案例分析 ２０１ ５年第３３卷第１期 某地下车库上浮事故原因分析及处理 郑雷纲 ３，宗 兰 ，薛春领。 （１．北京炎黄联合国际工程设计有限公司南京分公司，江苏南京２１０００８： ２．南京工程学院，江苏南京２１００１７；３．江苏省建筑科学研究院，江苏南京２１０００８） 【摘要】某地下车库受地下水水位上涨的影响，产生不均匀上浮，梁、柱节点等区域存在大范围开裂。针对该工程产生的规 律性裂缝，分析了事故原因，并提出了对地下车库进行抗浮加固处理的措施，为房屋的设计、施工以及事故的防治提供参考。 【关键词】地下车库；抗浮 安全性；加固处理 【中图分类号】ＴＵ４６ 【文献标志码】Ａ 【文章编号】１６７１－－３７０２（２０１５）０１一ｏ０８５—０４ Ｔｈｅ Ｒｅａｓｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｎ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｇａｒａｇｅ Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ａｃｃｉｄｅｎｔ ＺＨＥＮＧＬｅｉｇａｎｇ￣’３ ＺＯＮＧＬａｎ ，ＸＵＥ Ｃｈｕｎｌｉｎｇ￣ （１．Ｂｅｏ＇ｉｎｇ ＹａｎｈｕａｎｇＪｏｉｎｔＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，ＮａｎｊｉｎｇＢｒａｎｃｈ，ＮａｎｊｉｎｇＪｉａｎｇｓｕ ２１０００８２，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｎａｎｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｊｉａｎｇｓｕ ２１０００８，Ｃｈｉｎａ：３．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｊｉａｎｇｓｕ ２１０００８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｇａｒａｇｅ ｆｌｏａｔｅｄ ｕｐ ｂｙ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｌｅｖｅｌ ｒｉｓｅ，ｕｎｅｖｅｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｃｃｕｒｅｄ，ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｗｅｒｅ ｅｘｉｓｔｅｄ ｉｎ ｂｅａｍ ａｎｄ ｃｏｌｕｍｎ ｎｏｄｅ ａｒｅａ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｕｌｅ ｏｆ ｃｒａｃｋｓ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ｔｈｅ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｃｉｄｅｎｔ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ａｎｔｉ—ｆｌｏａｔｉｎｇ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｇａｒａｇｅ，ｐｒｏｖｉｄｅｄ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｃｉｄｅｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｇａｒａｇｅ；ａｎｔｉ—ｆｌｏａｔｉｎｇ；ｓａｆｅｔｙ；ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ０引 言 随着城市建设的快速发展和居民生活水平的不断 甚至结构损坏，对工期、造价影响甚大。 １工程概况 某地下车库场地处于长江三角洲冲积平原地区， 建于小区中央地区，东南西北四周均由建筑包绕。地 提高，地下空间（如地下室、地下车库、地下商场）的开 发越来越受到人们的重视。