地下室上浮成因及加固处理例析
（发稿时间：2011-06-21 阅读次数：5722）
吴建青
（义乌市建筑工程质量监督站 浙江·义乌 322000）
【摘 要】 地下室结构施工过程中，由于基坑中的积水不能及时排除，当水浮力超过结构自身抗浮能力时，就容易导致地下室上浮，结构受损。为此，本文将对地下结构的上浮情况进行分析和探讨。
【关键词】 上浮 排水 裂缝
1 工程概况
某公司厂房工程，框架结构。地下一层，地上八层。地下室①～15／(3／0A) ～F 轴为52.29×37.66m ，层高4.50m ；上部①～15／A ～F 轴为52.29×18.36m ，总高度为31.20m ；(3／0A) ～④轴进深19.30m 范围以地下室为主，上部局部门厅构架。该工程柱网尺寸：开间方向为7.60m 、进深方向约为6.00～7.60m 。采用柱下独立基础，持力层为泥质粉砂岩。基础构造形式：柱下1600mm ×1600mm ×l400mm ～1200mm ×1200mm ×600mm 基础承台；承台间采用地梁(截面尺寸400mm ×900mm ～400mm ×700mm) 连接；地梁间350mm 厚混凝土底板。地下室外墙厚为300mm ，框架柱截面尺寸为800mm ×
800mm ～600mm ×600mm ，框架梁为300mm ×800mm ～250mm ×700mm 。楼板厚度：地下室顶板为160mm 和250mm ，地上楼层为120mm 。地
下室混凝土为C30S6防水混凝土，地上为C25混凝土，地下室在⑦～⑧轴之间设800mm 宽后浇带。
设计人员对上部无建筑物的3～13／2／0A ～1／0A) 轴间共13个柱基中每个柱基设4根Φ32抗浮锚杆，每根锚杆设计抗拔力为240kN ，当时施工完成后由有资质的检测公司对于6根锚杆进行抗拔力检验，检测结论为合格。
2 施工情况及裂缝形成
地下室底板混凝土于2009年10月23日浇筑完成，地下室墙柱、顶板梁板混凝土于2009年11月8日浇筑完成，主体框架结构于2010年1月22日完成。2010年5月9日发现在①～(3／0A) 之间(也就是纯地下室部分) 的地下室上浮。该部位地下室结构和一、二层门厅结构梁柱节点处发现多处较宽裂缝，裂缝最宽达0.8mm(见图
1) 。据5月9日对该建筑物沉降观测发现(3／OA) 轴上浮达30～50mm 。10日对基坑进行抽水，水位从-0.45m 降到-5.00m ，地下室又基本回落至原来位置，梁、柱节。点的裂缝宽度又变小。
3 上浮原因分析
本工程地下室的基坑周围岩土均是中等风化泥质粉砂岩，透水性较差。由于地下室施工期间正值春夏交接季节，当地降雨量多。5月8日晚下暴雨，大量地表水流入基坑，原本基坑岩土透水性差，加上施工企业项目部未采取有效措施及时组织排水，导致雨水漫过A ～(3／OA) 轴地下室顶板。当雨水的浮力大于地下室结构自重和原
设计抗拔锚杆力时，就把(3／OA) ～A 轴部分地下室上抬，进而导致地下室和一、二层门厅的梁、柱节点发生开裂。
对地下室结构原设计抗浮力验算：
(1)地下水位为：-0.45～-5.00m ，浮力为45.5kN ／m 2；
(2)结构自重：底板厚0.35m ，顶板厚为0.25m ，0.60X25=15KN/m2。 地梁：0.40×0.35×52.69×2。
柱子：0.40×0.35×19.30×6。
