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        紅層丘陵區(qū)斜坡建筑地下室上浮原因分析及處理措施

        2021-12-16 07:43:17陳近中劉泊雷張浩淼
        四川建筑 2021年5期
        關鍵詞:建筑

        陳近中 劉泊雷 張浩淼

        【摘 要】隨著城市的發(fā)展和對地下空間的需求,紅層丘陵區(qū)斜坡地帶新建了較多地下結構,由于認為紅層丘陵區(qū)地下水條件較簡單,往往忽視地下結構抗浮設計,導致許多地下結構鼓脹、開裂,甚至影響主體結構安全。文章以成都南部丘陵區(qū)某小區(qū)為例,從地形條件、地質(zhì)條件、施工影響及氣象條件等方面分析了紅層丘陵區(qū)斜坡建筑地下室上浮的原因,并對建筑上浮事故提出了鉆孔泄壓、壓力注漿、自動排水和重新回填等有效處理措施,可為該類工程的抗浮設計及事故處理提供參考。

        【關鍵詞】紅層丘陵區(qū); 斜坡建筑; 地下室; 抗浮設計; 處理措施

        【中圖分類號】TU46【文獻標志碼】A

        隨著經(jīng)濟的發(fā)展,紅層丘陵區(qū)的城市范圍不斷擴大,周邊斜坡地帶已變?yōu)槌鞘薪ㄔO區(qū)域,大量建筑建設在斜坡體上。為了滿足日益增長的停車需求,小區(qū)均建立了地下停車庫。但近年來,由于勘察設計單位忽視紅層丘陵區(qū)斜坡地下水問題,部分建設在斜坡上的地下室抗水板鼓脹、開裂,甚至破壞主體結構的事件不斷發(fā)生。如2013年昆明某建筑暴雨后地下室整體上浮,最大達到94.96 mm,造成了嚴重結構破壞和經(jīng)濟損失[1]。2015年內(nèi)江某小區(qū)地下水抗水板鼓脹,墻、柱開裂,甚至部分承重結構出現(xiàn)裂縫,危及主體結構安全[2]。廣州、東莞[3]、貴陽[4]、佛山[5]、鎮(zhèn)江[6]、大連[7]等城市均出現(xiàn)了抗浮設計不合理而導致地下室開裂甚至破壞的事故。

        1 工程概況

        成都市某小區(qū)位于成都南部淺丘地帶。項目規(guī)劃建設凈用地面積約62 429 m2,總建筑面積為152 802 m2,包含12棟6+1層住宅、3棟9+1層住宅、2棟10+1層的住宅,會所2層、商業(yè)用房、地下車庫和門衛(wèi)房等服務設施。

        2018年7月11~13日,成都連續(xù)暴雨,最大24 h降雨量為249.2 mm。13日發(fā)現(xiàn)該小區(qū)16#、17#、18#樓之間純地下室部位抗水板出現(xiàn)鼓脹,最大鼓脹高度約15 cm,抗水板與柱間出現(xiàn)裂縫。由于及時采取鉆孔泄壓,鼓脹、開裂僅限于抗水板,未影響到結構整體,建筑整體安全。

        2 水文及地質(zhì)條件

        2.1 氣象水文

        成都市屬亞熱帶季風型氣候區(qū),風氣候顯著,四季分明。氣候總的特點是:冬暖、夏長、冬雪少,日照少、降雨量充沛。多年年平均氣溫16.2 ℃,極端最高38.30 ℃,極端最低-5.90 ℃。多年平均降水量為911.6~983.9 mm,豐水期為6~9月,其降水量占全年降水量的74 %,枯水期為12~2月。相對濕度多年年平均為82.1 %。多年年平均風速1.35 m/s,最大風速14.8 m/s,極大風速27.4 m/s;最多風向NNE。受大氣環(huán)流控制,降雨分配季節(jié)不均,夏秋兩季降雨量(5~10月)偏多,多年平均降水量占全年的81.5 %。