现行的设计规范＿ 对地下 】结构的设计虽然提到抗浮验算的必要性，但没有具体的 设计方法规定；各荷载规范 中关于水浮力的荷载分 项系数的取值也不尽统一；部分规范【５ ］关于地勘时地 下水抗浮设防水位标高取值进行了规定，但是由于积累 经验不足，带有很大的人为随意性，在设计计算时，不 同的区域对浮力折减系数缺乏经验总结。故有诸多地下 室因地下水的作用而发生工程事故，尤其是施工过程中 地下结构的抗浮问题没有得到足够的重视。笔者收集 下车库平面图如图ｌ所示。车库平面规则，南北向宽度 ｒ ｎ ／ ｔ．／ ／ ｌ｝：：＿．：＿ｌ 奠 ＿ ｊ ｈ 的１０个国内外抗浮事故的案例中，７０％均发生在施工阶 段。可见多数地下室抗浮事故出现在了施工阶段，而非 … 一 ｝ ｊ一 一一 一ｉ— 『Ｉ了ｊ ｝ ｛ ’ ，，、 一一 ．一 ＩＪ － ，， 正常的使用阶段。由于上浮造成的结构严重开裂、渗漏 作者简介：郑雷纲，男，工程师，主要从事建筑结构设计工作。 ～…ｒ… ， 图１ 车库位置示意图 ．８５． 第１期 郑雷纲等：某地下车库上浮事故原因分析及处理 ＩＩ轴），梁柱节点处柱侧裂缝均为水平向裂缝，相对应另 一侧混凝土柱角部区域存在酥裂迹象；中部、边侧混凝 土框架柱裂缝较大，其中框架柱１１／Ｇ北侧上部斜向裂缝 最大宽度３．２５ ｍｍ，且裂缝贯穿；地下车库局部区域框 架主梁与次梁交接处存在竖向裂缝；地下车库底板存在 沿四角斜向至底板中间的裂缝（详见图３），填充墙体存 在斜向、水平向裂缝，裂缝分布规律明显。根据现场柱 顶标高观测结果，中间框架柱顶高程大，周边框架柱顶 高程小，柱顶相对高差最大差值为２２４ ｍｍ。 ／ １ ／ ｒ ／、 ｃ ＼土 ／／＝ －－－Ｅ ：黜 ： ： ／裂琏 ： ＼ ： ： ： Ｌ／ Ｅ ～ ｝莉 ］＝ ＼＼ ｃ ｝一 点 一／／１， 一—／裂缝ｌ７一ｃ ： ／『 ＝ｒ—一一－ｔ＝南 ｒ￣ ［ ， ， ， ／ 图３车库底板裂缝示意图 （阴影部分为地下室底板地面存在积水的区域） ３抗浮验算及裂缝成因分析 建筑整体上浮时，边柱嵌固梁端发生弯曲破坏，离 嵌固端较近的柱侧则产生偏压破坏。部分混凝土柱出现 双向偏压构件，该结构裂缝形态与地下结构整体上浮中 结构裂缝形态一致。笔者采用结构分析软件对此车库在 水浮力作用下的受力状态进行整体分析，周边按不动支 座考虑，结果显示结构受力呈单向性，与实测框架柱柱 顶高程分布规律一致。 由文献［７］推荐的抗浮稳定性验算公式可知，浮力 对地下结构为永久作用。抗浮安全系数为１．２，应按式 （１）进行抗浮稳定验算： Ｗ／Ｆ １ ２ 一ｗＨ ’ 式中， 为施工或者使用阶段基底以上全部静荷 载；Ｆ为基底面积；）’ 为水的重度；日为抗浮设计水头 值。根据文献［８，９］显示，“当地下结构物基底为透水或 者强透水层时，浮力不折减”。 对地下车库进行抗浮验算，选取的２个区格混凝土 柱（Ｇ／４轴柱、Ｇ／５轴柱）在地下车库顶板未覆土、覆土 ０．６ ｍ厚的两种不同工况条件下进行整体抗浮验算，结 果如下。 工况１：地下车库主体结构施工完毕，未覆土， 裂缝发生时的实际情况。选取了２个柱区格，其中Ｇ／４ 轴（７．３ ｍＸ ５．９ ｍ）柱水浮力２０．４４ ｋＮ／ｍ ，结构自重 １４．６５ ｋＮ／ｍ２，抗浮安全系数Ｋ＝０．９￣Ｇ．／Ｆ＝Ｏ．６５，不满足 要求：其中Ｇ／５轴（８ｍ￣５．９ｍ）柱水浮力２０．４４ ｋＮ／ｍ２，结 构自重１４．４４ｋＮ／ｍ２，抗浮安全系数Ｋ＝０．９￣Ｇ ／Ｆ＝Ｏ．６４， 不满足要求。 工况２：地下车库主体结构施工完毕，考虑地下车 库覆土厚度０．６ ｍ，地下车库抗浮验算，地下水位最高位 于整平后地表以下１．５ ｍ。 其中，Ｇ／４轴（７．３ｍ￣５．９ｍ）柱水浮力２６ｋＮ／ｍ２，结 构自重２５．７５ｋＮ／ｍｚ，抗浮安全系数Ｋ＝０．９￣Ｇ ／Ｆ＝Ｏ．８９， 不满足要求；其中Ｇ／５轴（８ｍ￣５．９ｍ）柱水浮力２６ｋＮＩｍ２，结 构自重２５．５４ｋＮ／ｍ２，抗浮安全系数Ｋ＝０．９￣Ｇ ／Ｆ＝Ｏ．８８， 不满足要求。 由上述验算结果知，无论是工况１还是工况２，车库 水浮力均大于结构自重，地下车库必须采取抗浮措施， 而实际设计过程中设计院根据该地区以往的经验，忽 略了地下车库的上浮设计，施工过程中又不重视基坑降 水，因此，当西侧基坑未回填完毕，南侧基坑存在洼地， 四周回填土未采用黏性土分层夯实形成止水带，暴雨来 临地表水全部流入基坑形成“脚盆效应”，浮力大于自 重要求，结构必然产生上浮现象。 ４补救处理方案 为避免该结构损伤进一步发展，必须首先降水减 浮，稳定上浮现象，控制已有裂缝发展，然后卸除结构 附加应力，使框架柱归位，并对结构进行处理，满足抗 浮的要求。因此，对本工程处理制定了短期和长期的处 理措施。 ４．１短期方案 在建筑物内部及周边设置降水井，根据抗浮验算 结果，在不进行顶板覆土的情况下，若要满足浮力要求， 地下水水位需要至少降至顶板顶面２．１ ｍ以下，通过上述 措施稳定车库上浮，防止结构进一步损伤破坏。 ４．２长期方案 ．８７． 案例分析 工程质量 第３３卷 该地下车库结构简单，可采用配重法进行加载，用 砖块、铁块等重物使整体结构归位，此时应在建筑物各 部位设置监测点，定时、定人、定顺序进行观测，并进行 记录分析：因地下车库的上浮及回落都会造成结构损伤， 待地下车库稳定后，对原有结构的裂缝进行封闭处理， 并对结构构件进行加固处理，采取相应的抗浮措施。 考虑到结构安全、费用及加固构造等因素，对原有 混凝土柱、梁、底板裂缝进行封闭处理，对混凝土梁、 柱、板裂缝小于０．３ ｍｍ时，采用环氧水泥表面封闭；当 混凝土框架梁柱裂缝宽度＞／０．３ ｍｍＨ，？，可采用灌环氧树 脂浆封闭的方法，同时对框架柱采取加大截面法进行加 固处理，柱四周每侧增加１００ｍｍ厚；对原有底板已经出 现的裂缝，考虑防水及整体抗浮的需要，在原底板上新 增３００ｍｍ厚钢筋混凝土底板，且在施工过程中待覆土 工程完成后，方可停止降水。典型的柱、底板加固做法 如图４、图５所示。 一５．５Ｏ０ｍ 一一～ ：盎１ 图４框架柱根部加固示意图（单位：ｍｍ） 混凝土板 ｌ 小 ｌ 图５框架柱加固示意图（单位：ｍｍ） ５结语 地下结构抗浮设计是结构设计中的一个重要环节， 地下结构抗浮问题一直缺乏较系统的研究，抗浮设计设 ．８８． 防水位应按历史最高水位或建筑物设计使用期限内最 高水位计算，南方多雨地区，建筑物场地地势低洼，场 地有可能长期积水，应按积水水位进行抗浮计算，地下 水抗浮设防水位标高确定需要对区域的气象资料与工 程地质、水文地质加强长期观测总结。 地下结构抗浮措施应根据工程水文地质资料、施 工条件及地下结构情况进行周密设计，同时还要重视施 工过程中的抗浮要求。施工时应精心施工，主体结构施 工完成后，绝不可以掉以轻心，除保证正常的降水外， 应及时按规范要求进行回填土：若遇到地下水位上涨的 情况，尤其遇到暴雨降临时，要采取措施及时降水，以 达到施工阶段抗浮的目的，避免不必要的损失。 在市场经济条件下，施工质量受到多重因素、多 方面的影响，工程质量事关人民的生命、财产安全， 系统地、有效地解决工程事故质量频发的问题，需要 从多方面、多渠道入手，形成完整的勘察、设计、施 工、验收多个程序，建设工程中需要监管部门的有效 监督，这样建设工程领域才能规范化、程序化，减少 事故的发生。＠ 参考文献 ［１］中国建筑科学研究院．ＧＢ ５０００７－－２０１２建筑地基基础设计规范［ｓ］． 北京中国建筑工业出版社，２０１２． ［２】上海现代建筑设计（集团）有限公司．ＤＧＪ ０８－－１ｌ一２叭Ｏ地基基础 设计规范［ｓ］．上海－上海市建筑建材业市场管理总站，２０１０． ［３］ｑｈ￣建筑科学研究院．ＧＢ ５０００９－－２０１２建筑结构荷载规范［ｓ］．北 京：中国建筑工业出版社，２０１２． ［４］北京市市政工程设计研究总院．ＧＢ ５００６９－－２００２给排水工程构筑 物结构设计规范［ｓ］．北京中国建筑工业出版社，２００２． ［５］建设部综合勘察研究设计院．ＧＢ ５００２１－－２００１岩土工程勘察规范 （２００９年版）［ｓ］■Ｅ京中国建筑工业出版社，２００８． ［６］机械工业勘察设计研究院．ＪＧＪ ７２－－２００４高层建筑岩土工程勘察 规程［Ｓ】．北京：中国建筑工业出版社，２００４． 【７］中国建筑工业出版社．建筑工程手册【Ｍ］．北京：中国建筑工业出版 社，２００３． ［８］杨瑞清，朱黎心．地下建筑结构设计和施工设防水位的选定与抗浮 验算的探讨［Ｊ］工程勘察，２０１１（１）：４３—４６． 【９】张第轩，陈龙珠．地下结构抗浮计算方法试验研究 四川建筑科学 研究，２００８，３４（３）：１０５．１０８．