某地下建筑抗水板滲水原因分析及處理方案對比

周海濤 蔣智勇

【摘要】在遭遇超歷史水位峰值的降水后某地下建筑抗水板出現(xiàn)滲水，通過現(xiàn)場踏勘及復核驗算，初步分析了其滲水的原因，提出了新增抗浮錨桿和疏水板或新增抗拔樁或疏水板兩種處理方案，文章同時列舉了此兩種方案的優(yōu)缺點。

【關(guān)鍵詞】抗水板; 抗浮錨桿; 抗拔樁; 疏水板

【中國分類號】TU46+3【文獻標志碼】B

現(xiàn)代住宅大多均為地下建筑和地上建筑的聯(lián)合體系，對于處于河道、湖泊周邊或基礎(chǔ)標高低于地下水位的地下建筑，抗浮設(shè)計尤為重要。近年來，全球氣候變化無常，暴雨或超歷史水位峰值的降水時常發(fā)生，此對既有地下建筑的抗浮極具挑戰(zhàn)，本文主要系對某地下建筑再遭遇超歷史水位峰值的降水后抗水板出現(xiàn)滲水進行原因分析及提出處理建議，為其他類似工程提供一定的參考。

1 工程概況

某工程中庭地下室為兩層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，其基礎(chǔ)為柱下獨立基礎(chǔ)，獨立基礎(chǔ)的截面尺寸分別為1 800 mm×1 800 mm、2 400 mm×2 400 mm、3 200 mm×3 200 mm等，基礎(chǔ)高度分別為400 mm、500 mm、750 mm等，基底配筋分別為雙向D12@150、D12@100、D16@100等，獨立基礎(chǔ)采用C30、P6的抗?jié)B混凝土，基礎(chǔ)持力層分別為稍密卵石層、松散卵石層。該地下建筑的抗浮水頭為5.8 m，采用抗水板及抗浮錨桿的形式抵抗水浮力，抗水板厚度為400 mm，配筋分別為雙層雙向D14@180，采用C30、P6的抗?jié)B混凝土，抗水板鋼筋混凝土保護層厚度為20 mm;抗浮錨桿錨固體直徑為150 mm，采用5～20 mm級配碎石填充，壓力灌注水泥漿（強度為M30），單根錨桿承載力特征值Nak不小于280 kN。

經(jīng)查該地下建筑場地土層結(jié)構(gòu)簡單，自上而下土層依次為人工填土（雜填土、素填土）、粉土、細砂、中砂、卵石層（松散卵石、稍密卵石、中密、密實卵石），地下水主要賦存于場地下伏砂卵石層中的孔隙潛水，受地表水、大氣降水及地下徑流補給，場地地下水為孔隙潛水，場地地下水對混凝土及混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性，土對混凝土及混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性。

2 現(xiàn)場情況

（1）該地下建筑兩側(cè)分別臨近江安河、引水渠，因遭遇連續(xù)強降雨天氣，場地外側(cè)市政管網(wǎng)出現(xiàn)了排水不及時并伴有冒出井蓋情況;經(jīng)現(xiàn)場踏勘，當時的實際水頭超過抗浮設(shè)計水頭。

（2）該地下建筑個別柱根與基礎(chǔ)交接處破裂、抗水板上抬、柱塑料護角卷曲變形、冒水情況，經(jīng)鉆芯驗證，芯樣斷裂面基本上均處于45 °左右位置，總體表現(xiàn)為剪切破壞狀態(tài)。經(jīng)對個別柱下部與底板交接處剔開驗證表明，柱下獨立基礎(chǔ)沿柱底呈斜向破壞，抗水板面筋呈彎曲狀態(tài)（圖1、圖2）。

（3）該地下建筑抗水板局部板面出現(xiàn)平行字母軸為主的裂縫，其中面層裂縫最大寬度約為10 mm，部分裂縫寬度在水位回落后變小;抗水板局部區(qū)域出現(xiàn)面層（細石混凝土保護層）明顯隆起鼓包、脫層開裂情況;經(jīng)檢查表明，局部抗水板混凝土芯樣存在分層情況，分層面較光滑，個別抗水板面層鋼筋在柱端未拉通，且抗水板最大殘余變形約為110 mm，部分抗水板鋼筋保護層厚度超過規(guī)范允許偏差（圖3）。

