地下室防水板裂縫案例分析及應(yīng)對(duì)辦法

朱金聲 王蕾 呂之浩

摘要：地下室獨(dú)立基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)加防水板是大多數(shù)建筑的通常做法。但由于設(shè)計(jì)、施工等原因造成防水板出現(xiàn)裂縫，通過(guò)中國(guó)北方一工程案例，分析裂縫產(chǎn)生的原因主要有：基礎(chǔ)沉降、防水板上移等因素。就該問(wèn)題提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)辦法：基礎(chǔ)設(shè)置暗梁或拉梁，防水板下設(shè)一定厚度的易壓縮材料。提出工程案例的補(bǔ)救措施。

關(guān)鍵詞：防水板；裂縫；基礎(chǔ)沉降；凍脹土；裂縫處理

1 引言

由于人們對(duì)空間的利用要求，大多數(shù)現(xiàn)代城市建筑中都設(shè)有地下室。根據(jù)地質(zhì)條件采用獨(dú)立基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)加防水板又是通常做法。這種做法受力清晰，設(shè)計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)單，施工速度快，相比筏板基礎(chǔ)鋼筋及混凝土用量少，是建設(shè)單位非常認(rèn)可的做法。

2 工程案例概述

沈陽(yáng)渾南新區(qū)某工程，地上七層，地下一層框架結(jié)構(gòu)辦公樓，建筑面積約80000m2，地下室面積約13000m2。柱網(wǎng)8.4x8.4m?；A(chǔ)采用人工挖孔樁加防水底板，板厚350mmC30混凝土，配雙層雙向三級(jí)鋼Φ16@200鋼筋網(wǎng)，樁C25混凝土。樁基持力層為⑦礫砂層，樁端阻力特征值不小于2200Mpa，要求樁端進(jìn)入持力層不小于1m。防水板座在②層粉質(zhì)粘土，承載力特征值110Kpa。地質(zhì)報(bào)告描述：②粉質(zhì)粘土具有弱凍脹性，可塑狀態(tài)，具有中壓縮性分布連續(xù)。⑦礫砂呈中密狀態(tài)，工程地質(zhì)較好，分布連續(xù)，厚度及均與性較好，為較強(qiáng)的樁基持力層。在地表下2.3～4.1m不同深度內(nèi)見(jiàn)有上層滯水，整個(gè)勘察地段在16.5～17.0m深度內(nèi)見(jiàn)有潛水，須考慮上層滯水和孔隙水的滲漏對(duì)樁的影響?？v觀(guān)場(chǎng)地，除雜填土外為均勻地基。無(wú)不良地質(zhì)作用，場(chǎng)地地基土較穩(wěn)定，可以建設(shè)。

2016年底主體施工完成，2017年春，發(fā)現(xiàn)大部分中柱防水板與柱根交接處出現(xiàn)裂縫。而邊柱處很少破壞。其中最為嚴(yán)重的兩根柱，肉眼能看出底板與柱有相對(duì)位移。施工單位沿裂縫將混凝土剔掉，發(fā)現(xiàn)鋼筋已經(jīng)變形。與該柱相連的樓梯結(jié)構(gòu)，梯梁、梯柱、平臺(tái)板均出現(xiàn)裂縫。經(jīng)檢測(cè)，構(gòu)件截面尺寸、鋼筋、混凝土強(qiáng)度均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。施工時(shí)，樁頂與防水板間留有水平施工縫。

3 裂縫產(chǎn)生原因

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)裂縫情況，是柱和防水板發(fā)生相對(duì)位移產(chǎn)生的。能產(chǎn)生相對(duì)位移無(wú)非是兩種情況，一防水板凍脹上升，二樁基沉降。再結(jié)合地勘報(bào)告，推測(cè)本工程兩種情況均有發(fā)生。

3.1 防水板凍脹上升

本工程為跨年度工程，主體施工完畢進(jìn)入冬休。具施工單位介紹，進(jìn)入冬季前僅按設(shè)計(jì)要求將地下室周邊的回填土回填，沒(méi)有做其他的防凍措施。這樣，就給凍脹創(chuàng)造了條件。防水板坐落在②粉質(zhì)粘土上，該粘土具有弱凍脹性，而且在勘察過(guò)程中發(fā)現(xiàn)這一圖層存在上層滯水，這樣又給凍脹創(chuàng)造了物質(zhì)條件。2016年冬沈陽(yáng)地區(qū)極冷溫度大約在-25℃，極冷平均氣溫大約在-12℃，沈陽(yáng)地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)凍深在-1.20m，那么在極冷期間，僅靠防水板不能對(duì)下面的土體起到保溫的作用，所以防水板上升原因，是②粉質(zhì)粘土凍脹產(chǎn)生。

