某地库底板施工阶段上浮原因分析及处理

某地库底板施工阶段上浮原因分析及处理

陶冬生

上海盛世申金投资发展有限公司 上海 200129

【摘要】文章通过对某工程地库施工阶段底板上浮处理实例，分析底板上浮原因，并提出了处理方案措施，可供今后类似地下结构体的设计、施工借鉴参考。

【关键词】地库底板；施工阶段；上浮；处理

近年来，随着城市发展建设的需要，为节约土地合理利用地下空间，改善小区车位少停车烦的问题，住宅类项目地下停车库建设越来越普及化，但由于设计及施工等方面影响因素较多，考虑得不够全面，地下车库底板在施工阶段易出现局部上浮现象。本文通过某工程实例，对地库底板施工阶段上浮进行了分析并提出了处理方案。

1 工程概况及上浮变形情况

某工程项目，由9幢高层住宅、2幢多层商业楼，多幢单层配套用房，以及地下1层停车库组成。总建筑面积约19.5万㎡，地下总建筑面积约4.2万㎡（地下停车库建筑面积约3.5万㎡）。该项目所有地上建筑均位于地下停车库上方。地下停车库为全埋式地下结构，总体呈南北向长方形，南北向总长421m，东西向北侧总宽102.8m，南侧总宽65.4m，层高4.1m，原设计上部覆土厚度1.5m。

该工程地上主体结构施工完成，正处于外立面及室内装饰施工阶段，室外总体暂未开始施工，地库顶板上暂未覆土。16年5月，现场发现地下停车库中部局部底板起拱上浮变形，最大拱起变形约150mm，地库室内墙体和柱顶多处开裂。

2 工程场地地质情况及结构设计

依据地勘报告，本场地地貌属滨海平原类型，自然地面标高在4.0m至4.2m之间，该场地实测地下水位埋深为0.35m至1.10m，地下水对混凝土有微腐蚀性，按不利条件地下水位分别取高水位埋深0.5m，低水位埋深1.5m。地库抗拔桩设计桩顶绝对标高-0.6m，位于③1层粉质粘土层。本工程土层分布情况及渗透系数详见表1。

表1 土层分布情况及渗透系数

该工程基本采用直径700水泥搅拌桩重力式挡土墙进行基坑围护，局部采用直径600钻孔灌注桩加固，基坑开挖深度基本为5m左右。地下停车库为全现浇钢筋混凝土框架结构，底板厚600mm（板顶标高-5.9m），顶板厚250mm（顶板标高-1.8m）。地下车库剖面情况见附图1。主要柱网尺寸为8.4m×8.4m，主要柱界面尺寸为650mm×650mm，主要主梁截面尺寸为600*950mm、600*900mm，主要次梁截面尺寸为400*750mm、400*700mm。地下结构外墙厚度350mm，底板暗梁2250*800mm。地下结构设计混凝土强度等级均为C35，防水等级P6。地下停车库采用预制钢筋混凝土抗拔方桩，桩长18m，桩截面300*300mm，设计单桩竖向抗拔承载力设计值210KN（极限抗拔承载力标准值420KN）。

3 上浮变形验算及原因分析

地下停车库开裂损伤主要表现为中部B区柱顶开裂和混凝土压碎损伤，以及该区域加气混凝土砌块填充墙的开裂和粉刷层脱落；个别柱子顶部产生了水平裂缝；个别主体结构与地下停车库结构相交处顶部混凝土梁和混凝土腋角处出现竖向裂缝；柱顶损伤以一侧或相邻两侧产生水平裂缝为主，部分柱顶同一侧产生多条水平裂缝，少数柱顶角部混凝土被压碎。

另外，由于地下停车库三个结构单元之间的相对唯一变形，导致了地面以上横跨伸缩缝的楼梯间入口的钢筋混凝土挡土墙竖向开裂，裂缝穿透墙体。填充墙体损伤以产生斜裂缝和水平裂缝为主，而且多数是墙面粉刷层裂缝，并未穿透墙体；局部开裂严重处产生了X形裂缝，局部墙面粉刷层大面积脱落。

现场对地下停车库底板和框架柱的混凝土强度进行取芯测试，三个结构单元共取混凝土芯样18个，每个结构单元底板和柱芯样各3个。芯样进行实验室混凝土抗压强度检测：柱混凝土强度代表值41.1MPa，底板混凝土代表值37.1MPa。可见，本工程混凝土强度基本达到原设计混凝土强度等级C35的要求。

委托专业单位采用现行国家通用设计软件PKPM对地下结构进行建模分析，计算不同工况下（地下停车库上方无覆土和有覆土）桩基受力情况，地下停车库底板受力和变形情况。

情况一：结构已完成，地下车库顶板上尚未覆土，基坑降水已停止，取地下水位在地下停车库顶板标高以下0.5m。经建模计算，个别区域地下车库的桩基础最大受拔力达280KN、305KN、306KN。可见，上述区域桩基反力均已超过桩基的单桩抗拔承载力设计值（210KN），说明这部分桩基存在安全隐患。

情况二：整个小区处于正常施工期间，地下车库顶板上已覆土，地下水位取地面以下0.5ｍ。经建模计算，地下车库普遍区域桩基的最大受拔力为63KN、84KN、121KN，未超过桩基的单桩抗拔承载力设计值（210KN）；其他区域的桩基为抗压状态。

