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【施工技术】雨季地下室柱子断了十几根！都是浮力惹的祸？

AI土木通

2020-06-18

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主体一万平米，五层已经在封顶了，地下室中庭断了十几根柱子，地面开裂，还好没塌，大楼主体也没事，具体原因还不能确定，专家组过来检测不是质量问题，材料是没问题的，都扭成这样了，钢筋还没断，初步判断是前几天一直下大雨，地下室积水很深泡了好久，天刚晴了，晚上又打混凝土，几十吨的泵车压在上面，加上震动导致的，或者是设计院的设计有问题，这个区域三百平米左右的地面发生了点位移！

那么到底是什么原因导致柱子大面积被剪断

一个小小的抗浮居然有这么大的威力，先看几个实例，再思考思考抗浮到底有多厉害。

案例一

贵州岩溶地区某建筑物位于斜坡地带，建筑物长93m，宽36m，地上3层，地下l层(-4.8m架空停车场)，局部地下室，地下室长38．8m，宽36m，独立柱基础，单柱最大荷重3800kN，地基持力层为中风化泥质白云岩，Ⅱ类建筑场地。后设计改地下室为地下设备试验室，设计地坪标高1112.000m，地下室底板标高为1107．200m，框架结构。该工程于2009年12月完成岩土工程勘察，2011年3月开始基础施工和基坑开挖，在2011年6月4～8连续强降雨，大量的地表水漫流灌入地下室场地内，基坑大量积水，造成地下室底板上浮，导致局部结构梁拉裂，11轴交G轴上浮高达68mm，16~17轴交G轴上浮高达48mm，15～16交B～C轴因为电梯井未上浮(见图1)。此时该工程才完成地基基础施工和地下室顶板(1层楼面)施工，基坑还未回填。

(1)地形地貌情况：建设单位在场地周边进行土石方平场，在建筑物场地东侧堆填高出地坪标高约1.0m的填土层并且封闭，该填土主要由粘土组成，未经压实处理，富水性较好。在南方强降雨季节，大量的地表水人渗在基坑周围形成泡水带，改变了地下水的埋藏条件，并改变了地表水、地下水的补、径、排条件，在雨季，地下水位上升。(2)设计情况：设计期间因把架空停车场改为地下设备试验室，并未注意因地面标高变化及环境地貌改变后对原勘察报告抗浮水位的修正，盲目参照勘察单位的抗浮水位以及建议“可不考虑地下室的抗浮作用”未对地下室作抗浮设计及防渗设计，并且未在施工图上注明施工期的防、排水措施。(3)施工期情况：施工期忽视降、排水对地下室破坏的重要性，施工期间未严格按施工组织设计采取降、排水措施并且在抗浮结构未达到设计预定目标时就停止了降水，再者，明知建筑物未考虑抗浮和防渗措施，地下室完工后不按要求及时回填，并在雨季施工期间不及时采取降排水措施，基坑大量积水，导致地下室上浮破坏。

案例二

“梦幻园”商住小区，位于海口市秀英港东南，现已建成22层和18层两幢商住楼主体工程。在两幢主楼中间有一栋四层裙楼，该楼地上四层，地下室两层，占地面积约3000m"。基础采用梁板式筏型基础，埋置于粘土隔水层之上。该裙楼基础于1994年8月13日施工到士0.000时，因建筑单位缓建，上部建筑未能继续施工，并同时停止基坑降水；又因未及时回填或采取箱体灌水等措施以保证自重大于上浮力，于是在1994年10月13日，因连续下大雨地下水位升高而导致基础上浮。上浮量最大处达70cm。事故发生后，经详细检查，基础底板80cm厚的钢筋混凝土末被破坏，但剪力墙发生扭裂现象。后采用井点降水处理，上浮的基础降底了40cm，尚余30cm不能核复归位。从1994年10月至1996年9月近两年的时间里，业主、设计和施工单位，虽然作了一定程度的基础补强工作，但是上部建筑仍然未能施工，致使这个剪力墙与梁板筏基础构成的箱体结构长期空着。当1996年9月20日大暴雨袭击时海水位骤然，高出海岸边地下水位，局部低洼地带产生海水倒港溜现象，使该基础的排水系统失效而造成基础第二次整体上浮，现己高出士O.000达4.5m成为人们所见到的早地“水泥船”。

案例三

地下一层之结构物，地下室底板位于地表下4．2m，开挖采用钢轨桩挡土，地下水位约于地表下lm左右。花莲地区大部份为卵碌石层，本工程亦不例外。上浮发生时地下室结构主体己完成，且钢轨桩己拔除，在施作地面一楼结构体时工地停止抽水，随即造成地下室结构体上浮，其最大上浮量约为15cm。事故发生后，采用加裁及减压的措施同时进行处理，除在地下室灌水以增加重量外，还在基地外围进行抽水。采取以上之处理措施后，地下室之最大上浮量降至9cm左右。残余的9cm上浮量以调整后续建筑之方式收尾，并未再作其他之处理。本案发生原因主要是因为过早停止抽水所引起，此时结构体重量仍低于水浮力。以致造成微量上浮。

高层结构的周围一般有较低的裙房或地库，当两者作为一个整体验算时，高层部分的结构荷载大，整体抗浮一般没有问题，而较低的裙房或地库结构荷载小，却可能出现局部抗浮不足的问题。因此，裙房或地库抗浮设计必须进行整体抗浮和分区、分块的局部抗浮验算。地下室结构在整体上浮力的作用下，其受力可能发生很大的变化，可能跨度变大，有时甚至成为悬臂结构，因此，局部抗浮不能忽略。

有些设计师只计算上部结构总自重标准值大于总的水浮力设计值，就认为抗浮设计满足要求，未分析其上部自重荷载的分布和抗浮力的传递途径，造成局部范围因抗浮压力或拉力小于水浮力，导致底板隆起，甚至造成地下室及上部结构构件大面积破坏。还要注意，有些设计人员和施工人员对地表水作用认识不足，当地下室地基为不透水的岩层且支护严密的基坑，认为不存在水浮力，造成施工期间或使用期间地下室上浮破坏的盲点。

此类基坑一旦暴雨来临，地面的地表水可能流入基坑，低洼场区或城区地下下水管道复杂的地段，极易形成“脚盆”效应，基坑成为“大脚盆”，地下室就是“小脚盆”。有些设计人员和施工人员对“脚盆”效应认识不足，设计图纸对施工时抗浮措施的要求只字不提，施工人员在施工过程中不关注降水或在抗浮结构未达到设计预定目标时就停止降水，该类地下室上浮事件在南方地区时有发生。