地下室上浮事故的探因及处理措施.doc

地下室上浮事故的探因及处理措施【摘要】近年，随着地下空间的开发和利用越来越来越多，地下结 构的抗浮问题日益突出，如何解决地下工程结构物的抗浮问题目前已成为 一个经常面临的问题关键词】地下室；上浮；原因；处理1・引言近年，随着地下空间的开发和利用越来越来越多，地下结构的抗浮问 题H益突出，发生了有不少地下室因地下水的作用而造成工程事故，如某 医院两层独立地下车库，在施工过程中，出现整体上浮，最大上浮高度达 1.42m；又如，某体育中心游泳馆，地下室上浮造成上部结构梁、板、柱 产生大量裂缝；再如，某高层建筑地下室底板局部隆起高达350mm,柱间 板出现45破坏性裂缝……诸如此类问题时有发生，造成了财产的损失 如何解决地下工程结构物的抗浮问题目前己成为一个经常面临的问题2. 工程概述某工程为人工挖孔桩和箱形地下室基础，地下室埋深14・00ni,长 150. 00m,宽71.50m （局部99. 85m）；上部建筑为框剪结构，包括五层裙 楼和双塔楼（A区主塔楼39层，D区塔楼24层）；E区部位只有地下室， 没有裙楼T程完工后进行系统沉降观测时，发现-0. 05m板上浮，最大点 达149mm,位于E区；此时在E, C区段一些近柱边的框架梁端出现上宽下窄的贯穿性结构裂缝，给使用带来一定的质量问题和安全隐患。

3 •原因分析通过深入分析，笔者认为地下室上浮工程事故的主要原因是：3. 1设计抗浮力取值小于工程场地实际该工程设计对地下水位高度估计不足，对基础局部抗浮未考虑及未提 出施工控制要求，是本工程地下室在施工阶段上浮的主要原因事后经实 测地下水最大水头大于12. 00m,并经复核地下室底板水压达138. 5kN/m2； 而上浮波及的E区和C区段地下室单桩基础直径为1000-1200mm,长度为 12-20m,布桩间距为9000mmX9000min的人工挖孔钢筋混凝土桩基，不可 能承受差距极大的抗拔力（原设计为承受建筑物上部竖向下传荷载）3. 2设计未考虑基础地下室结构局部抗浮受力差异上部建筑高低悬殊，甚至同休地下室局部区段无上部建筑，造成上部 建筑结构竖向荷载重心与地下室底板平面形心不重合，基底作用力（地基 反力，包括浮力）对地下室底板的荷载分布不均地下室上浮差值最大达 138価，地下室局部结构强度不足以抗拒，导致混凝土梁板开裂；在上浮 最大区段正是位于无裙楼部位，裂缝情况也最严重3. 3施工组织抗浮防范意识不强工程施工在地下室回填后即停止了降水，地下水位恢复，又因其他原 因暂时停止施工，并未作沉降观测，以致发现混凝土结构出现裂缝，仍未 觉察是地下室上浮所致。

滞后近2个月才认识到事故原因，未能在第一时 间内采取有效措施，加剧了本丁程地下室和裙楼数层混凝土结构构件裂缝 发展程度，增加了结构裂缝补强的工程量3.4其他原因分析一般而言，地下室上浮的原因是结构体重量及地下室侧壁摩擦力之和 小于水浮力所引起上浮处理方法有抽水、解压、加载及洗砂等方法配合 运用，其中以洗砂作业程序最复朵，常在其它方法处理失效后才使用处 理后，上浮的地下室很少能回沉至原高程，残存的上浮量需借建筑收尾工 程处理山于地下室无法回沉至原高程，并且有些结构在上浮时受到损坏, 皋础底板下的空隙需另施做填缝灌浆填补之地下室上浮的意外事件可能发生在各种地层中，包括透水性极低的软 件粘土层或极稳定的卵石层中低水位也不保证不会发生上浮，因地下水 位可能因暴风雨、地表逸流或施工不慎等因素突然升高，地下水浮力一旦 超过结构物重量及侧壁摩擦力时则上浮随Z发生，建筑物将产生变形等破 坏不能保证正常使用中的安全，必须采取有效的处理措施地下结构物 的抗浮问题成为影响结构工程设计和工程投资效益的难题之一，并引起结 构工程师的重视和广泛关注4•地下室上浮的应急处理措施发生地下室上浮事故，处理方式可视现场实际状况，单独使用或数种 并用皆可，其处理原则是要使上浮的建筑物适度下沉，以利后续上部结构 的施工。