根据现场检测结果和地下停车库结构受力与变形分析，本工程地下停车库结构混凝土强度基本达到原设计C35强度等级的要求；在当前情况下(地下停车库上方未覆土，底板上方未浇筑300厚素混凝土构造层，按照不利地下水位(顶板标高也即目前室外地坪标高下方0.5m)计算，地下停车库桩基础的受拔力均已超过单桩抗拔承载力设计值(210KN)，且个别区域局部桩基础受拔力甚至超过了单桩抗拔极限承载力(420KN)。因此，当前情况下的地下停车库结构的确存在抗浮安全隐患。若遇雨季地下水位较高时，地下停车库结构容易由于抗拔桩承载力严重不足而上浮变形甚至导致结构破坏。

本工程地下结构施工时留有相对较均匀布置的后浇带，而且在主体结构封顶前一直未进行后浇带封闭施工，地下结构周边的地下水通过后浇带流入集水坑内而被排出，此阶段地下结构几乎不受水浮力作用。直至16年3月，后浇带施工全部完成后，室外地下水位不断升高，地下结构所受水浮力也不断增大，再遇雨后地下水位上升加快，导致地库上浮发生。

本工程原设计要求在地下停车库上部覆土完成后，才允许停止地下降水作业不尽合理：一是根据设计要求，本工程所设的“沉降后浇带”应在主体结构封顶之后再进行浇筑，而后浇带养护28天后才能进行地下停车库顶板防水处理和上部覆土，这一过程时间较长，而本工程的地质条件(也是上海地区常见的地质条件)长期进行轻型井点降水的后期效果较差；二是本工程临近地铁安全保护区，地库西北角还在轨道交通安全保护区范围内，长期降水对临近的地铁工程也很不利；另外，地下降水作业也影响上部结构的正常施工，会带来现场施工诸多不便。

4 上浮变形及加固处理措施

本工程在当前施工阶段情况下，地下停车库桩基础的受拔力大部分已超过单桩抗拔承载力设计值，局部桩基础受拔力甚至超过了单桩抗拔极限承载力，地下停车库结构存在抗浮安全隐患，局部情况比较危险，必须尽快采取进步措施防止地下停车库结构上浮。而本工程在正常使用状态下，地下停车库大部分区域桩基础并不处于受拔状态，局部受拔桩的受拔力也均小于单桩抗拔承载力设计值，个别在正常使用状态下桩基础并不产生受拔力。地下停车库局部柱顶开裂和压碎影响结构构件的后续正常使用和承载能力，需予以加固处理；填充墙体开裂和墙面粉刷层脱落，影响使用和美观，也需予以修复处理。

综合上述情况，结合本工程目前进度状况和现场实际情况，加固处理措施如下:

对在当前情况下地下停车库桩基础受拔力超过其设计承载力的区域，均在底板上进行钻孔泄水，孔径100mm，并对所钻泄水孔的有效性进行检查，确保每个区域不少于1个有效泄水孔，水导流就近排至排水沟或集水井。（该处理措施实施5天后，观测上浮量回落达90%）

地库顶板上部有条件的区域尽快覆土，待地下停车库上部覆土完成后再对泄水孔进行封闭处理 ，泄水孔采用水玻璃融合快硬水泥双组材料对孔洞底部进行密室处理，直至无明水涌出，然后向孔内灌入30mm厚渗透结晶型防水涂料，观察24小时后，如不渗漏采用C40P6微膨胀混凝土对孔洞进行封堵密实。

尽快浇筑地下停车库结构底板上方原设计要求的300mm厚素混凝土构造层，以增加地下结构配重和抗浮能力。浇筑构造层时应在内部埋设导流管将上述所开设的泄水孔引出的地下水排入附近的集水坑内。

地下停车库局部柱顶压碎处，凿除表面浮松的混凝土并洗净表面浮灰后，采用高强无收缩灌浆料进行浇筑修复^[1]，养护并干燥后再用2层碳纤维布箍进行包覆处理；地下停车库局部柱顶开裂处，采用1层碳纤维布箍进行包覆处理；对于局部开裂的地下停车库上部腋角和混凝土梁，采用环氧树脂胶灌缝。

地下停车库局部填充墙体开裂处，采用水泥浆灌缝后，表面覆以钢丝网片，再进行粉刷处理；地下停车库局部填充墙体表面粉刷层脱落处直接进行粉刷修复处理。

加强观测地下停车库的上浮(或沉降)位移情况，如有异常及时联系汇报，以便及时分析处理。

5 结语

该工程地下车库底板上浮事件处理距今近4年时间，根据日常观测情况，变化量不大，地库变形已相对稳定，说明之前的加固处理措施是有效的，达到了预期效果。

城市空间的充分利用需求，致使地下结构体建设将越来越多，愈加普及，设计阶段应综合考虑项目周边环境情况，结合不同施工阶段的工况及正常施工阶段的荷载情况予以合理设计，薄弱环节及需重点注意事项需图纸中注明，在交底过程中重点提醒；施工阶段应严格按照设计文件要求，施工规范要求，保障项目本身及周边环境的安全。

参考文献：

1^[] 王诗强.包角钢法在建筑加固改造中的应用[J].山西建筑,2011,31(21):41-42.

作者简介：陶冬生（1985-），男，江西九江人，本科，工程师，从事土建工程施工管理工作。