        2.2 地形地貌

        場地原始地貌屬于淺丘地貌,西北高東南低,高程介于485.53~497.22 m,相對高差約12 m。場地南部為淺丘,高程496.00~497.00 m,丘間谷地貫穿場地北部、東部以及西部,高程485~491 m(圖1)。由于工程開挖山丘、填埋谷地,使得場地北部形成一相對低洼地帶,易于水流匯集(圖2)。

        2.3 地層巖性

        根據(jù)勘察資料,場地主要由第四系全新統(tǒng)人工填土層(Q4ml)、第四系全新統(tǒng)殘坡積層(Q4el+dl)粉質(zhì)黏土、白堊系上統(tǒng)灌口組(K2g)泥巖組成。人工填土層主要分布于場地北側及西側,鉆孔揭露厚度0.2~6.4 m。粉質(zhì)黏土除場地中部因人工平整后缺失外,普遍分布于場地,鉆孔揭露厚度0.5~5.7 m。場區(qū)下伏白堊系上統(tǒng)灌口組泥巖、砂巖,根據(jù)其風化程度,該層可分為全風化強風化泥巖、中風化泥巖。

        2.4 地質(zhì)構造

        成都地區(qū)大地構造體系的西部為華夏系龍門山構造帶;其東部是新華夏系龍泉山構造帶;處于兩構造單元間的成都平原北起安縣、南至名山、西抵龍門山脈、東達龍泉山,慣稱成都坳陷,本場地位于成都南部,為凹陷中部。

        2.5 水文地質(zhì)條件

        2.5.1 地表水

        由于工程建設,填方阻斷了場地北側溝谷,致使其在場地北部形成面積約6 000 m2洼地,雨季易匯水形成暫時性積水堰塘。

        2.5.2 地下水

        場地地下水類型有第四系松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩類。第四系松散巖類孔隙水主要賦存于人工填土、粉質(zhì)黏土中,接受大氣降水滲透補給形成上層滯水,其水量受氣象因素及顆粒級配控制,勘察期為雨季,為豐水期,測得水位埋深0.4~3.1 m?;鶐r裂隙水主要為風化網(wǎng)狀裂隙水及層間裂隙水,水量的大小取決于裂隙的發(fā)育程度,整體而言泥巖為隔水層,滲透系數(shù)和水量均較小。

        3 原因分析

        3.1 地形條件

        場地屬于淺丘區(qū),場地北側、東側、西側均為分水嶺,南側為丘間谷地,形成一個“簸箕”型的匯水區(qū)域,十分有利于匯水,匯水面積約1.5 km2(圖3)。加之抗水板出現(xiàn)鼓脹的部位剛好處于整個匯水區(qū)域的最低處(高程486 m),匯水區(qū)域內(nèi)所有地表水、地下水均向此處徑流,使得該區(qū)在暴雨時期地下水、地表水豐富。

        3.2 地質(zhì)條件

        場地的原始地層主要為人工填土層(Q4ml)、粉質(zhì)黏土(Q4el+dl)、泥巖(K2g)組成,人工填土層較少,位于場地西側,粉質(zhì)黏土、泥巖普遍揭露。工程修建時,對場地進行了平整,斜坡地帶進行開挖,表層的填土和粉質(zhì)黏土均挖除,地基巖土層為泥巖,而對場地的丘間谷地進行了回填,特別是無地下室區(qū)域,回填高度約5.1 m(±0高程為491.6 m,原始地形最低處486.5 m)。回填土主要為挖方區(qū)的泥巖塊石和粉質(zhì)黏土組成,土體孔隙為地表水進入地下提供了通道。降雨時,雨水沿回填土進入地下,并沿基坑肥槽進入基坑底部,對底部抗水板產(chǎn)生浮力,當浮力大于上部抗力時,抗水板開始出現(xiàn)變形(圖4)。