外墙：0.30×4.50×(52.69+19.30)
以上结构自重压力为：160.21×25÷(52.69×19.30)=3.94kN／m 2。
(3)原设计抗浮锚杆：52X240÷(52.69×19.30)=13.00kN／m 2 原设计的结构自重压力和抗浮锚杆抗浮力之和为31.94kN ／m 2，小于暴雨时的地下浮力45.5kN ／m 2，所以发生地下室局部上浮现象。
4 结构抗浮及裂缝处理的设计与施工
根据工程现状，结合工程类似经验，决定在(3／OA) ～A 轴(上部无房屋) 地下室底板设置抗浮锚杆桩解决上浮问题；并对梁、柱节点出现的裂缝进行灌浆和碳纤维加固处理。
4.1抗浮锚杆设计
抗浮锚杆在1～15／(3／OA) ～A 按地梁两侧布置，共设置128根锚杆。其中100根为双杆联接，由锚杆弯钩搭接焊接连接，2l
根为单杆联接，锚杆弯钩下垫400×400×20mm 钢板，由弯钩与垫板焊接连接。锚杆采用1Φ32钢筋，锚固体为中Φ100mm ，嵌入中等风化岩大于3m ，锚孔灌注C30细石混凝土。单根锚杆抗拔承载力设计为240kN 。抗拔锚杆试验数量为6根。
4.2锚杆施工
锚杆工艺流程：施工准备账→锚杆、垫板制作→锚孔定位、编号→凿除底板面保护层混凝土→钻孔→清空→下杆→锚杆弯钩焊接→灌孔→质检
4.2.1锚杆、垫板制作
(1)根据锚杆锚固长度及设计构造要求，确定锚杆下料长度。锚杆锚固长度不小于3.0m 。弯钩紧压底板上层钢筋。下科长度为
4.5m 。
(2)垫板为400mm ×400mm ×20mm 钢板，中间开Φ35孔。
(3)清除钢筋表面的泥渣与铁锈。
4.2.2锚孔定位、编号
对锚杆进行编号，根据《抗浮锚杆布置平面图》由测量员在底板面定位弹线，桩位偏差
4.2.3成孔
在确定锚杆孔位后，用YXZ —70型液压锚杆钻机钻孔(边加钻杆边加套管) ，连续钻孔后，开孔直径为100mm 以上。该成孔采用跟管钻进，并且利用空压机产生的高压空气进行排渣。达到设计深度后，不得立即停钻，稳钻1～2min ，防止底端头达不到设计的锚
固直径以及后来的灌浆充分。
4.2.4清孔
终孔后利用高压空气清除孔内余渣，直到孔口返出之风，手感无尘屑为止，避免孔内沉渣存在，同时现场工程师及质检员进行孔深检测，锚孔偏斜度(不宜大于5‰) ，符合要求后进行下道工序施工。
4.2.5下杆
下锚杆杆体之前应对杆体进行全面检查，在确认无弯折、损伤、锈蚀等缺陷后，用钻机或其他方式缓慢放入孔内，使其居于孔中心位置。对于单联杆锚杆，灌浆后稍往上提，放人垫板后再下至原来位置。
4.2.6灌孔
在孔口放置小漏斗，将C30细石混凝土缓慢注入孔内，边灌注边轻轻震动杆体钢筋以振实细石混凝土。混凝土的灌注量不小于理论体积。
4.2.7锚杆联接
双杆联接为二根锚杆弯钩搭接单面焊接，焊缝长度为600mm ，单杆联接为锚杆弯钩与垫板贴焊双面焊接，焊缝长度为400mm 。
4.2.8锚杆抗拔试验
根据设计要求，对其中6根锚杆作抗拔试验。每根锚杆的竖向抗拔力均符合设计要求。
4.2.9抗浮应急措施
为保证地下室在补打锚杆期间不上浮，特采取以下几点措施：
(1)已挖出坑侧派专人负责进行24小时水位观测和抽排水。
(2)在此位置砖砌一集水井，作为永久设施，在土方回填后作为水位观测井和抽排水井。
4.3梁、柱裂缝碳纤维加固设计
根据类似工程经验、现场观察情况及结合国家相关的规范，针对本工程实际情况采用以下处理方案：
