某地下室上浮事故的檢測(cè)鑒定

■ 廖 軍 Liao Jun

1 工程概況

上海某小區(qū)共1 0幢住宅樓，帶地下室。其中，地下室為2層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，采用無(wú)梁樓蓋。地下室頂板頂面標(biāo)高為-1.2 5 0 m；基礎(chǔ)底板厚5 0 0 mm，頂面標(biāo)高為-8.9 5 0 m；地下2層樓板厚2 5 0 mm，地下1層樓板厚3 5 0 mm；主要框架柱截面尺寸為5 5 0 mm×5 5 0 mm，柱網(wǎng)尺寸為8.0 m×8.4 m(4樁承臺(tái))、8.0 m×6.8 5 m(3樁承臺(tái))。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，頂板結(jié)構(gòu)完成后，最小覆土厚度為0.8 m，最終最大覆土厚度為1.5 m。

工程抗拔樁采用直徑為4 0 0 mm的P H C管樁，樁長(zhǎng)2 4 m。4樁承臺(tái)處樁頂相對(duì)標(biāo)高為-9.6 5 0 m，其余樁頂相對(duì)標(biāo)高為-9.4 0 0 m，樁尖進(jìn)入 ⑦1-1層粉砂。單樁豎向抗拔承載力設(shè)計(jì)值為7 0 0 k N，抗拔試樁最大荷載值為1 1 2 0 k N。

2011年6月25日，8＃樓南側(cè)人防地下車庫(kù)局部出現(xiàn)上浮現(xiàn)象。上浮區(qū)域(圖1)長(zhǎng)5 8.8 m、寬4 0.0 m，面積約2 3 5 2 m2，最大上浮量約為2 7 0 mm（圖2）。地下室上浮后，施工方在地下室底板鉆孔進(jìn)行排水、降水處理，并在上浮區(qū)域進(jìn)行堆土，至2 0 1 1年7月1 1日，地下室最大剩余上浮量約為8 1 mm。根據(jù)調(diào)查，地下室上浮時(shí)，地下水位埋深約為3.4 5 m，在基礎(chǔ)底板底面以上約6.0 m。地下車庫(kù)頂板上方覆土很少，有少量建筑垃圾，頂板上方堆載約8 k N/m2。

圖1 地下室上浮區(qū)域示意圖（圖中陰影區(qū)）

圖2 上浮量分布圖

2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果

2.1 結(jié)構(gòu)損壞情況檢測(cè)

經(jīng)檢測(cè)，地下室結(jié)構(gòu)主要存在以下?lián)p壞形式：

（1）柱身開(kāi)裂。地下1層柱主要表現(xiàn)為柱端水平裂縫，地下2層柱主要表現(xiàn)為柱端水平裂縫、柱身斜裂縫。柱身裂縫主要在上浮初期出現(xiàn)，后經(jīng)上浮區(qū)降水及堆土處理后，大部分裂縫在檢測(cè)時(shí)已閉合（圖3）。

（2）柱端混凝土局部破碎，主要是地下二層柱有柱端混凝土破碎現(xiàn)象（圖4）。

（3）柱帽開(kāi)裂，主要表現(xiàn)為地下2層柱帽水平裂縫及柱帽與樓板連接處斜裂縫（圖5）。

（4）剪力墻開(kāi)裂：地下2層上浮區(qū)域東、西兩側(cè)剪力墻均嚴(yán)重開(kāi)裂，墻面滿布裂縫，且大部分為貫穿性裂縫（圖6）。

（5) 地下1層頂板開(kāi)裂，主要為對(duì)角斜裂縫，且有滲水現(xiàn)象。

2.2 地下室變形情況測(cè)量

圖3 典型柱身裂縫展開(kāi)圖

圖4 柱端混凝土破碎

采用水準(zhǔn)儀，以未上浮區(qū)域內(nèi)的柱底標(biāo)高為基準(zhǔn)點(diǎn)，測(cè)量地下1層、2層上浮區(qū)域柱底的相對(duì)高差。結(jié)果表明：上浮區(qū)域地下1層柱相對(duì)該柱的高差在-3 6.2～4 9.4 mm之間，上浮區(qū)域地下2層柱相對(duì)高差在-6.6～8 0.8 mm之間，可知檢測(cè)時(shí)最大剩余上拱量為8 0.8 mm。

2.3 混凝土材料強(qiáng)度檢測(cè)

采用回彈法，對(duì)地下室柱、墻混凝土強(qiáng)度進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果表明：上浮區(qū)域地下1層、地下2層所抽檢的柱混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C 4 0；地下2層剪力墻抽檢區(qū)域混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C 4 0。

2.4 抗拔樁與底板連接及樁內(nèi)填芯檢測(cè)

