地下室结构抗浮分析与问题处理

地下室结构抗浮分析与问题处理

叶小斌

中国五冶集团有限公司 四川省 成都市 610000

摘要：地下室抗浮是建筑工程关键，关系着建筑物结构安全与正常功能使用，过度优化不可避免会一系列设计与施工质量问题。本文以实际项目为依托，针对项目前期勘察与设计关于抗浮水位取值与地下室结构设计中存在的问题进行详细分析，并针对过度设计优化导致的工程质量问题进行分析并采取行之有效的措施予以处理，并据此提供保障性建议从设计源头及现场施工方面规避类似问题，确保工程质量安全可靠。

引言：

某房地产项目，地下室建筑面积约40000m2，其中2/3部分为两层地下室建筑，1/3部分为单层地下室建筑，项目竣工后地下室出现较多渗漏，主要集中在主楼与地库筏板交接处、地下室柱根处，为彻底根治隐患，从勘察与设计源头开始分析问题，找出问题根源，采取行之有效措施予以治理并从勘察、设计、施工等方面提出行之有效措施，规避类似问题发生，有利提升建筑工程质量。

工程项目概况

本项目地势南低北高，北侧主楼正负零绝对高程78.450，南侧主楼正负零高程78.150，室外地坪标高78.000，设计抗浮水位标高73.350。项目地下室顶板覆土1.2m，选取有代表性区域进行分析，地下负一层结构层高4.95m，地下负二层结构层高3.50m。地下车库采用400mm厚筏板基础，柱下满足抗冲切要求设下柱墩，负二层地库结构底板标高67.950，按照设计抗浮水位标高73.350计算，水头高度5.4m，负一层地库结构底板标高71.450，水头高度1.90m。负一层与负二层地库筏板设计均采用400mm厚筏板，筏板上下双层双向配筋12@180，配筋率0.157%，局部未见附加钢筋。

项目在施工期间采取降水措施，主体施工完成后地下室不同地方出现较大范围渗漏，经现场勘察分析，渗漏点主要出现在负二层地下室，主要集中在地下室柱根部、筏板变厚度处，其余地方未见明显渗漏。

抗浮水位取值

抗浮水位是地下室建筑物设计关键参数，关系着地下建筑的结构安全与功能使用。根据《建筑工程抗浮技术标准》，抗浮设防水位为施工期和使用期内满足抗浮设防标准时可能遭遇的地下水最高水位，施工期与使用期可采用相同的抗浮设防水位; 拟采取地下水控制措施的工程可采用不同的抗浮设防水位；当场地及其周边或场地竖向设计的分区标高差异较大时，宜按划分抗浮设防分区采用不同的抗浮设防水位。确定抗浮水位需要考虑周边环境，设计使用期限内地下水位变动等多重条件影响，取设计使用年限相同时限的场地历史最高水位等多种组合包络值，不应采用未经分析论证的勘察期间实测的地下水水位；当对拟采用的抗浮设防水位有异议时，宜通过专项论证进行确定。抗浮工程设计等级不同，其抗浮稳定安全系数不同，抗浮不稳定时，应根据影响稳定状态的因素采取相应的抗浮措施。

本项目设2层地下室，局部1层，。勘察钻探揭露基坑开挖深度内素填土①层中有上层滞水发育，本次勘察时值冬季，降水较少，该层水动态不稳定，且连通性较差，受季节性影响比较明显，变化幅度大，分布不均匀。上层滞水地下水位绝对高程约72.50-73.50米，水位及含水量受降雨影响而变化，水位变化幅度2.0-3.0m，地勘报告建议设计按绝对标高73.5进行抗浮设防。

抗浮问题分析

抗浮水位分析：项目勘察期间处于枯水期，最大揭露水位73.5m，勘察提供抗浮水位73.5m，实际设计抗浮水位73.350。根据《建筑工程抗浮技术标准》，抗浮水位需要考虑建筑设计使用年限等多种情况下的最不利包络值，本项目直接取枯水期勘察水位，明显偏低，也缺乏相应的抗浮水位专项论证，为后续地下室渗漏埋下隐患。

针对本项目地下室选取典型地下室典型柱跨单元进行分析，取地下室标准跨8X8米模拟地下室，柱截面尺寸为500X700，负一层为200厚的无梁楼盖，恒载2KN/m2,，活载4KN/m2；顶板为空心楼盖，恒载31KN/m2，活载5KN/m2；地下室筏板厚度400，下柱墩3000X3000X900，因地勘报告未提供基床系数，基床系数采用50000和20000分别计算，配筋结果差异不大，水头高度4.25米，混凝土等级均为C35，经对比分析情况如下:

1)筏板配筋计算复核分析：筏板区域跨中顶部有计算配筋12cm2/m，且为水浮力控制工况，施工图中未见附加钢筋，通长钢筋配筋值仅为6.28cm2/m；柱墩位置底部计算值高达49.5cm2/m（基本组合控制），实际施工图配筋仅为22cm2/m，配筋不满足计算要求。

2)地下室整体抗浮分析：选取典型代表单元，一层结构梁板折算为300mm，容重r=25kN/m3；负一层结构梁板折算为250mm，容重r=25kN/m3；覆土容重r=16kN/m3；水容重r=10kN/m3；筏板和柱墩以外设置400mm厚抗浮板，板折算厚度为550mm。地下室顶板板面标高76.8m，底板板面标高68.35m，覆土1200mm，

纯地下室部分水头约73.5-68.35+0.4=5.55 m，水浮力55.5kN/㎡

地下室自重：

G1:底板550mm(折算厚度)       0.55x25=13.75kN/m2

G2:负一层250mm0.25x25=6.25kN/m2

G3:顶板300mm                0.3x25=7.5kN/m2

G4:覆土1200mm               1.20x16=19.2kN/m2

G1+G2+G3+G4 =13.75+6.25+7.5+19.2=46.7kN/㎡

46.7/55.5=0.84<1.05

故：浮力>自重，抗浮不满足。

3）主楼与地下室交界处，由于主楼与地下室荷载差异悬殊，针对该处主楼沉降进行观察分析，最大沉降差15mm，该沉降差也有可能导致地下室不均匀沉降出现拉裂从而引起地下室渗水。

现场问题处理

根据上述分析由于地下室部分区域配筋有较大不足，专门依靠治堵无法从根源上解决地下室渗水问题，本项目结合实际情况采取“疏”“堵”结合措施。

防水治“堵”，根据现场情况，针对漏水点进行逐一检查，然后采取打钉注浆措施进行封堵。

防水治“疏”，根据现场情况，采取集水井钻孔降低水头措施，目标是利用地下水的静止水压力主动降低地下室抗浮水位，从而释放部分（或全部）地下室水浮力，主动“疏”通从根源上解决问题。

结论及建议

1. 地质勘察方面：综合考虑场地周边地质水文及水位季节性变化影响并考虑设计使用年限内可能出现的历史最大水位或者结合往期历史最高水位等多因素综合确定。
2. 设计角度考虑：根据以往经验并认真分析项目周边场地情况及地势变化选取合理的抗浮水位，针对大地块地势变化较大情况可以分区域设置合理抗浮水位。对于地下水丰富地区，筏板变厚度处或者筏板与抗水板连接处可采取放坡连接做法，避免采用直角连接。
3. 施工角度考虑：加强重点部位工程质量控制措施，对于筏板变厚度处及柱墩与筏板连接处尽量避免在接茬处形成施工缝，降低。