对出现的所有微细裂缝进行压力灌注胶修补裂缝处理；对重要承重柱进行碳纤维布环向围束加固处理；对其余出现裂缝的梁采取增加u 型箍和梁底贴碳纤维加固处理。
4.4灌浆与加固施工
4.4.1裂缝灌浆
基层处理→裂缝表面封闭、安设底座→封闭裂缝→灌浆→拆除底座，恢复基层原状。
(1)用钢丝网(刷) 或磨光机清除裂缝周围粉刷层，直至露出混凝土基层表面，用压缩空气将裂缝方向擦净基层。
(2)裂缝工作面清理干净后，沿裂缝走向每间隔300mm 设置一注浆底座，若裂缝走向复杂或分枝较多时，应适当调整底座间距。用结构胶粘贴安设底座，使其中心对准裂缝，并应轻旋底座使之接触密实。
(3)用环氧胶泥将裂缝封严封死，贯穿裂缝两面均要封闭，防止漏封。
(4)根据现场情况和当时气温进行养护至环氧胶泥固化。
(5)将注入器装上已调制好的灌注胶，并安装在底座上，刚开始时可加压一组弹力筋进行低压灌注。并观察胶水注入情况(随时准备补入胶水) ，在注浆后期裂缝内胶水接近饱和时加压两至三组弹力筋并保持压力使裂缝内胶水充分饱满。
(6)胶水在常温下养护72小时固化，然后清除注胶底座，并用环氧胶泥对安设底座的部分进行再次封闭。
4.4.2柱碳纤维布环向围束、U 型箍施工
粘贴区域混凝土表层处理→修补找平→涂底胶→粘贴碳纤维布→施工质量检验→表面防护。
(1)根据设计图要求在所需加固部位定位，划好粘贴部位线，然后对混凝土表面进行打磨处理，直至露出混凝土基层面。
(2)混凝土表面凹下部位应使用修补胶找平。
(3)用吹风机或吸尘器除尽混凝土表面的灰尘，丙酮擦拭处理去除油污。将底胶甲、乙组分按说明书要求混合均匀。使用滚刷或毛刷均匀的涂抹至粘贴面。调好的底胶要在规定的时间内完成。当指触干时(常温下3～5h) 方可下步施工。
(4)粘合剂甲、乙组分别按说明书要求混合均匀，使用刮板醮胶均匀的涂抹到混凝土粘贴面上及碳纤维布表面，涂刷量约600～800g ／m 2，将碳纤维布贴上，使用硬橡胶辊或塑料刮板反复碾压，赶出气泡，促使粘合剂渗透，底层胶充分渗透后刮涂上层胶，涂刷量约200g ／m 2，往复刮涂使粘合剂渗入到弹性纤维中去，常温下1～
2h 后，再使用硬橡胶或塑料刮板往复碾压消除可能出现的浮动或错动，最后一层碳纤维布表面应均匀涂刷一道面胶。
(5)表面防护，碳布粘贴完后，表面需均匀洒粘一层洁净的砂粒便于粉刷。
5 结束语
本工程地下室经加设锚杆处理后，根据每月的沉降变形观测结果，未再产生结构沉降不均匀的问题。
建筑物地下结构的设计，结构设计人员应多考虑结构自身的承载要求和地质勘察报告中场地地质及水文地质条件的具体情况，来决定基础的类型，但他们往往缺少对施工阶段本地区外界自然条件与施工因素的思考。现实生活中，因异常气候的暴雨排水措施不当、基坑积留过多的混凝土结构养护用水、基础底板下采用统砂做垫层(易使基坑成为连通器) 、地下室周围积水排水不及时等情况，均可导致未采用抗浮措施或板(筏) 式基础类型地下室施工过程中，产生上浮或沉降不均匀的工程质量问题的发生。施工人员可在上述基础类型地下室施工过程中应采取后浇带缓浇、暴雨期间基坑水往地下室内排放、基坑中合理设置排水点、地下室与基坑间预留孔洞、无上部建筑物的地下室上部应及时按设计要求覆土、基坑及时回填低渗透性的土层等措施，来预防和解决地下室的上浮问题。
（《建筑》，2011年第5期）
