建筑地下室抗浮及抗渗相关设计及施工研究

1、前言

以江苏太湖周边某项目为案例深度分析地下水位、短时间强降雨及施工工序在常规抗浮设计水位、结构设计中对地下室底板、墙体、顶板、梁、柱、地坪等结构造成的不同影响，通过实际工程经验探讨地下室出现上浮、开裂渗漏后的处理方案，为后续类似工程提供设计、施工及相关问题处理等方面的参考，通过在设计之初的取值及施工部署阶段的相关措施，尽可能在源头解决抗浮及抗渗相关的问题。

2、抗浮抗渗设计阶段

设计院在进行抗浮手动计算时，部分取值应酌情考虑现场实 际工序及最不利工况。以某项目为例，设计院考虑抗浮设计水位为室外地面标高以下500mm ，结构自重计算加入混凝土地坪重量，混凝土容重取值为 25kN/m³ 且顶板覆土重量以土方干容重 18kN/m³ 取值，地下二层（埋深 9.25m ）底板厚度设计为 500mm ，钢筋采用双层双向 ϕ12@150 ，最大跨径 7.8m^*7.8m ，跨中无抗拔桩或抗拔锚杆。

工程实际工况及生产工序中，可能遭遇强降雨导致实际地下水位位于地表以上，地坪混凝土为装饰阶段工序施工时间较晚，土方回填完成后，地坪混凝土几乎未施工，抗浮计算不可考虑相关重量，在进行抗浮计算时混凝土容重应按照实际配筋取值，顶板覆土则需按照浮容重计算，结构设计在考虑极端天气及实际工况的情况下建模计算未能通过，需增大钢筋直径并减小底板跨径，可在底板跨中位置增加抗拔桩或抗拔锚杆直接锚固于底板结构中，钢筋尺寸调整至 φ16@150 以上规格，调整后相关抗浮设计方能匹配工程实际施工中及完工后的工况。

3、施工部署阶段

施工单位在进行施工部署时，尽量将顶板及肥槽回填安排在枯水期。施工单位可根据地下水位情况安排降水井抽水频次，但降水井在顶板覆土完成前不得回填掩埋以应对突发极端天气。地下室后浇带施工时间尽量与回填时间重合，不可提前封闭后浇带，确保不同区域结构充分沉降，降低开裂渗漏风险，如地坪以下未设置疏水板或其他排水措施，建议在后浇带位置单独设置疏水板将可能从后浇带渗漏的少量地下水排至集水井。

4、事故处理阶段

某项目在一次突发的强降雨后，地下室出现大面积上浮，造成底板及地坪开裂渗漏，局部地坪出现错台现象， 70% 加气块砌体墙出现45°斜向通长裂缝，外墙及顶板出现多处裂缝渗漏，立柱柱脚混凝土保护层开裂脱落，梁柱节点保护层出现裂缝等现象，根据此次上浮事件通过以下措施完成了抗浮及抗渗的检测、鉴定及处理，工程如期按时交付。

1、根据地下室顶板的沉降观测点数据及引至地下室的高程控制点，每日对地下室进行两次全覆盖高程测量，实时对地下室上浮情况进行观测。

2、通过地质雷达对底板以下是否存在夹水层进行超声波探测，汇总夹水层分布区域形成分布图纸。

3、于抗拔桩正上方位置进行取芯检测，对取出的芯样进行分析，并通过针孔摄像头深入钻孔内进行观测取证，分析抗拔桩与承台之间是否存在裂缝，判断抗拔桩是否脱离失效。

4、对立柱、梁柱节点、外墙及顶板开裂部位进行裂缝鉴定，判断立柱核心区及梁柱节点是否存在贯穿裂缝，外墙及顶板裂缝具体数据及分布，如立柱及梁柱节点核心区受损则需尽快进行结构补强，防止扩大结构受损范围，建议采用体外粘钢加固快速高效，外墙及顶板裂缝渗漏集中部位除了采用常规的聚氨酯封堵，可穿透结构墙板于迎水面采用高性能水泥基灌浆料进行灌浆固化处理。