        3.3 施工影響

        施工影響主要有兩方面:一是抗水板鼓脹時,工程剛完成主體結構,地下室周邊及回填區(qū)未能及時封閉回填,連續(xù)強降雨時,地表水沿未封閉處的回填土迅速進入地下,由于地形和地質(zhì)條件,坑內(nèi)水流不能及時排走,使得地下水位迅速上升而產(chǎn)生浮力。二是回填土為開挖形成的泥巖塊石和粉質(zhì)黏土,施工回填時,未能壓實到設計要求,回填土內(nèi)存在水體徑流的孔隙通道,地表水能很快進入地下。

        3.4 氣象條件

        2018年7月11~13日,成都連續(xù)暴雨,最大24 h降雨量為249.2 mm,工程區(qū)附近雨量站最大過程雨量達228.9 mm。長時間連續(xù)暴雨,使得區(qū)內(nèi)地表水流豐富,部分水流沿地表土體進入地下,地下水位迅速抬升,在基坑底部產(chǎn)生較大浮力。

        4 處理措施

        4.1 鉆孔泄壓

        發(fā)現(xiàn)抗水板鼓脹后,立即對鼓脹部位抗水板進行了鉆孔,有效的釋放了水頭壓力,避免抗水板繼續(xù)鼓脹而影響建筑主體結構。

        4.2 壓力注漿

        由于事故發(fā)生時,建筑主體已形成,很多施工方法已不適合在地下室內(nèi)進行,因此采取壓力注漿對抗水板下部土體進行加固,封閉地下水滲透通道。

        4.3 自動排水

        在地下室周圍修建一圈盲溝和數(shù)口集水井,并使盲溝與集水井相連,使得地下水經(jīng)由盲溝進入集水井,形成排水系統(tǒng)。井內(nèi)安置自動抽水設備,待井內(nèi)水位達到設置高度時,自動啟動抽水設備,將井內(nèi)水體抽到室外排水溝內(nèi)[8]。

        4.4 重新回填

        挖除原肥槽內(nèi)的回填土體,并采用3∶7灰土回填,要求滲透系數(shù)小于5×106 m/d,并及時封閉上部土體,避免地表水體通過回填土體進入地下[9]。

        5 結論

        不能簡單認為紅層丘陵區(qū)水文地質(zhì)條件簡單而忽視建筑的抗浮設計,應充分分析場地的匯水條件、地質(zhì)條件以及氣象條件,對場地的地下水進行補給、徑流、排泄分析,進行合理的抗浮設計。一旦建筑出現(xiàn)抗浮不當,應及時采取鉆孔泄壓的應急措施,并對地下水進行壓力注漿、自動排水、重新回填、及時封閉等永久處理措施。

        參考文獻

        [1]劉軍,李廖兵,楊凡.某地下室上浮開裂的處理與研究[J].建筑結構,2015,45(21):89-93.

        [2]覃偉,杞小林,張蓮花.坡地建筑地下室上浮原因分析及處理措施[J].成都大學學報:自然科學版,2016,35(1):103-106.

        [3]徐其功,張惠民,李想.地下室抗浮事故原因分析與加固處理措施[C]//曹大燕,鄧浩,梁爽.土木工程檢測鑒定與加固改造新進展,北京:中國建材工業(yè)出版社,2014:742-747.

        [4]丁力,丁堅平,楊平波.某新校區(qū)實驗樓地下室上浮事故分析[J].勘察科學技術,2013(2):36-38.

        [5]徐春國.地下室上浮開裂事故的鑒定與加固處理[J].建筑結構,2002,32(11):64-65.

        [6]米文杰.某地下車庫抗浮不足事故分析及處理[J].建筑結構,2012,42(S1):835-838.

        [7]鄒永發(fā),勇為.某地下車庫上浮的處理措施[J].建筑技術,2010,41(6):564-566.

        [8]楊淑娟,張同波,呂天啟,等.地下室抗浮問題分析及處理措施研究[J].建筑技術,2012,43(12):1067-1069.

        [9]李大浪,蔡飛,黃玉屏.丘陵坡地地下室抗浮設計研究[J].有色冶金設計與研究,2016,37(2):34-37.

        [定稿日期]2021-02-03

        [作者簡介]陳近中(1982~),男,碩士,高級工程師,從事工程勘察設計。

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