地下室上浮成因及加固处理例析
（发稿时间：2011-06-21 阅读次数：5722）
吴建青
（义乌市建筑工程质量监督站 浙江·义乌 322000）
【摘 要】 地下室结构施工过程中，由于基坑中的积水不能及时排除，当水浮力超过结构自身抗浮能力时，就容易导致地下室上浮，结构受损。为此，本文将对地下结构的上浮情况进行分析和探讨。
【关键词】 上浮 排水 裂缝
1 工程概况
某公司厂房工程，框架结构。地下一层，地上八层。地下室①～15／(3／0A) ～F 轴为52.29×37.66m ，层高4.50m ；上部①～15／A ～F 轴为52.29×18.36m ，总高度为31.20m ；(3／0A) ～④轴进深19.30m 范围以地下室为主，上部局部门厅构架。该工程柱网尺寸：开间方向为7.60m 、进深方向约为6.00～7.60m 。采用柱下独立基础，持力层为泥质粉砂岩。基础构造形式：柱下1600mm ×1600mm ×l400mm ～1200mm ×1200mm ×600mm 基础承台；承台间采用地梁(截面尺寸400mm ×900mm ～400mm ×700mm) 连接；地梁间350mm 厚混凝土底板。地下室外墙厚为300mm ，框架柱截面尺寸为800mm ×
800mm ～600mm ×600mm ，框架梁为300mm ×800mm ～250mm ×700mm 。楼板厚度：地下室顶板为160mm 和250mm ，地上楼层为120mm 。地
下室混凝土为C30S6防水混凝土，地上为C25混凝土，地下室在⑦～⑧轴之间设800mm 宽后浇带。
设计人员对上部无建筑物的3～13／2／0A ～1／0A) 轴间共13个柱基中每个柱基设4根Φ32抗浮锚杆，每根锚杆设计抗拔力为240kN ，当时施工完成后由有资质的检测公司对于6根锚杆进行抗拔力检验，检测结论为合格。
2 施工情况及裂缝形成
地下室底板混凝土于2009年10月23日浇筑完成，地下室墙柱、顶板梁板混凝土于2009年11月8日浇筑完成，主体框架结构于2010年1月22日完成。2010年5月9日发现在①～(3／0A) 之间(也就是纯地下室部分) 的地下室上浮。该部位地下室结构和一、二层门厅结构梁柱节点处发现多处较宽裂缝，裂缝最宽达0.8mm(见图
1) 。据5月9日对该建筑物沉降观测发现(3／OA) 轴上浮达30～50mm 。10日对基坑进行抽水，水位从-0.45m 降到-5.00m ，地下室又基本回落至原来位置，梁、柱节。点的裂缝宽度又变小。
3 上浮原因分析
本工程地下室的基坑周围岩土均是中等风化泥质粉砂岩，透水性较差。由于地下室施工期间正值春夏交接季节，当地降雨量多。5月8日晚下暴雨，大量地表水流入基坑，原本基坑岩土透水性差，加上施工企业项目部未采取有效措施及时组织排水，导致雨水漫过A ～(3／OA) 轴地下室顶板。当雨水的浮力大于地下室结构自重和原
设计抗拔锚杆力时，就把(3／OA) ～A 轴部分地下室上抬，进而导致地下室和一、二层门厅的梁、柱节点发生开裂。
对地下室结构原设计抗浮力验算：
(1)地下水位为：-0.45～-5.00m ，浮力为45.5kN ／m 2；
(2)结构自重：底板厚0.35m ，顶板厚为0.25m ，0.60X25=15KN/m2。 地梁：0.40×0.35×52.69×2。
柱子：0.40×0.35×19.30×6。