（4）經(jīng)對抗浮錨桿檢測表明，殘余變形較大區(qū)域的抗浮錨桿均一失效，其余為發(fā)生殘余變形或殘余變形較小區(qū)域的抗浮錨桿均能達到錨桿驗收標準要求;此外，部分抗浮錨桿的位置與設(shè)計位置存在一定的偏差。

（5）該地下建筑部分柱梁柱節(jié)點處出現(xiàn)斜裂縫、豎向裂縫和橫向裂縫，裂縫的最大寬度約為0.8 mm，部分柱在梁柱節(jié)點角部出現(xiàn)混凝土碎裂，表現(xiàn)為沿隆起區(qū)域的放射狀分布規(guī)律;部分柱局部出現(xiàn)孔洞、露筋、鋼筋銹蝕類明顯外觀質(zhì)量缺陷;經(jīng)查該地下建筑柱的截面尺寸、主筋根數(shù)、箍筋間距平均值均滿足設(shè)計要求。

（6）該地下建筑部分梁出現(xiàn)斜向裂縫、豎向裂縫、水平裂縫及U形裂縫，裂縫最大寬度約為4.0 mm;部分鋼筋混凝土梁出現(xiàn)孔洞、露筋類明顯外觀質(zhì)量缺陷;經(jīng)查該地下建筑梁的截面尺寸、梁底第一排主筋根數(shù)、箍筋間距平均值均滿足設(shè)計要求（圖4）。

（7）該地下建筑部分板板底出現(xiàn)斜裂縫、平行于支座的裂縫;部分裂縫從梁柱節(jié)點處延伸到板，裂縫最大寬度約為0.65 mm;局部部分板板底局部出現(xiàn)滲跡、有修補痕跡;部分鋼筋混凝土板板底出現(xiàn)露筋類明顯外觀質(zhì)量缺陷;經(jīng)查該地下建筑梁板板底鋼筋間距平均值、鋼筋混凝土保護層厚度平均值均滿足設(shè)計要求（圖5）。

（8）該地下建筑個別填充墻出現(xiàn)嚴重擠壓破裂;部分填充墻與剪力墻、梁交接處出現(xiàn)界面縫;個別填充墻出現(xiàn)裂縫、抹灰脫落;經(jīng)查該地下建筑填充墻的砂漿抗壓強度滿足設(shè)計要求（圖6）。

3 原因分析

（1）根據(jù)現(xiàn)場情況、原設(shè)計圖及新的抗浮水位驗算表明[1-3]，該地下建筑的整體抗浮穩(wěn)定性滿足要求，部分區(qū)域局部抗浮不滿足要求;部分柱下獨立基礎(chǔ)抗沖切驗算不滿足要求。

（2）由于連續(xù)強降雨，導致地下實際水位超過原設(shè)計時的抗浮水位，且抗浮錨桿及抗水板施工存在的部分施工缺陷（抗浮錨桿位置存在偏差、抗水板鋼筋保護層超厚等）;當實際水位超過設(shè)計抗浮水位時，局部抗浮錨桿失效后，錨桿承擔的水浮力荷載會轉(zhuǎn)移由所在區(qū)域抗水板分擔，抗水板荷載效應(yīng)增加會對相鄰獨立基礎(chǔ)產(chǎn)生附加荷載效應(yīng)。

（3）錨桿失效后，水浮力理論上均由抗水板承擔，加之抗水板自身存在施工質(zhì)量缺陷，致使抗水板的承載力的效應(yīng)遠遠大于其抗力，抗水板出現(xiàn)向上隆起、出現(xiàn)裂縫、破壞，導致地下水滲入到地下建筑當中。該地下室原個別獨立柱基自身抗沖切承載能力就不能滿足規(guī)范要求，也可以說個別柱基本就存在沖切破壞面，當實際水頭過大時，增大了原柱基的沖切破壞面，導致地下水從柱子根部滲出，從另一方面講，水從柱子根部滲出后，可有效降低水壓，從而對抗水板及抗浮錨桿也起到了一定的保護作用。

