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地下室上浮的分析和防治
发表时间:2022-09-02

近年来,随着我国城市化建设规模的不断扩大,城市用地日益紧张,出现了大量带有地下室的建筑物。与此同时,随着此类建筑物埋置深度的增大,地下室上浮问题也变得日益突出。每年夏天,都可以看到、听到很多因暴雨导致地下室上浮的新闻。目前,又到了地下室上浮破坏易发的季节,一个小小的浮力为何会有这么大的威力,我们首先来了解一下地下室抗浮的基本概念。


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如图所示,建筑工程抗浮稳定性公式中:


G/Nw,kKw  


G=地下室底板自重+地下室自重+顶板覆土重量+抗拔桩或抗浮锚杆抗拔力


Nw,k—浮力设计值=水的重度Rw ×水头高度H


Kw—抗浮稳定安全系数(详见下表)


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   由上述示意图及公式可知,建筑物结构自重、附加物自重、抗浮结构及构件抗力设计值总和数据越大,水浮力越小,抗浮稳定安全系数越高,反之就是风险越大。


对抗浮设计的概念有了基本了解后,就可以理解为什么地下室上浮问题大量在施工期间出现了。因为在施工期间,有很多本应该参与抗浮的荷载由于工序安排的原因未起抗浮作用,如顶板覆土未及时完成,若此时水浮力已经达到设计状态,而顶板覆土荷载未到位,就会导致水浮力大于抗浮荷载,出现地库上浮现象。


   2020年南昌某项目地库上浮破坏引起了社会广泛关注,20207月上旬南昌县连续多日暴雨导致水位持续上涨,但施工总承包单位在地下车库顶板后浇带已封闭且顶板覆土未回填的情况下,没有采取及时有效的应急措施,是导致该区域地下车库上浮的直接原因,浮力切断了40多根结构柱,令人触目惊心

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今年5月,杭州某小区地库上浮引起了业主维权,究其原因,还是因为施工单位在车库顶板覆土回填没有完成的时候,将该部位降水井提前进行封闭,雨季到来地下水位显著上升,造成地库抗浮措施不足,导致结构上浮破坏的情况发生。


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   看过案例,我们再来看地下室上浮造成的直接后果就是底板隆起开裂、梁柱节点破坏、墙柱剪切破坏等严重工程质量事故。

1、地下室拱起


类似事故的地下室结构普遍上浮在100~500mm之间,尤以200~400mm之间居多。


2、梁、板、柱、墙典型损伤


地下室由于受力不平衡导致上浮,上浮过程中地下室各区域所受的约束条件不一样,导致各区域上浮量存在差异,地下室结构在不平衡力、不均匀变形双重作用下发生了梁板柱的开裂或压碎现象。这是一个比较复杂的受力过程。如下图所示,地库两端受主楼约束,总体变形特征应该是中间大、两端小。


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3、抗拔桩的破坏

   地库上浮变形大,建筑原先设置的抗拔桩或抗浮锚杆极有可能桩身已经断裂、抗拔桩桩顶与底板的连接已经脱开。


最后简要介绍相应的处理措施 


一,采取开孔疏导方法进行“泄压”, 消除地下浮力对地下室底板的影响,并在地下室四周布置降水井降水。 整个排水降水的过程直到地下室顶板覆土完成后方可停止;


二,待地下室归为稳定后,依据相关加固标准,对受损的板、框架柱梁剪力墙等构件进行加固修复处理,破坏严重的构件需进行置换处理,避免后续加载对构件造成二次损伤;


三,在底板上均匀布置抗浮锚杆或抗拔桩,以增强地下室底板的局部抗浮能力;


四、增加底板厚度,或者底板回填配重。


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