外墙：0.30×4.50×(52.69+19.30)
以上结构自重压力为：160.21×25÷(52.69×19.30)=3.94kN／m 2。
(3)原设计抗浮锚杆：52X240÷(52.69×19.30)=13.00kN／m 2 原设计的结构自重压力和抗浮锚杆抗浮力之和为31.94kN ／m 2，小于暴雨时的地下浮力45.5kN ／m 2，所以发生地下室局部上浮现象。
4 结构抗浮及裂缝处理的设计与施工
根据工程现状，结合工程类似经验，决定在(3／OA) ～A 轴(上部无房屋) 地下室底板设置抗浮锚杆桩解决上浮问题；并对梁、柱节点出现的裂缝进行灌浆和碳纤维加固处理。
4.1抗浮锚杆设计
抗浮锚杆在1～15／(3／OA) ～A 按地梁两侧布置，共设置128根锚杆。其中100根为双杆联接，由锚杆弯钩搭接焊接连接，2l
根为单杆联接，锚杆弯钩下垫400×400×20mm 钢板，由弯钩与垫板焊接连接。锚杆采用1Φ32钢筋，锚固体为中Φ100mm ，嵌入中等风化岩大于3m ，锚孔灌注C30细石混凝土。单根锚杆抗拔承载力设计为240kN 。抗拔锚杆试验数量为6根。
4.2锚杆施工
锚杆工艺流程：施工准备账→锚杆、垫板制作→锚孔定位、编号→凿除底板面保护层混凝土→钻孔→清空→下杆→锚杆弯钩焊接→灌孔→质检
4.2.1锚杆、垫板制作
(1)根据锚杆锚固长度及设计构造要求，确定锚杆下料长度。锚杆锚固长度不小于3.0m 。弯钩紧压底板上层钢筋。下科长度为
4.5m 。
(2)垫板为400mm ×400mm ×20mm 钢板，中间开Φ35孔。
(3)清除钢筋表面的泥渣与铁锈。
4.2.2锚孔定位、编号
对锚杆进行编号，根据《抗浮锚杆布置平面图》由测量员在底板面定位弹线，桩位偏差
4.2.3成孔
在确定锚杆孔位后，用YXZ —70型液压锚杆钻机钻孔(边加钻杆边加套管) ，连续钻孔后，开孔直径为100mm 以上。该成孔采用跟管钻进，并且利用空压机产生的高压空气进行排渣。达到设计深度后，不得立即停钻，稳钻1～2min ，防止底端头达不到设计的锚
固直径以及后来的灌浆充分。
4.2.4清孔
终孔后利用高压空气清除孔内余渣，直到孔口返出之风，手感无尘屑为止，避免孔内沉渣存在，同时现场工程师及质检员进行孔深检测，锚孔偏斜度(不宜大于5‰) ，符合要求后进行下道工序施工。
4.2.5下杆
下锚杆杆体之前应对杆体进行全面检查，在确认无弯折、损伤、锈蚀等缺陷后，用钻机或其他方式缓慢放入孔内，使其居于孔中心位置。对于单联杆锚杆，灌浆后稍往上提，放人垫板后再下至原来位置。
4.2.6灌孔
在孔口放置小漏斗，将C30细石混凝土缓慢注入孔内，边灌注边轻轻震动杆体钢筋以振实细石混凝土。混凝土的灌注量不小于理论体积。
4.2.7锚杆联接
双杆联接为二根锚杆弯钩搭接单面焊接，焊缝长度为600mm ，单杆联接为锚杆弯钩与垫板贴焊双面焊接，焊缝长度为400mm 。
4.2.8锚杆抗拔试验
根据设计要求，对其中6根锚杆作抗拔试验。每根锚杆的竖向抗拔力均符合设计要求。
4.2.9抗浮应急措施
为保证地下室在补打锚杆期间不上浮，特采取以下几点措施：
(1)已挖出坑侧派专人负责进行24小时水位观测和抽排水。
(2)在此位置砖砌一集水井，作为永久设施，在土方回填后作为水位观测井和抽排水井。
4.3梁、柱裂缝碳纤维加固设计
根据类似工程经验、现场观察情况及结合国家相关的规范，针对本工程实际情况采用以下处理方案：
