地下室上浮原因分析及其处理和预防

地下室上浮原因分析及其处理和预防

摘要：近些年来，我国的城市人口增长较快，对于地下空间的需求越来越大，基于此，本文论述了地下室上浮的原因以及相关处理措施。

关键词：地下室；上浮原因；措施

引言

随着国民经济的快速发展及城市人口的快速增长，城市建设的规模在不断地扩大。由于受到城市建筑用地有限的约束，当前建筑物开始往高、大、深、重等方面发展。建筑物既要在有限的场地内实现其使用功能，又要满足建筑物整体安全性的要求，往往只能通过设置地下室或地下结构使得基础具有一定的埋深。但是，我国很多地区的地下水位较高，同时还广泛分布着软弱地层，尤其是在沿江沿海地区还存在着因潮汐作用而产生的动态水。在过去的工程施工过程中，这些因素导致了很多因为地下水作用不明或者对地下水处理不当的工程事故的发生。地下室上浮是非常严重的工程事故，上浮时地下室可能开裂，而且产生倾斜，最终报废等。在我国发生过很多类似的工程事故，给国民经济造成很大损失。

1、地下室上浮原因探讨

经分析发现，导致地下室浮力增加的原因可概括为以下几种。

1.1、工程的抗拔桩以预制桩为主，桩外壁较为光滑，其抗拔力主要取决于土壤及桩壁之间的摩擦力，摩擦力越大，抗拔力越大，因此，当土壤中的水分含量越高，摩擦力就越小，抗拔力也随之减小。

1.2、地下室并未完成顶板覆盖土，地下室后浇带设计结束后，在施工过程中，采用钢筋混凝土作为后浇带外侧抗水板，从而形成密封的四边形，作用原理与船相似，导致地下室浮力增加。

1.3、雨水渗漏；造成建筑物破坏的原因是基坑回填后，大量雨水和地表水很容易进入底板与土层的间隙。由于周边的建筑物正在施工主体，以及地下室四周墙与回填土的约束不同，且各区域的重量分布存在差异，使得地下室四周的上浮受到约束，相对于中间要小，导致了不均匀上浮。使得底板与下面的混凝土垫层发生脱离，形成空隙，水会在空隙里集中，压力进一步增加。另加之，该地下室面积较大，如果没有抗浮措施，地下室往往出现上浮，基础产生向上挠曲变形；不均匀上浮不但会造成顶板和底板出现大面积的裂缝，还会使柱子发生倾斜和偏压破坏。而由于上部建筑的嵌同作用，使得嵌固端的梁极易产生弯曲破坏，离嵌同端较近的柱，易产生偏压破坏。因此，建筑物柱、梁板等部分产生明显与底板变形一致的裂缝。

对地下车库进行实地勘测后，根据水位及安全系数可得出设计抗浮力，但在进行结构自重计算时，主要考虑的是上部荷载，忽略了下部荷载，因此，抗浮力

设计缺乏一定的科学性。当地下室整体结构完成后，并未进行上部结构施工，若出现强降雨时，地下降水井无法承受降水量，地下室结构无法承载突然增加的浮力，从而导致地下室上浮现象。

2、地下室上浮的控制措施

2.1、设置抗浮桩

目前，在解决地下室抗浮问题上采用抗浮锚桩的工程较多。但是对这种抗浮方法进行仔细分析，我们不难发现该方法存在局限性。由于地下室的抗浮设防水位都是按照场地所在地方近年来的最高水位，并结合历年的水位变化情况而提出的。即便是经过重新评估后最终确定的抗浮设防水位，也是按照某些统计规律进行确定的。实际上，地下水位通常都不能达到由此方法确定的抗浮设防水位。此外，设计计算的不精确性也会导致抗浮桩具有一定的安全隐患。因此，抗浮桩在实际工作中，通常是发挥着抗压桩的作用。这种反作用将阻碍地下室的合理沉降，使得有抗浮要求的地下室的沉降与设计出现巨大的偏差。这种偏差将会导致某些不设缝的大底盘地下室在裙房和主体结构之间产生巨大的不均匀沉降差。而这种偏差将会对建筑物的结构产生巨大的危害，是我们在建筑结构设计中极力避免的情形。此外，在设置抗浮桩后，在底板的配筋以及基础底板内力的计算时还应当考虑地下水的压力，因为地下水的压力会极大地增加基础底板负载。因此，抗浮桩的使用应结合当地的工程经验以及工程实际情况，类似经验位于宿迁市区府广场人防工程，抗浮水位为27.8m，地下室底板板底标高为21.05m，抗浮水深为6.75m，采用岩石抗浮锚桩进行抗浮设计，目前该项目已经投入使用多时，未发现底板渗水现象；江宁区竹山路商贸中心人防地下室工程，顶板覆土750mm,抗浮水位按室外地坪下500mm，抗浮水深为5.45m，采用预应力混凝土管桩进行抗浮设计，目前该项目已经投入使用，未发现底板渗水现象。

