劉平

（甘肅省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院，蘭州 730030）

設(shè)計施工中要提高對地下水浮力危害的認(rèn)識

劉平

（甘肅省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院，蘭州 730030）

某工程地下車庫在接近完工時，觀測發(fā)現(xiàn)地下車庫底板上拱，導(dǎo)致主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生了較大的破壞變形，綜合分析了產(chǎn)生變形的原因，通過計算對比分析兩種工況下車庫底板的受力及變形情況，結(jié)果表明，是由于在未進行覆土回填的情況下，提前停止了降水，由于地下水浮力的作用，導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。強調(diào)了在地下水豐富地區(qū)的地下室施工順序及嚴(yán)格控制停止降水時間的重要性。

抗?。卉噹旄餐?；防水底板；地下水

0 引言

近年來設(shè)計上對地下水浮力可能對建筑物造成的危害已有了充分的認(rèn)識，地下水豐富地區(qū)，對單層地下建筑抗浮驗算已是必不可少的設(shè)計環(huán)節(jié)。但由于施工時對水浮力未能引起足夠的重視，加之施工順序不當(dāng)，造成的工程事故并不少見。本文通過對某一工程實例的介紹與分析，以提高人們在設(shè)計及施工中，對地下水危害的認(rèn)知度，避免或減少此類工程事故的發(fā)生。

1 工程情況介紹

1.1 工程概況

某居住小區(qū)項目，由2棟32層住宅樓及1層地下車庫構(gòu)成，主樓地下2層為設(shè)備用房，其余為單層地下車庫，建筑平面見圖1。地面建筑室內(nèi)外高差0.30 m，地下車庫層高為7.2 m，建筑剖面見圖2。

圖1 建筑物平面布置圖

圖2 主樓與車庫剖面圖

地勘報告提供的初見水位位于室外地坪下3.3～3.8 m，穩(wěn)定水位為3.0～3.5 m間，屬于潛水，略具承壓性。

1.2 防水底板的設(shè)置及抗浮設(shè)計

高層住宅采用剪力墻結(jié)構(gòu)體系，筏板基礎(chǔ)；地下車庫為框架結(jié)構(gòu)，采用獨立基礎(chǔ)+防水底板，車庫地下室防水底板板厚400 mm，混凝土強度等級C40，車庫最大柱網(wǎng)尺寸8.4 m×8.4 m?？垢≡O(shè)計水位為-2.6 m，地下車庫防水底板板底標(biāo)高-10.80 m。根據(jù)抗浮計算結(jié)果，設(shè)計需增加配重以抵抗地下水浮力，車庫底板以上回填土厚度1.4 m，車庫頂板回填土厚度1.5 m，共計增加覆土厚度2.9 m。

1.3 停止降水后結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生變形破壞

本工程2014年初主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)封頂，圍護結(jié)構(gòu)墻體基本施工完畢。8月初車庫與高層主體間沉降后澆帶澆筑完畢，施工單位在未對2#樓東側(cè)車庫（B區(qū)）頂板及底板的覆土進行回填就停止了降水。降水停止僅10 d左右車庫B區(qū)底板就出現(xiàn)了較大的上浮變形，最大變形量達(dá)270 mm，目測可見主體結(jié)構(gòu)地下室框架柱發(fā)生傾斜，柱底部由于變形出現(xiàn)爛根，柱根部混凝土被壓碎，車庫底板出現(xiàn)裂縫，墻體局部出現(xiàn)斜裂縫。由于框架柱被頂起，與之相連的上部主框架梁發(fā)生變形，車庫頂板亦產(chǎn)生較多的斜裂縫，見圖3。