綜上，該地下建筑滲水的原因主要系實際水位超過設(shè)計時所考慮的抗浮水位以及抗浮錨桿和抗水板存在一定的施工質(zhì)量缺陷，導致局部抗水板出現(xiàn)隆起、開裂、滲漏;此外，獨立基礎(chǔ)的抗沖切承載能力未達到規(guī)范要求是柱根部滲水的主要因素。

4 處理方案

在新的抗浮水位條件下，該地下建筑的處理措施主要有新增抗浮錨桿或新增抗拔樁兩種方案[4-5]，具體為①新增抗浮錨桿+新增疊合層+新增疏水層。②新增抗浮樁+新增疊合層+新增疏水層。其中新增抗浮錨桿、抗浮樁及疊合層的作用均為抵抗新水頭高度條件下的水浮力，新增疏水板的作用是當新增結(jié)構(gòu)措施施工不當或存在施工缺陷時，從地下滲出的積水從排水溝渠中排到指定的積水坑，從而達到整個地下室不出現(xiàn)積水的目的。

4.1 新增抗浮錨桿

優(yōu)點：開挖或鉆孔的孔徑較小，不會造成大面積的塌孔;能有效的抵抗水浮力。

缺點：因新增抗浮錨桿數(shù)量較多，對原抗水板及其中的鋼筋造成的損傷較大，對抗水板的承載能力有較大影響（因抗水板的鋼筋被截斷，可能會大大降低抗水板的實際承載力），且后期防水處理難度較大，稍有不慎，依然會導致后期地下室出現(xiàn)積水，影響使用;新增抗浮錨桿與原抗浮錨桿的抗浮效果（力的分配）未明確，規(guī)范規(guī)定，在新增抗浮錨桿條件下，原抗浮錨桿的承載力設(shè)計值僅為原承載力設(shè)計值的0.5倍，此雖提高了設(shè)計時的安全儲備，但在PKPM整體建模計算分析時，此方法存在一定的不合理性;受地下室層高影響，機械鉆孔的施工條件和施工難度增大;原抗浮錨桿的位置存在偏差，理想狀態(tài)下的抗力可能會小于實際狀態(tài)下的抗力。

4.2 新增抗拔樁

優(yōu)點：可由人工挖孔，施工條件和施工難度相應(yīng)降低;可不考慮原抗浮錨桿的作用（排除了由抗浮錨桿位置偏差帶來的影響），即水浮力均由抗拔樁及抗水板承擔;抗水板及其鋼筋的破除比較集中，便于后期的處理。

缺點：因樁徑較大，比較容易造成塌孔（特別是樁端擴大頭部分）;因抗拔樁為人工挖孔，其樁徑及樁深易不滿足設(shè)計樁徑及樁深;樁帽與原抗水板交接處的防水處理施工難度較大。

此兩種處理方案均能有效處理該地下建筑在新的水頭作用下的抗浮問題。相比之下，新增抗浮樁+疊合層+疏水層的方案不論是從設(shè)計、施工還在后期的使用方面均為最有效的處理方案。

5 結(jié)論

本文對某地下建筑的滲水、積水的原因得出滲水主要系實際水位超過設(shè)計時所考慮的抗浮水位以及抗浮錨桿和抗水板的存在一定的施工質(zhì)量缺陷所致，同時獨立柱基的抗沖切承載能力未達到規(guī)范要求導致了滲水、積水現(xiàn)象的進一步惡化。通過對比兩種不同處理方案，顯然新增抗浮樁+疊合層+疏水層的方案最為有效。此外這類問題也可根據(jù)現(xiàn)場實際情況及施工經(jīng)驗選擇合理、高效的方案。

6 建議

現(xiàn)在全球氣候不斷惡化，變化無常，設(shè)計人員在設(shè)計具有抗浮功能的地下結(jié)構(gòu)構(gòu)件時，可在根據(jù)實際地勘報告中的抗浮水位條件下，作出適當調(diào)整，增加地下建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗浮承載能力的安全儲備，從而有效降低地下建筑出現(xiàn)滲水的情況。

參考文獻

[1] GB 50007-2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[2] GB 50010-2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（2015年版）[S].

[3] GB50009-2012 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[4] DBJ51/J102-2018 四川省建筑地下結(jié)構(gòu)抗浮錨桿技術(shù)標準[S].

[5] JGJ94-2008 建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].