采用局部鑿開(kāi)并進(jìn)行取芯的方法，檢測(cè)工程抗拔樁的樁頭及其與基礎(chǔ)底板的連接情況。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，選擇4處上浮較大部位進(jìn)行鑿開(kāi)檢測(cè)，并根據(jù)鑿開(kāi)后的樁頭直角錨筋位置確定樁芯部位，然后在樁芯部位取芯，檢查樁頭混凝土填芯情況。原設(shè)計(jì)樁頭與底板連接方法見(jiàn)圖7。

通過(guò)4根樁的開(kāi)鑿檢測(cè)發(fā)現(xiàn)：其中一處樁內(nèi)填芯基本完好，兩處樁內(nèi)無(wú)填芯和鋼筋籠，樁頭錨筋與樁端板焊接部位脫開(kāi)；一處樁內(nèi)填芯長(zhǎng)度嚴(yán)重不足，樁頭錨筋與樁端板焊接部位脫開(kāi)（圖8）。

3 地下室抗浮承載力驗(yàn)算

3.1 單樁抗拔承載力計(jì)算

3.1.1 樁身承載力設(shè)計(jì)值

（1）由預(yù)應(yīng)力鋼棒決定的樁身抗拉承載力設(shè)計(jì)值：

（2）由裂縫控制要求決定的樁身承載力設(shè)計(jì)值：

圖5 典型柱帽裂縫展開(kāi)圖

圖6 地下2層剪力墻裂縫分布圖(西側(cè)剪力墻西面)

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，樁身承載力設(shè)計(jì)值取為5 7 2.3 k N。

3.1.2 由樁側(cè)土決定的樁承載力設(shè)計(jì)值

樁側(cè)阻力抗拔承載力設(shè)計(jì)值：

3.1.3 樁頂與底板連接承載力

樁頭連接承載力主要由樁頭錨入底板鋼筋的承載力決定，即填芯鋼筋籠的鋼筋和端板焊接鋼筋：

故樁頭連接承載力設(shè)計(jì)值為699.3kN。

3.1.4 結(jié)果分析

綜合以上分析結(jié)果，單樁抗拔承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)為5 7 2.3 k N，原單樁承載力設(shè)計(jì)值7 0 0 k N取值偏大，不合理。

3.2 地下室上浮時(shí)局部抗浮驗(yàn)算

根據(jù)調(diào)查，地下室上浮時(shí)地下水埋深約3.4 5 m，即地下水位距基礎(chǔ)底板底面以上6.0 m，以典型3樁承臺(tái)為

計(jì)算單元進(jìn)行計(jì)算。

3.2.1 底板水壓力(浮力)

3.2.2 自重荷載

（1）混凝土板G1=1 5 0 7.0 k N 。

（2）柱G2=5 3.7 k N 。

（3）覆土(8 k N /m2)：

綜上，每根樁應(yīng)承受的上拔力為：F拔=(3 9 4 5.6-1 9 9 9.1)/3=6 4 8.8 k N＞單樁承載力設(shè)計(jì)值5 7 2.3 k N。

3.2.3 填芯失效情況下，樁頂與底板連接承載力計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果，抗拔樁內(nèi)填芯不足，其在樁頭處的承載力由樁頭錨筋提供(4 φ 1 6，fy=3 0 0 N/mm2)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，樁頭錨筋與端板（Q 2 3 5鋼）焊接(E 4 3焊條，

樁頭錨筋承載力：Nsn=fyAs=3 0 0×8 0 4(N)=2 4 1.2 k N

可見(jiàn)，樁頭與承臺(tái)的連接不滿足受力要求。

4 地下室上浮原因分析

一方面，上海6月份為梅雨季節(jié)，降雨引起地下水位不斷增高，造成上浮力不斷增加，而地下室頂上覆荷載尚未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且設(shè)計(jì)所提的單樁承載力設(shè)計(jì)值偏大，局部抗浮驗(yàn)算不滿足要求，致使地下室上浮風(fēng)險(xiǎn)增加；另一方面，上浮區(qū)域抽檢范圍內(nèi)，樁內(nèi)填芯長(zhǎng)度的不足或缺失，嚴(yán)重不滿足設(shè)計(jì)要求，則是樁抗浮失效的主要、直接原因。

5 建議

地下室結(jié)構(gòu)的抗浮設(shè)計(jì)須充分考慮抗浮水位、荷載工況，應(yīng)合理確定樁身抗拔承載力，重視抗拔樁樁頭連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制樁頭連接處的施工質(zhì)量。建議根據(jù)檢測(cè)鑒定結(jié)果，對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行有針對(duì)性的加固，并采取有效措施保證地下室的抗浮承載力，確保結(jié)構(gòu)安全。