某地下车库上浮原因与结构损伤及其加固处理

田术余，徐晓晖

（潍坊市高新区建设工程监督管理中心，山东 潍坊 262500）

0 引言

抗浮设计水位对地下室结构的费用影响较大，但抗浮设计水位的确定，规范没有统一规定，各勘察单位根据各自理解和当地经验确定，因而差别较大［1］；当建设项目场地处于斜坡地带周边时（如山前坡洪积扇裙地貌单元），由于局部地质条件存在高差、地下水赋存条件复杂且变化幅度大、排泄条件改变，抗浮水位不能按勘察阶段（尤其是枯水期时）建设场地的地下水位考虑。尤其是处于雨季或汛期施工阶段的工程，应调查历史最高水位标高及丰水期水位、地下径流情况等，对抗浮水位进行专门论证，必要时进行施工阶段补充勘察［2］。

本文结合某小区地下车库抗浮失效事故工程实例，通过现场检测与分析，对其上浮原因进行探讨并提出处理建议，以期为其他工程提供参考。

1 工程概况

某小区地下车库为地下 2 层框架结构，采用柱下独立基础+防水板，楼屋盖采用钢筋混凝土现浇梁板结构，车库顶板已施工约 1.3 m 的回填土（见图 1、图 2）。

图1 检测现状一

图2 检测现状二

该工程结构安全等级为二级，建筑抗震设防类别为乙类，建筑设计合理使用年限为 50 年，抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度为 0.05g（按 7 度 0.10g进行抗震计算并采取抗震措施），设计地震分组为第三组，建筑场地类别为 Ⅱ 类，建筑抗震设防类别为标准设防类，框架抗震等级为三级，基础设计等级为乙级。基础防水板车库墙柱梁板混凝土强度等级均为 C 30。

为明确车库上浮原因、调查基础、防水板及主体结构损伤程度，并提供处理方案，对该工程进行详细调查分析。

2 岩土工程勘察

委托方提供的《某小区岩土工程勘察报告》显示，本工程地下车库±0.000 对应绝对高程为 53.200 m，在勘察深度范围内未见地下水，经调查拟建场区为基岩裂隙水，基岩裂隙水埋深＞50 m，不考虑地下水对建筑物的影响。人防工程顶板以上覆土厚度为 1.5 m。经介绍，该工程地基验槽时已发现有裂隙水，但未采取处理措施，该勘察报告与场地的水文地质条件不符。

为进一步查明场地工程地质及水文地质条件，为后续车库结构加固设计提供必要岩土参数，山东建科特种建筑工程技术中心有限公司 2020 年 11 月 10 日对该项目建筑场地进行了岩土工程补充勘察工作，并出具补充勘察阶段的岩土工程勘察报告。根据钻探揭露，场地地层自上而下依次由近代人工填土、第四系全新统坡洪积（Q4dl+pl）黄土状粉质黏土、粉质黏土及下伏奥陶系石灰岩等构成。根据岩土的时代成因、地层岩性和工程性能可划分为 4 个工程地质层，各岩土层特征及埋藏条件如下。

①杂填土（Q4ml）。灰黄色，稍密，稍湿，主要成份为黏性土，局部夹灰岩块石及建筑垃圾，回填时间＜1 年。全场地分布，厚度 0.50～3.50 m，平均厚度为1.88 m；层底高程 49.22～50.51 m，平均标高 49.95 m。

②层黄土状粉质黏土（Q4dl+pl）。黄褐色、棕褐色，可塑，无摇振反应，干强度、韧性中等，含少量铁锰氧化物，见白色钙质条纹，针状孔隙发育。该层场区内均有分布，厚度 1.80～4.00 m，平均厚度 2.98 m，层底埋深 3.90～5.80 m，层底高程 45.64～48.01 m，平均标高46.97 m。标准贯入试验实测击数平均值为 7.2 击，标准值为 6.4 击。该层土属中压缩性土。