3.2 中柱處破壞嚴(yán)重邊柱處很少破壞的原因

從直觀(guān)感覺(jué)上應(yīng)該是邊柱處破壞嚴(yán)重，中柱處于室內(nèi)相對(duì)溫度高些，應(yīng)該破壞較小。土體當(dāng)中存有上層滯水加上土體具備腫脹性，在低溫條件下，土體體積變大。那么會(huì)有豎向變形和水平變形。處于邊柱下的土體在凍脹時(shí)，豎向受防水板的約束，體積沿水平方向膨脹，凍脹應(yīng)力釋放到地下室周邊的回填土中，同時(shí)邊柱與混凝土外墻相連，抗剪切破壞的能力也有所提高。

3.3 樁基沉降

防水板和樁基之間產(chǎn)生相對(duì)位移產(chǎn)生裂縫，且與框架柱相連的梯梁、樓梯平臺(tái)角部上部結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)裂縫，可初步判斷樁基發(fā)生沉降。具施工單位描述，樁基施工時(shí)可能有個(gè)別樁進(jìn)入持力層深度不足1m，且該位置樁有擴(kuò)大頭，澆筑混凝土?xí)r可能有塌孔現(xiàn)象，造成樁底沉渣過(guò)厚，導(dǎo)致樁受荷后沉降，拉裂防水板。本工程中兩處破壞嚴(yán)重，加上施工單位描述的現(xiàn)場(chǎng)情況，可以推斷樁沉降是該兩處裂縫產(chǎn)生的主要原因。

3.4 防水板剪切型破壞

防水板受到的凍脹應(yīng)力而破壞的，但板跨中并沒(méi)有裂縫，也沒(méi)有隆起的現(xiàn)象。究其原因，是板剪切破壞先于受彎破壞發(fā)生的。一般的，樁頭之間應(yīng)設(shè)置拉梁或暗梁，能有效的調(diào)節(jié)樁沉降及提高板的抗剪能力。而樁基加防水板是否設(shè)置暗梁，規(guī)范中沒(méi)有明確的規(guī)定，由設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際情況自己掌握。這樣，對(duì)某些不被注意的特殊地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)者根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)，就沒(méi)有設(shè)置暗梁，導(dǎo)致出現(xiàn)問(wèn)題。該工程，板與柱交界處，只有水平鋼筋網(wǎng)，抗剪只靠350mm厚混凝土，抗剪承載力不足，便沿柱根發(fā)生剪切破壞。凍脹應(yīng)力沿裂縫釋放后，板跨中應(yīng)力較小，板是整體上升的，所以沒(méi)有出現(xiàn)裂縫和隆起的現(xiàn)象。

4 工程案例補(bǔ)救措施

以上就裂縫現(xiàn)狀進(jìn)行分析?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)進(jìn)行沉降觀(guān)測(cè)及對(duì)地下室各點(diǎn)標(biāo)高進(jìn)行勘測(cè)。若樁未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)采取補(bǔ)樁加固的措施。由于只施工了主體，荷載只占全部的50%～60%。建議施工地上部分的下一步工程，砌筑填充墻，看裂縫是否進(jìn)一步發(fā)展。當(dāng)裂縫不再發(fā)展時(shí)，將裂縫剔開(kāi)，清楚裂縫雜質(zhì)灰塵，用混凝土粘和劑堵縫；粘和劑硬化后，采用低壓持續(xù)注射方式灌入裂縫灌注劑；粘接完畢后，做好防水工程，建議整個(gè)地下室全部做內(nèi)防水。與柱相連的樓梯，各構(gòu)件破壞嚴(yán)重，建議重新施工。

5 應(yīng)對(duì)辦法

綜上所述，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)每個(gè)項(xiàng)目予以高度重視，不是所有通常做法適合任何工程，建筑產(chǎn)品的特點(diǎn)就是唯一性，我們就本項(xiàng)目提出以下應(yīng)對(duì)方法：

認(rèn)真閱讀地勘報(bào)告，不光關(guān)心持力層的相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)于每個(gè)土層都要研究。特別是關(guān)于地下水、凍脹性 液化等的描述，若不清楚可請(qǐng)地勘部門(mén)解釋或補(bǔ)充勘測(cè)。

從設(shè)計(jì)計(jì)算角度，很難確定凍脹應(yīng)力的具體數(shù)值。建議在防水板下設(shè)置一定厚度的易壓縮材料，如聚苯板或松散膠渣等。這時(shí)防水板僅考慮水浮力的作用，不考慮地基反力的作用。也不會(huì)受凍脹力。

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