某地下车库上浮事故实例分析原因及加固处理方法

某地下车库上浮事故实例分析原因及加固处理方法

作者：王继胜

来源：《中国房地产业·下半月》2017年第04期

【摘要】本文通过某住宅小区地下车库上浮事故的实例，通过总结结构构件开裂的破坏形态，分析事故的原因，提出针对性的加固处理方法，为今后类似的事故分析和处理提供参考

【关键词】地下室上浮；破坏形态；损坏原因分析；加固方法

近几年随着国家经济建设的不断发展，城市汽车保有量在迅速的增长，从而使停车难的问题日益突出，开发商在建设住宅小区时，开发利用地下空间作为地下停车设施已成为必然趋势，但是由于施工过程中的突发事件导致各种因素叠加，地下室工程质量事故频繁出现，随之带来的安全问题和经济损失问题愈发明显，其中最为常见就是地下室的上浮。本文通过某住宅小区地下车库在施工过程中的上浮实例，总结了结构构件开裂的破坏形态，分析了事故的原因，并对该事故导致的各类结构构件破坏提出了有针对性的加固处理方法。

1、工程概况

该小区位于上海市松江区，建筑面积约104762m2，其中地下车库面积约22985m2，地库位于10栋13层剪力墙结构住宅与3座设备用房之间，经由连接通道分别与各住宅单体连接。地下车库结构形式为框架结构，基础采用桩伐基础，桩基形式采用Φ400预制PHC管桩，桩主要承受抗拔力，基本是一柱一桩，单桩竖向抗拔承载力设计值为400kN，地下室底板厚为350mm，地下室顶板厚为200mm；柱距为5～6m不等；框架柱截面为400×600，框架梁截面为300×600。地下车库顶板覆土厚为1.5m。

地下车库由于受台风“莫兰蒂”外围东风气流与北方弱冷空气共同影响，上海降雨量较大。由于受台风影响普降暴雨，本项目由于各种原因未能在施工期间及时排水，因此造成了局部覆土未完成的地下室在水压力作用下造成局部上浮，部分地下室的柱、梁、底板和顶板受损开裂，部分受损情况较为严重。

经过现场勘查，地下室上浮最大高度为350mm，在地下室底板上开孔泄压后地下室上浮高度在40分钟左右回落200mm左右，待地下室覆土基本到位，上浮高度已经回落至30mm左右。

地下车库平面布置图及剖面图详见图一、图二。

2、结构破坏形态

根据现场检测情况，地下车库按柱、梁、板三类构件的损坏情况分别罗列如下，并绘制了构件损坏平面示意图，详见图三。

2.1柱子破坏形态

（1）柱底单侧或角上有混凝土压碎现象。

（2）柱顶单侧或角上有混凝土压碎现象。

（3）柱顶单侧或沿四周有混凝土水平裂缝。

（4）柱底单侧或沿四周有混凝土水平裂缝。

（5）柱顶梁柱交接处有混凝土斜裂缝。

（6）柱顶梁柱交接处混凝土开裂。

2.2梁破坏形态

（1）梁端部混凝土开裂。

（2）离梁端1/4跨部位混凝土开裂。

（3）梁跨中混凝土裂缝。

2.3板破坏形态

（1）顶板底部东西向混凝土裂缝。

（2）底板顶面东西向混凝土裂缝。

综上所述，地下车库上浮区域存在大面积的梁和柱的剪切损坏、顶板开裂，一定范围存在底板开裂，导致渗水严重，并且柱的桩基承台有迹象表明与桩顶脱离或者锚固钢筋失效的情况。

3、结构损坏原因分析

按设计要求，柱网按5.1m×5m考虑，柱下桩的抗拔承载力为15.6kN/m2。考虑顶板覆土抗浮，地下室顶板及梁恒载标准值为7.5kN/m2，覆土恒载标准值为27kN/m2，地下室框架柱恒

载标准值为0.85kN/m2，地下室底板面层恒载标准值为3kN/m2，地下室底板恒载标准值为8.75kN/m2；水浮力标准值为54.5kN/m2；按《地基基础设计规范》5.4.3条，抗浮稳定安全系数=（15.6+7.5+27+0.85+3+8.75）/54.5>1.05，满足抗浮要求。不考虑顶板覆土抗浮，抗浮稳定安全系数=（15.6+7.5+0.85+3+8.75）/51