2.2、采取抗浮加固措施

由于上浮造成地下室底板底面与地基土脱离，部分柱梁板出现开裂损坏情况，影响结构的安全和正常使用，因此必须进行加固处理。对常用的抗浮加固措施进行比较，从中选取最适合该工程情况的加固措施。

2.2.1、增加压重

如顶板加载、加厚底板等，使结构自重大于地下水对结构物所产生的浮力，该方法施工及设计都简单，但需要大量的相关配重材料，同时会减小室内的净高，影响原有的建筑使用功能；

2.2.2、泄水减压法

在地下室底板上钻孔以释放底板下的水压，是一种应急性的处理方法，效果明显；

2.2.3、消压法

又会导致以后长期发生引排费用，给物业管理带来费用。

2.2.4、设置抗拔桩或抗浮锚杆

将锚杆埋入岩土体深处，利用其抗拉性来抵抗浮力，具有受力合理、造价低廉、施工方便等。因此，采用锚杆抗拔方案。采用锚杆的情况分析。土层锚杆的设计和施工根据该工程地勘报告，地下室底板以下至基岩层的土层主要是砂质粘土7~8m强风化岩层2～3m因此取锚杆长度为12m，另按常规取锚杆的直径为180mm，锚杆实际抗拔力须通过抗拔试验来确定。根据实际构造需要锚杆实际根数为180根。锚杆其锚固端在地下室底板基础梁上。锚杆施工前，地下水位在地下室底板以下。采用钻机成孔，孔径≥180mm偏差不大于2cm，，孔深12m偏差不应小于设计深度1%，也不宜大于设计深度500mm。锚杆的施工工艺：放样定位→人工开口→钻孔定位→钻孔→锚杆制作与安放→清孔→灌浆→封锚。

2.3、平衡法

若地下室为独立建筑，或地下室设置了抗拔桩，在完成整体结构后，会处于相对封闭的状态，此时若出现强降雨，雨水积聚在基坑内，则会导致地下室上浮力增加，且超出设计范围。在这种情况下，由于地下室整体刚停止施工，浇筑施工结束不久，地下室承载力较小，再在顶板上盲目提高抗浮力，会导致模板荷载力增大，使梁板荷载增加，从而产生破坏，导致裂缝出现。且由于混凝土强度较低，未拆除模板，难以在地板上进行荷载加载，因此，可通过雨水引入，均匀增加地下室底板荷载，从而提高其抗浮能力。

2.4、加固土层

由于基础梁出现上浮情况，导致地下室发生裂缝，如下部结构、上拱等位置，可通过拉锚注浆技术，提高基础梁的稳固性。此方法需用钻孔机械才能完成。将孔钻在地下室底板附近土层上，应根据结构自重、地下水位以及土层分布等确定锚索埋置深度及钻孔深度，对锚索长度、直径以及布置间距等参数进行合理估算。结束钻孔施工后，在锚索上端部位支架处固定注浆管，并将锚索放入。将钢套管设置在基础底板处，并对混凝土与钢套管之间的空隙进行封闭处理。将封盖板设置在钢套管上，并将排水管孔以及注浆管孔等设置在封盖板上，经焊接处理后，使盖板间、排水管以及注浆管三者间处于密封状态。采用焊接技术密封钢套管及盖板空隙。用化学灌浆料进行盖板间与锚索之间的封闭处理。通过粘结张拉法，做好锚索设置工作，若锚索数量较多，可在排水管周边进行分散布置，以免注浆施工时出现浆液渗出现象。注浆施工结束后，待浆液固化，应张拉锚索。如图一所示。