胡繼晨 劉祖華

1 工程概況及事故現(xiàn)象

近幾年，越來(lái)越多的項(xiàng)目設(shè)計(jì)為帶地下室多塔建筑，塔樓與塔樓之間地面為綠化、道路等，地面以下為1層 ～2層地下室。某商務(wù)廣場(chǎng)由一個(gè)地下 2層的地下室(含人防)及坐落其上的兩幢12層塔樓組成，為商務(wù)辦公之用，地下 1層，2層平時(shí)為地下車庫(kù)，戰(zhàn)時(shí)為人防設(shè)施。該工程地下室部分已經(jīng)完工，主體部分在建。

地下室平面為144m×67.4m，近似矩形，兩幢塔樓的平面均為37.4m×37.7m的矩形，塔樓分別位于地下室144m長(zhǎng)度的兩端，兩幢塔樓之間距離 66m，在地下室頂上為中心綠化。

該工程塔樓部分采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，兩幢塔樓之間的地下室部分采用框架結(jié)構(gòu)，樓蓋為梁板結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為平板式樁筏基礎(chǔ)。地下 2層結(jié)構(gòu)標(biāo)高為-9.15m，底板厚度塔樓范圍為1 000mm，其余位置為600mm。地下室底板板內(nèi)主筋為Ⅱ級(jí)鋼筋，連續(xù)布置，板底為Φ16@150(雙向)，板頂為Φ18@150(雙向)，采用C30混凝土。地下室部分框架柱柱距約為 9m，柱下承臺(tái)有 4樁承臺(tái)與 5樁承臺(tái)兩種類型，4樁承臺(tái)尺寸為3 000mm×3 000mm，5樁承臺(tái)尺寸為3 828mm×3 828mm。

2010年 3月 4日，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，地下室底板部分柱腳部位有滲漏現(xiàn)象，個(gè)別位置裂縫寬度較大，地下水由裂縫處劇烈涌出。最初發(fā)現(xiàn)一處漏水部位后，施工單位進(jìn)行注漿修補(bǔ)，但修補(bǔ)后一天，臨近部位柱腳處又發(fā)生漏水現(xiàn)象，再進(jìn)行修補(bǔ)后仍有同樣的現(xiàn)象發(fā)生。

2 設(shè)計(jì)施工情況調(diào)查與結(jié)構(gòu)復(fù)核

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，地下室底板漏水現(xiàn)象非常嚴(yán)重，部分裂縫較寬處地下水劇烈涌出，造成地面大量積水;裂縫兩邊有錯(cuò)動(dòng)，柱邊位置下沉約1mm，裂縫由柱邊向外斜向發(fā)展，形成沖切破壞模式的形態(tài)。

2.1 施工影響

由相應(yīng)的混凝土強(qiáng)度測(cè)試報(bào)告得到，混凝土強(qiáng)度等級(jí)與抗?jié)B等級(jí)滿足設(shè)計(jì)要求。通過(guò)對(duì)地下室頂板施工堆載的調(diào)查，現(xiàn)場(chǎng)地下室頂板主要用于堆放建筑材料，統(tǒng)計(jì)得出施工堆載約為 10 kN/m2，頂板堆載較為均勻。通過(guò)計(jì)算分析得到，均勻堆載不會(huì)引起基礎(chǔ)底板開(kāi)裂。

2.2 設(shè)計(jì)復(fù)核

由結(jié)構(gòu)施工圖得到，發(fā)生開(kāi)裂處地下室底板厚度為 600mm，上有200mm厚面層，板底保護(hù)層厚度為100mm。根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，設(shè)計(jì)最高地下水位為工程周圍市政道路以下0.5 m，即-0.95m(相對(duì)于±0.000m)。計(jì)算可得地下室底板所受水浮力ff為:

其中，ρ為水密度，取1000 kg/m3;g為重力加速度，取10m/s2;h為地下室底板水頭高度，h=9.15(底板頂面標(biāo)高)+0.6(底板厚度) -0.95(水位埋深)=8.8m;在驗(yàn)算底板受水浮力作用下的沖切承載力時(shí)，最不利情況的水浮力作用面積為 S=9×9.6= 86.4m2。

計(jì)算可得，地下室底板承受的水浮力標(biāo)準(zhǔn)值為89 kN/m2。

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 50009-2001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(2006年版)3.2.5，基本組合永久荷載分項(xiàng)系數(shù)，當(dāng)其效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)，對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組合，應(yīng)取 1.35;基本組合可變荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.4。