③碎石（Q4dl+pl）。青灰色，中密，饱和，碎石成份为灰岩，呈棱角状，直径 20～100 mm，充填约 30 %～40 % 的黏性土。除 ZK4 号钻孔外均有分布。厚度 1.20～3.80 m，平均厚度 2.10 m，层底埋深6.50～7.80 m，层底高程 43.05～46.28 m，平均标高 44.98 m。重型动力触探试验修正击数平均值为 9.1 击，标准值为 8.4 击。该层土属中低压缩性土。

③-1 层粉质黏土（Q4dl+pl）。褐黄色，可塑～硬塑，无摇振反应，干强度、韧性中等，切面稍有光泽，含少量灰岩碎石。仅在第 ZK1 和 ZK4 号孔揭露，厚度 1.50～2.00 m，平均厚度 1.75m，层底埋深 5.70～9.00 m，层底高程44.28～44.9 m，平均标高 44.59 m。该层土属中压缩性土。

④中风化石灰岩层（O）。青灰色，隐晶质结构，中厚层构造，岩质较硬，节理裂隙较发育，岩芯多呈短柱状、少量柱状，节长 5～20 cm，岩芯采取率 85 %～90 %，RQD=40 %，岩体较破碎，属较硬岩石，岩体基本质量等级为 Ⅳ 级。全场地分布，钻孔揭露厚度 5.10～5.60 m。岩石饱和单轴极限抗压强度标准值为 40.72 MPa，本次勘察未揭穿此层。

补充勘察报告对于建筑场地及地下水的勘察报告结论如下。

1）该项目场地属山前坡洪积扇裙地貌单元，地势东高西低，未发现其他全新活动断裂构造，场区及附近无大的活动断裂通过。结合 CJJ57-2012《城乡规划工程地质勘察规范》第 8 章及附录 C、附录 D 有关规定及场地稳定性划分要求，该场地属基本稳定场地，场地适宜性属较适宜。

2）场地地下水属第四系孔隙潜水，主要排泄途径为人工开采及地面蒸发，主要补给源为大气降水及地下径流。补充勘察期间，钻孔内测得水位标高为45.76～47.49 m。根据区域水文地质资料，近 3～5 年来正常水位变化幅度约 2.00 m。场地历史最高水位标高及丰水期水位标高可按 49.50 m 考虑，并可作为抗浮设计水位参考值。

3 现场调查

现场检测时水位已回落，但实际水位仍保持在较危险的程度，对地下车库产生持续加载作用。依据国家现行相关规范标准及现有的检测技术水平，对地下 2 层L～Q/1～6 轴间主体结构进行了现场随机抽查检测。主要项目包括：混凝土强度、受损情况、框架柱倾斜情况及框架梁顶标高现状以及现场可能发现的其他工程质量问题等。

3.1 混凝土强度

现场随机选取 2～3/M～N 轴间及 2～3/N～P 轴间防水板，采用钻芯法对其混凝土强度进行检测。经检测，所检 2～3/N～P 轴间防水板无法钻取防水板全截面厚度的芯样，所检部位的混凝土强度推定值分别为 49.1 MPa及 37.1 MPa，满足设计强度等级 C30 的要求。具体检测数据如表 1 所示。

表1 车库防水板混凝土强度检测结果

根据规范要求及现场实际情况，将该工程地下 2 层 L～Q/1～6 轴间柱及顶梁板混凝土构件分别归为一个检测批，采用回弹法对其混凝土强度进行检测，按批推定混凝土强度。检测结果如表 2 所示。

表2 地下 2 层 L～Q/1～6 轴间混凝土强度检测结果

3.2 基础、防水板受损情况

经检查检测，该工程地下 2 层 L～Q/1～6 轴间部分柱下独立基础存在开裂现象，基础台阶呈现冲切破坏状态，部分台阶底部混凝土脱开面处粗糙，如图 3 所示。

图3 典型部位柱下独立基础损伤现状

经现场检查，该工程部分位置防水板与基础台阶连接处钢筋锚固不满足设计及规范要求，典型部位防水板及基础台阶处损伤现状如图 4 所示。

图4 独立基础与防水板连接处损伤现状

该工程地下 2 层 2～4/M～Q 轴间防水板存在鼓胀现象，防水板与地基存在脱开现象，所检部位防水板厚度在 210～230 mm，不满足设计及规范允许偏差要求，地下 2 层防水板相对变形示意图如图 5 所示。检测过程中部分位置地下水沿泄水孔流出；取芯结果显示，无法钻取防水板全截面厚度的芯样，芯样在防水板中部断裂，该工程部分防水板存在浇筑分层现象，如图 6 所示。