5、如上浮及渗漏发展较为迅速，需采用紧急泄压的方式及时降低结构周边水压力，可在底板或集水井侧壁钻取泄压孔，并及时抽排积水，如泄压孔排出的水流较为浑浊则需增加过滤装置防止结构周边水土流失造成进一步沉降，待水位下降稳定后可对泄压孔进行完全封堵或设置压力表及阀门以备紧急泄压使用。

6、根据地质雷达及钻芯取样鉴定结果，判断底板以下是否存在夹水层及抗拔桩是否失效，因取样及扫描无法覆盖全部范围，因此如存在夹层或失效情况，则此区域抗拔补强按照抗拔桩全部失效进行计算及设计。

7、对底板夹水层区域，采用高性能水泥基灌浆钻孔穿透底板进行灌浆处理，以将底板以下夹水层水体排出并将泥浆固化，防止水压下降后地下室再次出现大幅度沉降，灌浆孔建议采用梅花形布置孔径不大于3cm，布置间距不大于 1.5m ，采用跳孔法施工，一次灌浆全部施工完成后，再返回补灌中间位置，确保灌浆固化效果。

8、结构补强前首先对已经开裂的地坪区域进行整体破除清理，抗浮锚杆按照摩擦桩进行计算并假定加固区域所有抗拔桩均失效为前提进行设计，确定所需抗拔桩数量后，再对锚杆体的抗裂进行计算，以确定同一锚杆孔预应力钢筋的数量及规格。预应力施加以锚杆抵消 80% 底板水压力为设计值，每根预应力钢筋施加相同预应力，在大面积施工前锚杆需做破坏性抗拔实验确保锚杆抗拔力达到设计要求。

9、为加强底板整体刚度，防止跨中再次出现上浮渗漏问题，锚杆之间采用槽钢进行连接，预应力钢筋锚固在槽钢腹板上，腹板与结构底板接触面采用粘钢胶补强，因槽钢及预应力钢筋布置在地坪层中，部分区域地坪厚度较薄易造成开裂，建议地坪钢筋采用与底板一致的双向主筋，并与底板植筋连接，将地坪作为底板结构进行施工，同时将地坪混凝土提高标号以增加强度。

10、抗浮加强处理范围较大时，锚杆数量较多，锚杆孔渗漏风险大，地坪浇筑前需在底板满铺疏水板，墙边如原设计无排水沟需增加排水沟将水引至集水井位置集中抽排，排水沟跨行车道区域采用镀锌槽钢反扣设置盲沟进行排水，确保地下室形成完整的排水系统。

5、总结

地下室抗浮及抗渗从设计之初就需根据不同区域相关类似工程充分考虑到部分极端气候的影响，不可生搬硬套规范及相关图集的最低标准或忽略实际施工工序只考虑最理想状态，地下工程需尽量提高计算安全系数，以免后期事故处理产生更高费用。

施工过程中降水作为防止上浮的最重要措施切不可为节省费用而停止，部分基坑回填前处于干燥状态，但肥槽及顶板一旦回填地下水即可作用在结构板面，如顶板荷载未完全加载完成，则有很大风险造成上浮，同时后浇带封闭时间尽量延后并做好后浇带位置的排水措施。

地下室出现上浮及渗漏事故后切不可坐等处理方案，需快速反映并及时采取紧急措施，减小结构受损程度。正式处理方案需根据现场检测及鉴定结果作为依据，上浮后需对底板脱空夹水的区域进行注浆固化防止底板再次上浮，如需进行抗浮加强，采用预应力锚杆为最切实有效的方案，锚杆施工后不可过于理想化锚杆孔及底板渗漏封堵情况，应“以疏为主，疏堵结合”为原则在地坪以下设置永久系统性排水措施。