趙占山，付素娟，崔少華

（1.河北省建筑科學研究院，石家莊 050021；2.河北建研科技有限公司，石家莊 050021）

0 引言

獨立基礎加防水板基礎是近年來伴隨基礎設計與施工發(fā)展而形成的一種新的基礎形式，這種形式可有效地控制主樓與裙房或地下車庫基礎之間的差異沉降，由于其傳力相對簡單、明確及費用較低，在工程中應用越來越普遍。

由于現(xiàn)行設計規(guī)范對該基礎形式沒有詳細的規(guī)定，部分工程設計人員還未充分理解其設計及構造要求，造成了一些工程事故。

1 工程概況

某商住樓為框架剪力墻結構，主樓與裙房相連，其中主樓為地下2層、地上24層剪力墻，裙樓商場部分為地下2層、地上4層框架結構，主樓采用墻下單排樁基礎，裙房采用柱下獨立基礎加防水板的基礎形式，獨立基礎之間設置基礎連梁，地下室平面示意圖見圖1。

圖1 地下室平面示意圖

防水板設計混凝土強度等級為C35，抗?jié)B等級為P6，板厚為250mm，配筋為雙層雙向C12＠200，抗浮設計水位為302.37 m。設計地下室防水板下部的防水構造做法如下：100 mm 厚混凝土墊層＋刷基層處理劑＋SBC卷材防水層＋50 mm 厚細石混凝土保護層＋防水板；防水板與獨立基礎第一臺階頂之間的空隙澆筑為混凝土，獨立基礎、基礎連梁和防水板整體澆筑，防水板下為素土夯實，基底位于圓礫層，基礎及防水板做法見圖2。

圖2 基礎及防水板做法

施工過程中發(fā)現(xiàn)裙樓部分的地下室防水板存在不同程度環(huán)柱裂縫及滲水現(xiàn)象（圖3）?，F(xiàn)場檢測時間為2011年4月，當時主體部分建至17層，群樓部分于2010年6月封頂。

圖3 典型環(huán)柱裂縫及返潮

2 現(xiàn)有結構檢測

2.1 主體結構損傷及缺陷普查

現(xiàn)場對裙樓部分地下室防水底板結構損傷及缺陷進行了普查，發(fā)現(xiàn)防水板及基礎連梁存在不同程度的裂縫，裂縫周圍存在滲水、返潮現(xiàn)象，具體損傷如下：部分柱基周圍防水板存在長、寬約4 m 左右的環(huán)，柱基裂縫兩側存在滲水、返潮現(xiàn)象。D、E 軸柱周圍較為普遍，鉆芯取樣抽測D×8柱，取樣長度200mm 范圍內存在上下貫通的豎向裂縫，裂縫開裂形式為上寬下窄，最大裂縫寬度約為0.3mm。

防水板5～6×C～F 軸之間，中部區(qū)域存在沿數(shù)字軸方向的通長裂縫，最大裂縫寬度約為0.2 mm，裂縫兩側存在返潮現(xiàn)象；其他個別防水板中部局部存在沿數(shù)字軸方向的裂縫。

C軸及部分F軸基礎連梁存在不同程度的自上而下的豎向裂縫，裂縫開裂形式為上寬下窄，最大裂縫寬度約為0.2mm。

2.2 節(jié)點連接做法

施工時獨立柱基礎、防水板、連梁及框架柱鋼筋均統(tǒng)一綁扎，整體澆注連接；防水板在5、6軸之間設置了施工縫，施工縫處設置了止水帶。

2.3 防水板混凝土強度

現(xiàn)場隨機對防水底板混凝土強度進行了檢測，檢測批混凝土抗壓強度推定值為37.8MPa，滿足設計要求。

2.4 構件鋼筋配置情況

根據(jù)現(xiàn)場條件，在群樓地下二層部分隨機對防水板的鋼筋保護層厚度和鋼筋間距進行檢測，檢測結果滿足設計要求。

2.5 防水板抗?jié)B等級

對地下二層部分防水板抗?jié)B性能進行試驗。試驗時，由0.1 MPa開始，每8小時增加0.1 MPa，最大水壓0.8MPa，檢測結果表明，混凝土抗?jié)B等級符合設計要求。

2.6 防水板標高

現(xiàn)場對防水板的絕對標高進行了實測實量。測點位于地下二層四大角及滲水、防潮嚴重防水板的四角及板跨中位置。所測防水板頂絕對標高平均值為－8.447m（含板面浮漿），設計值為－8.450 m；所測降標高防水板絕對標高平均值為－9.176 m，設計值為－9.650m。

3 受力分析

獨基加防水板中，防水板通常只用來抵抗水浮力，不考慮防水板的地基承載能力。獨立基礎承擔全部結構荷重并考慮水浮力的影響。

作用在防水板上的荷載有地下水浮力qw、防水板自重qs及其上建筑做法重量qa（地下水浮力qw可按抗浮設計水位確定）。

在建筑物使用過程中由于地下水位變化，作用在防水板底面的地下水浮力也在不斷改變，根據(jù)防水板所承擔的水浮力的大小，可將獨立柱基加防水板基礎分為以下2種不同情況（圖4）：

