地下水与地下室抗浮

地下水与地下室抗浮

2011-03-15 08:50 来源：浏览次数：16 关键字：地下室上浮，特别是大面积地下室摘要；是构成水圈的重要水体之一，是埋藏在地表下土体孔隙、岩石孔隙、空洞中的水的总称。地下水的运动有层流和紊流两种形式，以层流为主，它的运动遵循达西定律。地下水作为岩土介质的组成部分，直接影响着岩土的性质和行为。

关键词；地下室上浮，特别是大面积地下室的不均匀上浮，造成结构严重受损的事故屡见不鲜。

近年来，地下室上浮，特别是大面积地下室的不均匀上浮，造成结构严重受损的事故屡见不鲜。

（一）地下水的基本类型

1)．上层滞水

A. 主要靠大气降水和地表水下渗补给；

B. ；

C. 以蒸发或向下渗透到潜水中的方式排泄；

D. 水量小，季节变化大，容易污染；

E. 引起土质边被滑塌、黄土路基沉陷、路基冻胀等病害的重要因素。

2)．潜水

①潜水的分布及潜水面特征

潜水面——潜水的无压的自由水面。通常，潜水面不是一个延伸很广的平面，是一个有起有伏、有陡有缓的面，潜水面形态一般与地表地形相适应。

潜水埋藏深度：潜水面至地面的垂直距离。λ

潜水层厚度：潜水面至下部隔水层顶面的垂直距离（含水层厚度）。λ

潜水位：潜水面上每一点的绝对标高。λ

②潜水的补给、径流和排泄

大气降水、地表水、承压水→潜水→地表水（河流、泉—山区）、蒸发（平原区）λ

①确定任一点的潜水流向；②确定沿潜水流动方向上两点间水力坡度；③确定任一点潜水埋藏深度；④确定潜水与地表水之间的补给关系。

①承压水的分布——自流盆地及自流斜地

承压水头：承压水位到隔水层顶板间垂直距离。

含水层厚度：隔水层顶、底板间的垂直距离。

（三）典型案例

工程概况

某大夏由A座((26层)、B座(18层)及东西两座裙楼((3层)组成。塔楼与裙楼共同围成了一个30m×38m的内庭。B座有一层地下车库，A座、裙房及内庭下面有两层地下车库。上部结构为框架剪力墙体系，基础为人工挖孔灌注桩，长度为18-23m。A,B座塔楼下人工挖孔桩桩径为1.2-2m，桩端直径扩大0.6-1.2m，桩端入中风化砂岩一倍桩径。裙楼和内庭范围内的人工挖孔桩长10-15m，桩径为1.2m，无扩大头，桩端入中风化砂岩0.5m.

工程所在场地为河流冲积地带，地表有水塘，地下水主要赋存于第四系砂层及素填土层中，稳定水位较高，为0.1~0.70m，水量丰富，受大气降水补给的影响而变化。

佛山市年降雨量2500mm左右，集中在5~10月，雨季的到来使得基坑内外的地下水位不断提高，周边的地下水也通过基坑底部、支护侧壁及其破损处流入基坑，造成底板下的上浮力不断增加，由于桩的抗拔力不够，导致内庭范围内的地下室底板在浮力的作用下持续向上起拱。而内庭四周的塔楼和裙楼的自重均大于浮力，塔楼和裙楼不可能上浮，从而导致地下室的局部(内庭)产生了上浮，内庭下地下室与周边塔楼、裙楼相交处的梁不断出现新的裂缝并进一步扩大。

水文地质条件

该基础所处地貌单元属山前二级阶地与海成一级台地交替变化部位，距二级阶地前缘100多米，地形对大气降水给地下水相当有利。还有山坡前沿补给的深层承压水以泉水形式溢出，承压水头接近地表。第一层地下水和第二层承压‘水都会直接影响着地下室基础的稳定性。根据该工程工程地质勘察报告，对该基础有影响的地层是:

①杂填土:褐红色，含粘土、砂类土及玄武岩碎屑，含孔隙水;

②淤泥质粘土:灰色一深灰色，含腐植质，中间常夹有中纫砂透镜体富的孔隙水。该松散砂层含较丰;

③中砂层:黄色一褐黄色，为长石、石英质颗粒，含水层厚度1.5-3.3m;

④中粗砂层:黄色一褐黄色，质地相当松散，渗透性好，含水层厚度

0.8-3.2m.;

⑤粘土层:褐黄色，层间含粉细砂薄层，厚度3.2-3.5m，为相对隔水层。

其二，裙楼基础底板以下为相对隔水层，裙楼东西两侧己建成的两栋主楼地下室基础距离很近，从基坑南面补给的地下水，遇到基础底板以下地层及两栋主楼地下室边墙的阻隔，形成一个一面进水，三面封闭的“洼坑式”结构构造。这种“储水构造”，当基础箱体空着或排水系统失效时，造成的基础整体上浮或箱体扭裂破坏更大。

地下室上浮所致)。同年2月14日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。

原因分析

(1)设计对地下水位高度估计不足，设计抗浮力取值小于实际值，是地下室在施工阶段上浮的主要原因。事后实测最大水头大于12.00m，复核地下室底板水压达38.5KN/m2；E区和C区段地下室的人工挖孔桩不能承受差距极大的抗拔力(原设计为承受竖向荷载的受压桩)。

(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，甚至同体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138mm，地下室局部结构强度不足以抗拒，导致混凝土梁板开裂；上浮最大区段正是位于无裙楼部位，裂缝情况也最严重。

(3)施工组织抗浮防范意识不强，在地下室回填后即停止了降水，地下水位恢复，又因其他原因暂停施工而未作沉降观测。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，未能在第一时间内采取有效措施，加剧了地下室和裙楼数层混凝土结构构件裂缝的发展程度。

原因归纳

引起地下室上浮的原因是地下水浮力大于建筑物当时的上部荷重，造成这种情况有——

（1）勘察单位提供的抗浮水位失真（地下扩抗浮设防水位标高取值有误；

（2）设计上的疏失。设计人员忽视了大体积地下室主体建筑外上部荷重较轻的受力单元的浮力验算；

（3）施工单位的大意。施工过程中，过早停止降低地下水的措施、地下室回填土的回填质量太差无法形成有效摩擦力或施工场地排水不畅、地表水倒灌等；

（4）天灾—连续的暴雨和海水大潮倒灌造成地表水位急剧升高是地下室上浮的不可抗力因素。

（四）规范中有关抗浮的内容

《建筑地基基础设计规范》

第3.0.2条规定：“当地下水埋藏较浅，建筑地下室或地下构筑物存在上浮问题时，尚应进行抗浮验算”，这条规定列为强制性条文。

第3.0.3条文规定：“地基基础设计前应进行岩土工程勘察，并应符合下列规定：当工程需要时，尚应提供用于计算地下水浮力的设计水位”，也就是说，用于计算地下水浮力的设计水位应通过岩土工程勘察确定。

《岩土工程勘察规范》

第7.1.1条规定:“岩土工程勘察应根据工程要求，通过搜集资料和勘察工