因地下室常因卡在土中和受底板下方淤积的泥砂影响，上浮的建 筑物很难使其回沉至原始高程，经现场处理后残留的上浮量可能须变更建 筑设计或依赖后续施工进行修正，而底板下方的空隙则以灌注水泥沙浆的 方式补实，几种常用处理措施如下：4.1设法快速增加地下室的重量设法快速增加地下室的重量，即加载以克服水浮力及地下室侧墙与 土壤间的摩擦力，使卡在土层中的地下室可沉回原位简单的加载方式可于一楼楼板上堆置重物，包括钢筋或尚未运离现场之支撑、钢板桩等有份 量的物品，主要放置于翘起的角落，但要注意核算楼板的承载能力另一 种快速加载的方法则是直接往地下室灌水，利用水重加压但加载并不保 证能达到所需的效果，增加的载重或许能克服水浮力及侧墙与土壤间的摩 擦力，但淤积于底板与基地土之间的泥砂则阻止地下室下沉继续增加载 重只会使淤积的泥砂更紧密，进一步的下沉则难以发生4. 2抽水以降低水压地下室上浮乃因地下水位过高所引起，因此可于现场重行启动原有的 抽水井或另行打设抽水井以降低水压但因地下室上浮后常卡在地层中， 仅将地下水位降低并不足以令地下室下沉，须配合加载或洗砂等措施始能 见效但抽水的确是处理地下室上浮的基本动作，消灭上浮的动力后其他 配套动作方可达到事半功倍的效果。

4. 3解压某些上浮的案例因地层特性或场地限制以致无法抽水，此时蓄积于基 础底板下方的地下水压可藉解压孔消除所谓解压孔即是于地下室底板以 钻机或破碎机凿孔，底板下方的地下水即可由此宣泄某些运气较好的案 例上浮的地下室在底板解压后即回沉至可接受的程度，否则仍须采用加载 或洗砂等配套措施此外若上浮的地下室外侧有足够使用之空地，可考虑 将周边土塌方部份挖除，如此可自行解除作用于地下室侧墙的摩擦力，使 地下室较易于下沉4.4洗砂作业若抽水、解压及加载等较简单的补救措施无法达到预期的效果，则可 考虑进行洗砂作业洗砂的方法有二，一是利用高压水扰动地下室侧墙边 的土壤，以降低其摩擦阻力，但扰动后的土可能顺势流入底板下方，造成 底板下方淤泥沉积众多，反而不利于后续作业，采用侧壁洗砂须加倍谨慎 洗砂的另一方法则是利用高压水经山洗砂孔冲散并洗出基础底板下方淤 积之泥砂，使地下室得以顺利下沉洗砂作业前须先评估底板下方泥砂淤 积的范闱，并于该范I韦I内选取数个或十数个适为位置，凿穿基础底板作为 洗砂孔洗砂作业另须使用污水马达抽除洗出的泥水，其配置方式是在基 础底板凿出开孔，或利用已凿出之洗砂孔，放入污水马达抽除以高压水由 侧壁或底板下方洗出的泥砂、洗砂作业须有耐心，持续作业可观察到地下 室稳定而缓慢的下沉。

5. 结语地下室发生上浮后，应采取冇效应急措施尽快控制地下室的上浮趋势 并使地下室基木恢复到原设计标高但地下水不可能持续采用人工降低， 临时压重也需拆除因此，当经验算，建筑物的荷重不足于抵抗地下室所 受的浮力或地下室局部受力单元的垂直荷重不足于抵抗浮力时，就必须采 取抗浮技术措施抗浮桩可能是建筑工程抗浮设计应用最广的技术措施 应该说所冇的工程桩，只要桩身抗拉强度足够大，均可以作为抗浮桩有 扩大头的桩，因桩头与土体产生剪切作用，抗拔力较大；大部分的桩是因 桩身与土体Z间的相互变形趋势形成的摩擦力而起到抗拔作用，抗拔力较 小地下室底板所受浮力基本是均匀分布的，而上部荷重的传递是通过柱 子或墙集中受力，浮力和上部荷重的平衡是通过地下室底板的板和梁来传 递，因底板和梁的刚度相对较小，因此抗浮桩的设计要求分布比较密，受 力比较均匀，单桩抗拔力并不需要很大小口径的锚杆桩因其施工工艺简 单，造价低，质量可靠，抗拔能力强，在抗拔设计中得到较广泛的应用。