对出现的所有微细裂缝进行压力灌注胶修补裂缝处理；对重要承重柱进行碳纤维布环向围束加固处理；对其余出现裂缝的梁采取增加u 型箍和梁底贴碳纤维加固处理。
4.4灌浆与加固施工
4.4.1裂缝灌浆
基层处理→裂缝表面封闭、安设底座→封闭裂缝→灌浆→拆除底座，恢复基层原状。
(1)用钢丝网(刷) 或磨光机清除裂缝周围粉刷层，直至露出混凝土基层表面，用压缩空气将裂缝方向擦净基层。
(2)裂缝工作面清理干净后，沿裂缝走向每间隔300mm 设置一注浆底座，若裂缝走向复杂或分枝较多时，应适当调整底座间距。用结构胶粘贴安设底座，使其中心对准裂缝，并应轻旋底座使之接触密实。
(3)用环氧胶泥将裂缝封严封死，贯穿裂缝两面均要封闭，防止漏封。
(4)根据现场情况和当时气温进行养护至环氧胶泥固化。
(5)将注入器装上已调制好的灌注胶，并安装在底座上，刚开始时可加压一组弹力筋进行低压灌注。并观察胶水注入情况(随时准备补入胶水) ，在注浆后期裂缝内胶水接近饱和时加压两至三组弹力筋并保持压力使裂缝内胶水充分饱满。
(6)胶水在常温下养护72小时固化，然后清除注胶底座，并用环氧胶泥对安设底座的部分进行再次封闭。
4.4.2柱碳纤维布环向围束、U 型箍施工
粘贴区域混凝土表层处理→修补找平→涂底胶→粘贴碳纤维布→施工质量检验→表面防护。
(1)根据设计图要求在所需加固部位定位，划好粘贴部位线，然后对混凝土表面进行打磨处理，直至露出混凝土基层面。
(2)混凝土表面凹下部位应使用修补胶找平。
(3)用吹风机或吸尘器除尽混凝土表面的灰尘，丙酮擦拭处理去除油污。将底胶甲、乙组分按说明书要求混合均匀。使用滚刷或毛刷均匀的涂抹至粘贴面。调好的底胶要在规定的时间内完成。当指触干时(常温下3～5h) 方可下步施工。
(4)粘合剂甲、乙组分别按说明书要求混合均匀，使用刮板醮胶均匀的涂抹到混凝土粘贴面上及碳纤维布表面，涂刷量约600～800g ／m 2，将碳纤维布贴上，使用硬橡胶辊或塑料刮板反复碾压，赶出气泡，促使粘合剂渗透，底层胶充分渗透后刮涂上层胶，涂刷量约200g ／m 2，往复刮涂使粘合剂渗入到弹性纤维中去，常温下1～
2h 后，再使用硬橡胶或塑料刮板往复碾压消除可能出现的浮动或错动，最后一层碳纤维布表面应均匀涂刷一道面胶。
(5)表面防护，碳布粘贴完后，表面需均匀洒粘一层洁净的砂粒便于粉刷。
5 结束语
本工程地下室经加设锚杆处理后，根据每月的沉降变形观测结果，未再产生结构沉降不均匀的问题。
建筑物地下结构的设计，结构设计人员应多考虑结构自身的承载要求和地质勘察报告中场地地质及水文地质条件的具体情况，来决定基础的类型，但他们往往缺少对施工阶段本地区外界自然条件与施工因素的思考。现实生活中，因异常气候的暴雨排水措施不当、基坑积留过多的混凝土结构养护用水、基础底板下采用统砂做垫层(易使基坑成为连通器) 、地下室周围积水排水不及时等情况，均可导致未采用抗浮措施或板(筏) 式基础类型地下室施工过程中，产生上浮或沉降不均匀的工程质量问题的发生。施工人员可在上述基础类型地下室施工过程中应采取后浇带缓浇、暴雨期间基坑水往地下室内排放、基坑中合理设置排水点、地下室与基坑间预留孔洞、无上部建筑物的地下室上部应及时按设计要求覆土、基坑及时回填低渗透性的土层等措施，来预防和解决地下室的上浮问题。
（《建筑》，2011年第5期）