关键词:地下室 上浮 处理措施
1. 工程概况
1.1 工程背景资料
我地区某商住院大厦,建筑面积64300m2,由28层的A座、22层的B座和东西两座4层裙楼组成,B座下面有一层地下车库,A座、裙房及内庭下面有两层地下车库。上部结构为框架剪力墙体系,基础为钻孔灌注桩,长度为16-22m,两座塔楼下钻孔灌注桩桩径为1.2-1.5m,桩端直径扩大0.6-1.2m,桩端入中风化砂岩一倍桩径。裙楼和内庭范围内的钻孔灌注桩桩长11-16m,桩径为1.2m,无扩大头,桩端入中风化砂岩0.5m。工程所在场地为河流冲积地带,地表有水塘,地下水主要赋存于第四系砂层及素填土层中,稳定水位较高,为-0.2-0.6m,水量丰富,受大气降水补给的影响而变化。
1.2 上浮情况介绍
在施工的过程中,当主体结构施工到地面以上12层时,发现在地下室的主梁与塔楼相交处出现裂缝。当时认为是由于混凝土的收缩、塔楼和裙楼之间的沉降差异引起的,于是立即采用化学灌浆法将全部裂缝封闭。
1.3 上浮事故分析
整个建筑物的持力层均为中风化岩石,岩层的压缩量很小,因此虽然塔楼与裙楼、塔楼与内庭的荷载差异较大,但不会产生较大的沉降差异。从设计图纸及施工记录中发现,内庭下的工程桩没有扩孔,桩底进入中风化岩仅0.5m,桩中所配纵向钢筋亦未全部到达桩底,说明设计人员对内庭下的工程桩仅考虑其承受向下的坚向荷载,对桩的抗拔力没有要求。
2.地下室上浮事故的处理措施综述
地下室发生上浮后,常用的处理方式不外乎加载、抽水、解压或洗砂等数种。处理方式可视现场实际状况,单独使用或数种并用皆可,其处理原则是要使上浮的建筑物适度下沉,以利后续上部结构的施工。
2.1 加载处理
加载即是设法快速增加地下室的重量,以克服水浮力及地下室侧墙与土壤间的摩擦力,使卡在土层中的地下室可沉回原位。简单的加载方式可于一楼楼板上堆置重物包括钢筋或尚未运离现场之支撑、钢板桩等有份量的物品,主要放置于翘起的角落,但需要严格核算楼板的承载能力。另一种快速加载的方法则是直接往地下室灌水,利用水重加压。但加载并不保证能达到所须的效果,增加的载重或许能克服水浮力及侧墙与土壤间的摩擦力,但淤积于底板与基地土之间的泥砂则阻止地下室下沉。继续增加载重只会使淤积的泥砂更紧密,进一步的下沉则难以发生。
2.2洗砂处理
若抽水、解压及加载等较简单的补救措施无法达到预期的效果,则可考虑进行洗砂作业。洗砂是利用高压水扰动地下室侧墙边的土壤,以降低其摩擦阻力。但扰动后的土,可能顺势流入底板下方,造成底板下方淤泥沉积众多,反而不利后续作业,采用侧壁洗砂须加倍谨慎。洗砂的另一方法则是利用高压水经由洗砂孔冲散并洗出基础底板下方淤积之泥砂,使地下室得以顺利下沉。
2.3 解压处理
某些上浮的案例因地层特性或场地限制以致无法抽水,此时蓄积于基础底板下方的地下水压可藉解压孔消除。所谓解压孔即是于地下室底板以钻机或破碎机凿孔,底板下方的地下水即可由此宣泄。某些运气较好的案例上浮的地下室在底板解压后即回沉至可接受的程度,否则仍须采用加载或洗砂等配套措施。此外若上浮的地下室外侧有足够使用之空地,可考虑将周边土塌方部份挖除,如此可自行解除作用于地下室侧墙的摩擦力,使地下室较易于下沉。
3.地下室上浮事故的技术处理及效果
地下室发生上浮后,如何采取有效措施尽快控制地下室的上浮趋势并使地下室基本恢复到原设计标高。但地下水不可能持续采用人工降低,临时压重也需拆除。因此,当经验算,建筑物的荷重不足于抵抗地下室所受的浮力或地下室局部受力单元的垂直荷重不足于抵抗浮力时,就必须采取抗浮技术措施。
抗浮桩可能是建筑工程抗浮设计应用最广的技术措施。应该说所有的工程桩,只要桩身抗拉强度足够大,均可以作为抗浮桩。有扩大头的桩,因桩头与土体产生剪切作用,抗拔力较大;大部分的桩是因桩身与土体之间的相互变形趋势形成的摩擦力而起到抗拔作用,抗拔力较小。地下室底板所受浮力基本是均匀分布的,而上部荷重的传递是通过柱子或墙集中受力,浮力和上部荷重的平衡是通过地下室底板的板和梁来传递,因底板和梁的刚度相对较小,因此抗浮桩的设计要求分布比较密,受力比较均匀,单桩抗拔力并不需要很大。小口径的锚杆桩因其施工工艺简单,造价低,质量可靠,抗拔能力强,在抗拔设计中得到较广泛的应用。
该大厦进场施工降水井及试验锚杆处理中,因降水只需将地下水降至地下室的底板下,考虑地下室的面积较大,中心公建周围的建筑均采用天然地基,在编制降水方案时就充分考虑到降水对四周建筑物的影响,因此该降水方案采用浅井密布的方法,在中心公建地下室四周距地下室外墙2m范围内布置了45口降水井,降水井井深12.4m,整个降水系统于1个半月后完成。到达预设时间之后降水系统开始启动,在降水井抽水三天后,原地下室内的4个减压井不再出水,降水系统效果良好。在以后半年的不间断的降水对四周建筑物未产生不良影响,中心广场南侧的住宅小区的数小高层与中心公建的距离较近,且该小区的小高层建筑的基础为天然地基,根据监测结果,该大厦的降水没有对这些建筑物产生影响。
结 语
随着城市的高速发展,人口的急剧膨胀,向地下要空间成为城市的一种需求,大体积地下室必然成为一种发展趋势工作重点之一,建立城市的水文地质资料地下室浮力的设计将成为设计人员的掌握城市地下水的分布状态和渗流场变化趋势,才能准确确定浮力的设计地下水位高度,才能可靠经济地做好地下室的抗浮设计。◆
参考文献:
1.万东东.地下室上浮分析与处理措施.中小企业管理与科技 .2009
2.滕永生.地下室上浮处理措施初探.中国高新技术企业.2009
3.姜永光,王举成,谭兴霞.某工程地下室整体上浮问题研究.科技信息.2009
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