目前對(duì)地下水浮力的荷載類型問(wèn)題尚無(wú)統(tǒng)一定論，《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》未明確地下水作用的荷載分類，《給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第 4.1.3條和《給水排水工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》第 3.1.1條把地下水作用劃分為可變荷載，《地鐵規(guī)范》第10.2.1條把水浮力劃分成永久荷載?！度珖?guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》(結(jié)構(gòu)篇)(以下簡(jiǎn)稱技術(shù)措施)第2.5.3條則規(guī)定“水位不急劇變化的水壓力按永久荷載考慮;水位急劇變化的水壓力按可變荷載考慮?！薄禘N 1990:2002》第4.1.1條第(3)款規(guī)定“水作用可以看作永久荷載或可變荷載，這要看荷載隨時(shí)間變化的大小?！薄禘N1991-1-6:2005》第 4.9條第(2)款規(guī)定“在荷載組合時(shí)，水作用應(yīng)考慮為永久荷載或可變荷載?！蓖瑫r(shí)其注釋說(shuō)明，不同的規(guī)范可能會(huì)把水作用劃分為永久荷載或可變荷載，還需要考慮具體的工程環(huán)境?！禘N 1997-1:2004》第2.4.6.1條第(7)款還規(guī)定:在某些情況，符合《EN 1990:2002》第 1.5.3.5條規(guī)定(關(guān)于偶然荷載的定義)的極端水壓力可看作偶然荷載。

根據(jù)相關(guān)歐洲規(guī)范的建議，鑒于工程所在地雨水豐富，水浮力變化幅度小于 20%，按永久荷載考慮，取荷載分項(xiàng)系數(shù) 1.35。

根據(jù)GB 50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范第7.7.1條，在局部荷載或集中反力作用下不配置箍筋或彎起鋼筋的板，其受沖切承載力應(yīng)符合下列規(guī)定:

其中，F(xiàn)l為集中反力設(shè)計(jì)值，對(duì)板柱結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)，取柱所承受的軸向壓力設(shè)計(jì)值的層間差值減去沖切破壞錐體范圍內(nèi)板所承受的荷載設(shè)計(jì)值;βh為截面高度影響系數(shù);ft為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;σpc，m為臨界截面周長(zhǎng)上兩個(gè)方向混凝土有效預(yù)應(yīng)力按長(zhǎng)度的加權(quán)平均值;um為臨界截面周長(zhǎng);h0為截面有效高度，示意圖見(jiàn)圖 1。

通過(guò)查詢、計(jì)算，得:

受沖切承載力為4 426 kN。

顯然，F(xiàn)l=7 314 kN遠(yuǎn)大于受沖切承載力4 426 kN，故地下室底板抗沖切承載能力嚴(yán)重不足。

3 實(shí)際破壞過(guò)程描述

由于工程項(xiàng)目未施工完畢，地下室底板面層尚未施工，故實(shí)際地下水浮力也小于設(shè)計(jì)地下水浮力。同時(shí)，由于工程所在地區(qū)雨季較長(zhǎng)，取水頭高度為地下室底板到室外道路地面。h=9.15 (底板頂面標(biāo)高)+0.6(底板厚度)-0.45(水位埋深)=9.3m。

計(jì)算可得，地下室底板承受的水浮力標(biāo)準(zhǔn)值為 94 kN/m2。

考慮上述實(shí)際情況:

按相應(yīng)的混凝土強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果，取ft=2.01 N/mm2，考慮此情況后:

受沖切承載力=0.7×2.01×9 136×484÷1 000=6 221 kN。

通過(guò)比較，在實(shí)際水浮力作用下，沖切力與受沖切承載力接近，地下室底板處于破壞臨界狀態(tài)。地下室結(jié)構(gòu)底板混凝土的局部缺陷，地基土的回彈等因素都會(huì)引起地下室底板沖切破壞，而在第一個(gè)柱根部位發(fā)生漏水并進(jìn)行修補(bǔ)后，水浮力重分布，導(dǎo)致臨近柱腳部位水浮力增大，又引起新的沖切破壞。

4 結(jié)論和建議

本文所述地下室底板受沖切承載能力嚴(yán)重不足，在水浮力作用下，導(dǎo)致地下室底板開(kāi)裂漏水。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，地下室底板的裂縫和滲漏屬于嚴(yán)重缺陷，已經(jīng)嚴(yán)重影響底板的結(jié)構(gòu)性能和使用功能，不滿足正常使用要求和耐久性要求，底板受沖切承載力不滿足要求，已經(jīng)影響其安全使用。

為了使底板達(dá)到規(guī)范規(guī)定的承載力要求、正常使用要求和耐久性要求等，應(yīng)該對(duì)底板的裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，并對(duì)不滿足要求部位的底板進(jìn)行加固。建議對(duì)地下室底板考慮各個(gè)不利工況和荷載組合等作進(jìn)一步驗(yàn)算;采用上述方法對(duì)開(kāi)裂、滲漏的底板進(jìn)行修復(fù)，對(duì)承載力等不滿足要求部位的底板進(jìn)行加固;建議由原設(shè)計(jì)、施工單位或其他有相關(guān)資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行加固修復(fù)。

[1] GB 50010-2002，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50009-2001，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(2006年版)[S].

[3] 凌育波，凌宏華，劉 挺.中歐規(guī)范關(guān)于地下結(jié)構(gòu)抗浮設(shè)計(jì)的比較[J].有色金屬科學(xué)與工程，2010，1(1):80-84.

[4] 劉立渠，黃小坤，陶學(xué)康.考慮縱筋率及加載面邊長(zhǎng)比影響的板受沖切承載力計(jì)算分析[J].土木工程學(xué)報(bào)，2004，41 (7):27-32.

[5] 李小滿.混凝土地下室墻裂縫滲漏的原因分析與防治[J].山西建筑，2009，35(8):138-139.