圖4 獨立基礎防水板受力特點圖

（1）當qw≤qs＋qa時（均為荷載效應基本組合設計值），建筑物的重量（包括防水板）將全部由獨立基礎傳給地基。此時，防水板及其上部重量直接傳給地基土，獨立基礎對其不起支撐作用，獨基下基底反力q1不變。

（2）當qw＞qs＋qa時，防水板對獨立基礎底面的地基反力起一定的分擔作用，使獨立基礎底面的部分地基反力轉移至防水板，并以水浮力的形式直接作用在防水板底面，這種地基反力的轉移對獨立基礎的底部彎矩及剪力有加大的作用，并且隨水浮力的加大而增加，此時，基底反力q2隨水浮力qw的增大而減小。

該工程基底位于圓礫層，防水板下土層進行夯實，但防水板下未設置軟墊層，防水板不能自由變形，因此，獨立基礎、基礎連梁和防水板成為協(xié)同工作的整體，共同承受地基反力。獨立柱基之間有基礎連梁，因此防水板按四邊固結雙向板計算受彎承載力，此時基礎連梁承擔防水板傳來的荷載，對其進行受彎及受剪承載力計算。

4 承載力驗算

根據(jù)現(xiàn)場實測結果，對防水板、基礎連梁在水浮力控制的內力組合時（此時為最不利組合）進行了承載力驗算，計算參數(shù)如下：

（1）基本參數(shù)：

本工程±0.000絕對標高為：309.75m。

抗浮設計水位：302.37m。

防水板厚度：250mm。

（2）荷載取值：

據(jù)實測結果2～9×C～F 防水板頂標高為－8.447m

水浮力標準值qw＝10×1.317＝13.17kN／m2

據(jù)實測結果2～9×B～C 防水板頂標高為－9.176m

水浮力標準值：qw＝10×2.046＝20.46kN／m2

防水板自重標準值：qs＝25×0.25＝6.25kN／m2

由于檢測時該工程為施工階段，因此不考慮防水板上建筑做法重量及活荷載。

（3）材料取值：混凝土強度等級為C35

（4）板的受彎承載力計算

板頂標高為－8.447 m 防水板，計算所需板支座鋼筋為785 mm2，原設計為C12＠200（As＝565 mm2），位于邊跨時所需支座鋼筋為892mm2；板頂標高為－9.176m 防水板，計算所需板支座鋼筋為1 501mm2，原設計為C12＠200（As＝565mm2），位于邊跨時所需支座鋼筋為1 719 mm2；防水板配筋不滿足水浮力控制作用下的承載力要求。

（5）由于連梁截面為300mm×400mm，配筋為3C14，均為構造配筋，柱間距為8.4m，設計截面及配筋不滿足水浮力控制作用下的承載力要求。因此，不考慮基礎連梁的承載力，驗算防水板在獨立柱基位置的沖切承載力，《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010中板的受沖切承載力應符合下列規(guī)定：

根據(jù)公式（1）進行計算，結果表明：標高為－8.447m防水板與獨立基礎交接處的沖切荷載為996.5kN，抗力為608.7kN，標高為－9.176 m 防水板與獨立基礎交接處的沖切荷載為1 199.5kN，抗力為610.8kN，防水板設計厚度不滿足抗沖切承載力要求.

5 鑒定分析

由于防水板與獨立基礎第一臺階頂之間的空隙澆筑為混凝土，獨立基礎、基礎連梁和防水板整體澆筑，這樣防水板與柱基在4.0m×4.0m 部位連接處，為防水板沖切最不利部位，防水板在地下水浮力和地基反力的共同作用下抗沖切承載力不足，造成環(huán)柱裂縫。

C軸及F軸連梁在水浮力作用下設計承載力不足造成其豎向裂縫。防水板抗?jié)B混凝土的施工縫處應采用止水帶、遇水膨脹橡膠膩子、止水條等高分子防水材料和接縫密封材料，水平施工縫澆筑混凝土前，應將其表面浮漿和雜物清除，并應確保止水帶位置準確、固定牢靠。

5～6×C～F區(qū)域中部的施工縫周圍存在滲水、返潮現(xiàn)象，主要是由于施工過程中施工縫表面處理不完善，施工縫兩側混凝土結合不良造成的。

其它防水板局部沿數(shù)字軸方向裂縫是由于硬化過程中混凝土接茬面處材料收縮造成的。

6 結語

根據(jù)上述裂縫成因分析，建議工程設計人員在設計獨立基礎加防水板這一基礎形式時，應在防水板下設軟墊層，并采取有效的結構措施控制軟墊層強度和變形，保證防水板的受力狀況和設計相符。

軟墊層應具有一定的承載能力和變形能力，保證防水板混凝土達到設計強度前不致產生過大的壓縮變形，確保防水板不承擔或承擔最少量的地基反力。常用的軟墊層材料有焦渣和聚苯板，其中聚苯板價格低廉、施工方便，工程應用比較廣泛，收到較好的技術經濟效果，同時具有一定的承載能力和變形能力。

［1］ GB 50007－2011，建筑地基基礎設計規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［2］ GB 50010－2010，混凝土結構設計規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.