圖3 結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形破壞圖

圖4 車庫底板上浮變形曲線

經(jīng)分析對比發(fā)現(xiàn)，上浮變形存在一定的規(guī)律性，在車庫四周變形小，中間變形大，變形呈現(xiàn)倒鍋底形，根據(jù)現(xiàn)場所布置觀測點，繪制出車庫底板上浮變形曲線（圖4）。從曲線的形狀分析，之所以車庫底板變形呈現(xiàn)倒鍋底形，即中間變形大，兩側(cè)變形小，是由于車庫外圍為350厚鋼筋混凝土墻體，且已進行了外圍基坑土的回填，墻體與基坑回填土間存在較大的摩擦阻力，限制了外圍墻體在水浮力作用下的變形；而車庫中間部位，由于停止降水前未進行回填土的配重，減小了車庫底板的恒荷載，使整體結(jié)構(gòu)的剛度降低，車庫底板的抗變形能力變差，不利于抗浮，因此車庫中間底板變形較大。

2 整體抗浮驗算

圖5 抗浮計算簡圖

3 事故原因分析

發(fā)現(xiàn)問題后立即開始降水，經(jīng)過近一個月時間的降水，通過沉降變形的觀察分析發(fā)現(xiàn)，隨著水位的下降，車庫底板變形不再發(fā)展，并出現(xiàn)了少幅的回落，最大回落值為60 mm。對比底板最大上浮變形量270 mm，仍存在殘余變形210 mm無法恢復(fù)，分析原因，是因為此時結(jié)構(gòu)底板中已存在有大量的混凝土裂隙無法閉合，并且底板中的部分受力鋼筋由于變形過大，已經(jīng)屈服破壞，無法恢復(fù)。此時防水底板已失效。

現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，在車庫A區(qū)底板上堆積了4米多高的未進行夯實的施工堆土，該區(qū)未出現(xiàn)車庫底板上浮，結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形破壞等情況。分析原因，正是因為該區(qū)域車庫底板堆積的施工堆土產(chǎn)生的恒載很好的抵消了地下水浮力，抑制了底板的上浮變形，從而使該區(qū)域車庫內(nèi)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件未產(chǎn)生破壞變形。

可以看出，造成本次事故的主要原因是由于施工中未能嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙要求程序進行施工，在未進行車庫頂、底板覆土回填的情況下，提前停止降水時間，地下水上升致使車庫底板及主要受力構(gòu)件發(fā)生較大的變形破壞。

4 兩種工況下的計算結(jié)果對比分析

采用盈建科基礎(chǔ)設(shè)計有限元分析軟件，在兩種工況下分別進行計算，第一工況為：未考慮車庫覆土荷載作用；第二工況：考慮車庫覆土荷載作用。結(jié)果對比分析見表1。

根據(jù)以上圖表可知，工況一作用下，車庫整體抗浮不滿足求；防水底板最大位移為工況二作用下的兩倍，防水底板每米寬度內(nèi)跨中彎矩值彎矩值X向和Y向分別為工況二作用下的2.5和3.6倍。

表1 兩種工況下的計算結(jié)果對比分析

5 結(jié)語

由此案例可知，由于對地下水浮力的危害沒有引起足夠的重視，施工程序上的一個小的過失，致使該車庫主體結(jié)構(gòu)在未交付使用時就出現(xiàn)了較大的變形破壞，造成了不必要的經(jīng)濟損失。

因此設(shè)計對地下水豐富地區(qū)的單層地下建筑物，必須注重抗浮驗算，計算中應(yīng)預(yù)留一定的余量，以免地下水升高，導(dǎo)致地下建筑產(chǎn)生較大的上浮變形，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生較大變形破壞。同時在進行技術(shù)交底時須對施工單位加以強調(diào)，提高對降水重要性的認(rèn)識，明確停止降水的時機，以免造成不必要的工程事故。

[1]GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3]沈小克，周宏磊，王軍輝，等.地下水與結(jié)構(gòu)抗浮[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

TU46

A

1673-1093（2015）02-0063-03

劉平（1960），男，高級工程師，一級注冊結(jié)構(gòu)工程師，畢業(yè)于中國人民解放軍鐵道兵工程學(xué)院土木工程專業(yè)，就職于甘肅省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.02.015

2014-10-30；

2014-11-04