图5 地下 2 层防水板相对变形示意图（单位：mm）

图6 典型部位防水板损伤现状

3.3 主体结构变形情况

现场采用全站仪对车库框架柱的倾斜情况进行检测，除部分框架柱因存在涨模造成倾斜值偏大外，框架柱的倾斜未超过规范限值要求，具体检测结果如图 7 所示。

图7 框架柱倾斜情况（单位：mm）

现场采用全站仪对地下 2 层 L～Q/1～6 轴间框架梁顶标高进行检测以确定主体结构的沉降情况，经现场检查检测，该工程所检框架梁标高无明显沉降变形及损伤。

4 复核验算

对该工程基础抗浮稳定性及地下 2 层防水板承载力进行验算分析。

4.1 荷载取值

恒荷载按设计图纸对应 GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》中的规定取值，车库顶覆土按 1.5 m，室内外回填土重度按 18 kN/m3；活荷载标准值：消防车道按35 kN/m2，楼梯按 3.5 kN/m2，前室、走廊按 2.5 kN/m2，储藏室、车库、地下室顶板施工堆载按 5.0 kN/m2，配电间、通风机房、电梯机房按 7.0 kN/m2。

4.2 验算条件

该工程场地历史最高水位标高及丰水期水位标高可按 49.50 m 考虑，距离防水板底部 5.95 m。验算时抗震设防烈度为 7 度（0.10g），设计地震分组为第三组，建筑场地类别为 Ⅲ 类，建筑抗震设防类别为标准设防类，框架及剪力墙抗震等级为三级，基础抗浮工程设计等级采用乙类，稳定性系数采用 1.05。地下 2 层L～Q/1～6 轴间材料强度按实测强度取值（其余部位按设计取值），防水板厚度及基础台阶尺寸按实测值（其余部位按设计值），钢筋强度均按设计取值，结构布置按原设计及现场实际情况，采用盈建科建筑结构计算软件对该工程进行验算。

4.3 复核验算结果

经复核验算，设计工况下，该工程整体抗浮稳定安全系数＞1.05，满足规范要求；多处柱下独立基础及条形基础处局部抗浮稳定安全系数＜1.05，基础抗冲切承载力＜1.0，不满足规范要求；防水板计算配筋大于工程实际配筋，承载力不满足规范要求。

5 鉴定分析

1）该工程防水板及主体结构混凝土强度推定值均满足设计强度等级要求，根据框架柱倾斜情况、框架梁顶标高相对位置的检测结果，该工程目前框架柱及顶梁板工作正常。

2）该工程地下 2 层 L～Q/1～6 轴间部分框架柱基础及防水板存在不同程度的受损、损坏、鼓胀现象；该工程部分位置防水板与基础台阶连接处钢筋锚固不满足设计及规范要求；部分位置防水板存在浇筑分层现象；所检部位防水板厚度在 210～230 mm，不满足设计及规范允许偏差要求。

3）综合岩土工程补充勘察报告、设计图纸，并对基础及防水板抗浮稳定性及承载力进行验算分析。经验算，该工程设计工况下，整体抗浮稳定安全系数＞1.05，满足规范要求；地下 2 层多处柱下独立基础及条形基础处局部抗浮稳定安全系数＜1.05，基础抗冲切承载力＜1.0，不满足规范要求；防水板计算配筋大于工程实际配筋，承载力不满足规范要求。

4）应对上述存在损伤的部位、局部抗浮稳定系数不足的部位、抗冲切承载力不满足规范要求的地下 2 层基础及防水板进行加固处理，加固施工完成后并达到设计要求停止降水条件后，方可停止降水。

