板板面标高为-4.85m，底板厚度为250mm，抗浮设防水位按拟建建筑建成后室外地坪下1.00m（确保水系连通）取值，室外地坪标高为-0.150m。经调查了解地下室上浮前期，主体结构完后，停止降水措施，且顶板未进行覆土。按照设计工况和实际工况进行局部抗浮验算，根据地库实际轴网布置，选取其中负荷面积最大处进行复核，负荷面积为5.5m×7.8m，室外地坪标高为-0.150m，抗浮水位按室外地坪下1.0m计算。地下室局部抗浮验算结果详见表2。

表2 地下室局部抗浮验算结果

由表2可知，在设计工况下，地下室抗浮稳定安全系数刚好满足规范《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011抗浮稳定安全系数不小于1.05的要求；实际工况下，未考虑覆土压重等抗力，地下室抗浮稳定安全系数不满足规范《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011的要求。

根据现场调查及上述局部抗浮稳定验算结果，综合分析地下室局部上浮的主要原因：①拟建场地地下水类型为上层滞水和潜水，地下室虽已回填，但回填土未进行有效压实，地下室与基坑之间形成肥槽。雨水进入肥槽，渗入板底，引起板底水浮力增大。当水浮力大于结构自重时，地下室发生上浮情况；②地下室主体结构完成后，停止降水措施，且未在顶板部位按照设计要求覆土。周边环境发生变化后，地下室缺少必要抗浮力，导致地下室上浮。

5 地下室构件损伤程度评价

根据《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204-2015，结合检测结果，评价框架柱、顶板的损伤程度。对于浅表层裂缝或裂缝宽度小于0.3mm的构件，评为一般缺陷。一般缺陷不会对结构性能、使用功能造成严重影响，但有碍观瞻，也应及时处理，并重新检查验收；柱底或柱顶混凝土压碎、裂缝深度超过钢筋保护层厚度及裂缝宽度大于0.3mm的构件，评为严重缺陷。严重缺陷影响结构安全使用，应采取相应的加固处理措施[1-2]。

6 加固处理措施

6.1 抗浮加固措施

地下室出现上浮迹象后，应及时采取底板开孔泄压、顶板及底板增加压重等临时应急措施，同时延长底板与室外降水之间的渗流途径或切断水力联系，减少外界环境变化的影响。常见的抗浮处理措施有设置抗浮锚杆、设置抗拔桩抗浮、增加结构配重等方法。针对本项目采取抗浮加固措施：在顶板分级覆土，以便地下室构件尽快复位，减少损伤。分级覆土过程中，监测构件的变形情况。做好基坑与地下室之间的地面硬化措施，疏通排水渠道，启用周边降水井。采取处理措施后，根据监测结果，地下室相对于相邻主楼明显复位，沉降趋于稳定。

6.2 受损构件加固措施

对地下室底板出现轻度上浮脱空情况，在底板出现变形较大部位和原泄压孔位置，采取注浆加固措施。注浆加固设计前，应进行室内浆液配合比试验和现场注浆试验，确定设计参数，施工方法和设备。应采用跳孔间隔注浆，且先外围后中间的注浆顺序。当地下水流速较大时，应从水头高的一端开始注浆[3]。

对于浅表层裂缝或裂缝宽度小于0.3mm的一般缺陷构件，可采取裂缝封闭等修补措施。

对于柱底和柱顶混凝土压碎情况，可对压碎部位混凝土进行置换处理；对于裂缝深度超过钢筋保护层厚度及裂缝宽度大于0.3mm的框架柱，采取压力灌浆裂缝处理。压力灌浆处理完毕后，再采取粘钢加固框架柱[4]。对出现裂缝的顶板和底板，使用压力灌浆处理完毕后，在顶板两面双向粘贴碳纤维，底板板面垂直于裂缝粘贴钢板并用钢板压条、锚栓锚固，加强板的整体性和提高承载力。

7 结束语

地下室上浮一直是地下结构工程面临的突出问题。近年来，许多学者和专家开展了既有建筑或在建工程地下室上浮的相关研究工作，尤其是在建工程地下室上浮方面的研究[5-7]。在建工程由于施工过程中，未能及时按照设计要求增设压重等荷载，加之遭遇强降雨，地下室底板与室外地面之间的水头差增大，浮力作用值增大，建筑自重及压重等抗力不足，易导致地下室上浮，构件发生变形、开裂等现象。笔者以合肥某在建工程地下室局部上浮问题为例，通过现场调查、检测、分析上浮原因等，评价地下室结构构件的损伤程度，提出加固处理措施。经过抗浮处理和加固后，地下室在后续的使用过程中未出现异常情况。