从该项目地库受损位置和受损状况分析：在纯地下室部分上部室外覆土尚未达到设计要求的区域，因暴雨后，受损区域的地下车库向上浮力大于了抗拔桩承载力及地下室自重，使底板表面受弯、板底受压产生相对较大的剪应力，当应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生底板跨中的裂缝。由于部分柱产生弯剪变形，使顶板中部与梁交接部位应力相对集中，使部分顶板产生裂缝。另外由于梁刚度明显大于柱刚度，纯地下室部分地下停车库中间的上浮作用会对柱底部和顶端产生水平推力，并在柱底部和梁端产生剪切裂缝。由于地下室上方已覆土区域、剪力墙和周边主楼，尤其主楼对地下室起到了约束作用，故导致地下室上浮状态呈无覆土区域大，而四周小的状况，因此造成地下室靠近主楼处连接通道处的顶板、梁、底板和柱的损伤较为严重。

4、已上浮地下车库区域结构加固处理方法

在地下车库受上浮因素影响源消除后，针对五大类受损情况定制了加固处理方法。

4.1基础加固方法

在失效的承台周边新增加钢筋混凝土预制方桩作为抗拔桩，底板开孔设置，并对相应位置底板进行补强使其能够达到类似桩承台的传力作用，具体做法见图四、图五。

4.2底板加固方法

需要在地下室底板裂缝部位进行压密注浆封闭，在泄压孔部位采用双液压密注浆法进行封堵，针对整片上浮区域，采取地面整浇叠合层，具体做法见图六。

4.3框架柱加固方法

框架柱按破坏严重程度不同，分为III级破坏，分别对应III级加固方式。

（1）I级破坏：为轻度破坏，从整个地下车库变化过程中裂缝大小不超过0.35mm。

I级加固：采用超细无收缩水泥压力灌浆等方式将结构裂缝封闭，同时起到将裂缝封闭，防止钢筋锈蚀。

（2）II级破坏：为中度破坏，柱顶梁柱连接部位或柱底出现混凝土开裂，且裂缝宽度较大，局部钢筋受损退出工作的破坏。

II级加固：针对局部受损的部位重点加固补强，采用包钢加固方式。具体做法见图七。

（3）III级破坏：为完全破坏，柱混凝土严重损坏导致钢筋外露，全截面钢筋失效的破坏。

III级加固：去除已破坏的钢筋和混凝土，加固方式为增大截面法。具体做法见图八。

4.4框架梁柱节点加固方法

（1）梁柱节点出现细微裂缝的采用超细无收缩水泥压力灌浆等方式将结构裂缝封闭。

（2）梁柱节点出现混凝土开裂，且裂缝宽度较大，柱顶部位采取包钢加固方式，梁端部位采取粘钢加固方式。详见图九。

4.5框架梁加固方法

梁混凝土严重损坏钢筋外露，全截面钢筋失效的破坏，加固方式为增大截面法。具体做法见图十。

4.6顶板加固方法

地下车库顶板按破坏严重程度不同，分为III级破坏，分别对应III级加固方式。

（1）I级破坏：为轻度破坏，从整个地下车库变化过程中裂缝大小不超过0.35mm。

I级加固：采用超细无收缩水泥压力灌浆等方式将结构裂缝封闭，同时起到将裂缝封闭，防止钢筋锈蚀。

（2）II级破坏：为中度破坏，顶板出现混凝土开裂，且裂缝宽度较大，局部钢筋受损退出工作的破坏。

II级加固：针对开裂的楼板区格，采用板顶或板底贴碳纤维布的加固方式。具体做法见图十一、图十二。

结语：

因为地下结构尤其大型地下车库施工周期都比较长，不可避免的碰到雨季，在施工期间，尤其是结构完工，地下结构板顶由于面积大的缘故，上覆土来不及完成，雨水渗入导致地下水位的上升，从而发生地下室上浮，构件开裂的破坏事故。一般在抗浮设计时，均会考虑覆土对抗浮的影响，所以在施工期间覆土未完成时，做到降水持续并且保持地表排水通畅是非常重要