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。
如图所示,建筑工程抗浮稳定性公式中:
G/Nw,k≥Kw
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)
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。
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。
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。
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。