6 处理措施

常规的以“抗”为主的采用抗拔桩（锚杆）抗浮方法往往导致经济和时间成本的大幅增加。对于该工程，提出以“抗”为主、以“截排”为主和“抗排结合”的处理办法。

1） 对于柱墩破坏处，将柱墩剔凿至防水板顶钢筋处，对于防水板与柱墩钢筋存在拉断和明显弯曲的钢筋，保留原防水板钢筋，通过在框架柱墩上原防水板钢筋附近植筋（规格型号同原设计防水板钢筋）与原防水板钢筋未弯曲处焊接连接（焊接长度单面焊 13 d），然后将新旧混凝土交界处凿毛，涂刷改性环氧类界面胶，最后浇筑 C35P6 抗渗混凝土修复至原防水板标高，并加强养护。

2）对于上浮防水板全面检查，存在因上浮损坏的防水板处，将损坏、疏松混凝土全部剔除，保留原防水板钢筋，防水板钢筋存在弯曲处附加钢筋（规格型号同原设计防水板钢筋）与原防水板钢筋未弯曲处焊接连接（焊接长度单面焊 13 d），然后将新旧混凝土交界处凿毛，涂刷改性环氧类界面胶，最后浇筑 C35P6 抗渗混凝土修复至原防水板标高，并加强养护。

以“抗”为主的处理建议：原有防水板作为垫层，垫层上新增筏板。新增筏板与原有防水板间铺设 SBS 防水卷材层两道 6 mm 厚+50 mm 厚垫层，采用平板式筏板基础，筏板厚度为 450 mm，柱下板带配筋为双层双向16@170，跨中板带配筋为双层双向14@170。新增锚杆间距 2.0 m×2.0 m，锚孔直径D=180 mm。锚筋的连接应采用机械方式，接头等级为一级，且同一连接区段内锚筋的连接根数不得多于两根。锚杆体所在岩层第 4-1 层中风化石灰岩（破碎）；锚杆长度应为非锚固岩层厚度 +4.0 m。现场开挖后应及时通知勘察、设计，以确认锚杆所在区域岩层并选用相应长度的锚杆。锚筋采用 325，承载力设计值 367 kN，锚杆与墙冲突位置，根据施工条件调整至可施工的最近位置，调整最大距离不宜超过 0.5 m。以“抗”为主的处理方案可能导致经济和时间成本的大幅增加。

以“截排”为主的处理建议：该方法核心是通过排水降低设计水位减小作用在结构底板上水荷载。设计水位的降低可由多种手段实现，如结构底板下设置疏水层、排水盲沟、减压井，或地下结构四周设置排水廊道。上述措施取决实际工程条件，可以单独或组合应用［3］。

对于地下水位仅在雨季或汛期较高的工程，采用“抗排结合”的处理办法（采用防水板并在结构底板下设置疏水层、排水廊道等），经综合分析，实际抽水的费用可以平衡大范围加固底板的费用，具有很好的经济效益。

3）对于车库防水板下部悬空区域，采用压力注浆方法进行加固处理（以“抗”为主的处理，以“截排”方式处理的方案可考虑设置疏水层或排水盲沟），注浆采用 M30 水泥砂浆，水泥砂浆强度应＞32.5 MPa，浆体配置的灰砂比宜为 0.8～1.5，水灰比宜为 0.38～0.5，施工应保证注浆饱满、密实。

4）基础施工时，应人工降水至基槽施工操作面以下 500 mm，加固施工完成后并达到设计要求停止降水条件后，方可停止降水。对于施工过程中发现混凝土构件存在表面轻微锈蚀现象的钢筋，应进行除锈处理，锈蚀严重的钢筋应进行剔凿至未锈蚀钢筋＞13 d 后，附加钢筋（规格型号同原设计）焊接补强处理。

7 结论

1）该工程建设场地处于斜坡地带且高差较大、地下水赋存条件复杂且变化幅度大、排泄条件有较大改变，勘察阶段的地下水位不能作为抗浮水位，应进行补充勘察并对抗浮水位进行专门论证。

2）常规的以“抗”为主的采用抗拔桩（锚杆）抗浮方法往往导致经济和时间成本的大幅增加；以“截排”为主的主动排水减压抗浮方法，通过排水降低设计水位减小作用在结构底板上水荷载［4］；“抗排结合”的处理办法对于地下水位仅在雨季或汛期较高的工程，实际抽水的费用可以平衡大范围加固底板的费用，具有很好的经济效益。Q