浅谈雨季地下室抗浮施工及技术处理措施

摘要：古往今来，人类喜欢沿着河流周边聚集而居，逐步形成了我们现代的城市；随着城市建设的快速发展，地下空间的开发利用越来越多，由此产生了地下水对地下空间利用带来的一些难题。城市建设中地下室的抗浮设计以及施工期间的抗浮方案的经济性、可靠性也越来越重要。

关键词：抗浮；水盆效应；肥槽；锚杆

一、引言

随着社会的发展和人民生活水平的不断提高，人类对土地的需求在不断变大，地下空间正在被不断的充分利用，因而产生了大量的带地下室的建筑物。带地下室建筑物在施工期间的水盆效应带来的事故案例时有发生，施工企业也越来越重视施工期间雨季地下室肥槽带来的水盆效应。目前，针对地下室抗浮问题的解决方案无非“抗”、“放”以及“抗放结合”三种方案；所谓“抗”是指通过增加结构自重或增设抗浮锚固等措施以抵抗水的浮力；所谓“放”是通过泄水减压以达到减小水的浮力；所谓“抗放结合”是通过以上“抗”、“放”两种方案同时考虑的一种平衡手段。

二、项目概况

某两层地下室临街建设项目呈长条状，临街建筑物长度约为350m；由于临街规划道路为约1%的纵坡，设计考虑一层商业略高于室外道路，故4栋主体的地下室底板和正负零标高均呈台阶状；其中1号楼和2号楼处于项目最低端。该项目与临街道路（含道路下的箱涵）项目为同一家建设单位，但勘察单位、设计单位、施工单位、监理单位均不相同；道路工程先于该项目半年开工建设，该项目进场时道路施工单位已完成道路下的箱涵施工；道路项目的箱涵斜跨一条回填超过30年的古河道。该项目勘察报告简况如下：地下室底板以下为卵石层厚度0～1.0m，强风化砂岩层厚度2.0～3.3m，强风化砂岩层以下为大于10m厚中风化砂岩层；勘察期间为枯水期，水位为471.50m，勘察提供的抗浮设计水位为473.85m。该项目勘察报告简况如下：1号楼和2号楼主楼均推荐采用筏板基础，以岩石作为基础持力层；1号楼和2号楼的扩大地下室推荐采用独立基础，以岩石作为基础持力层，局部超深处采用垫层混凝土填至基底标高；扩大地下室抗浮底板厚度为450mm，板面标高为470.45m；2号楼扩大地下室抗浮底板厚度为450mm，板面标高为470.75m。该项目基坑支护方案为支护桩，道路侧支护桩顶标高大致同箱涵底标高，以上采用放坡开挖处理。

三、事故及原因分析

施工准备阶段，施工单位编制了专项施工方案和应急预案，应急预案包括雨季基坑大量积水的应急处理措施。施工期间，施工单位严格基坑支护方案进行基坑支护施工。进场施工的次年7月，该项目主体已完成施工，地下室后浇带已封闭，拟进行项目地下室外墙防水施工期间；某晚忽降暴雨，第二天早上项目管理人员发现基坑大量进水，肥槽水深最高约为4m，1号楼和2号楼之间的扩大地下室顶板隆起，目测最大变形约20cm；扩大地下室的部分抗水板、框架柱、地下室外墙、现浇板出现了裂缝。施工单位项目部立即启动了应急预案，经现场研判后采取了将地下室肥槽水向地下室室内回灌的措施，使地下室外墙的内外侧水位相同以减小浮力。随着地下室内水位的逐渐上升，隆起的扩大地下室逐渐开始下沉恢复，当室内外水深相同时，变形恢复到上浮前正常状态且保持稳定，开始逐渐抽出地下室内外的积水，抽水时尽量保证内侧水位约高于外侧水位。

地下室浮起事故的原因分析：1.相邻道路下部的箱涵施工阻断了古河道的渗流通道，暴雨期间雨水下渗后，大量水由古河道挖断的缺口涌出，是本次事故的主要原因；2.相邻两个项目的勘察、设计、施工、监理均由不同单位实施，未对相邻建设项目的影响进行调查分析；3.基抗支护设计单位只考虑道路侧地表水在道路侧已有截水沟，未考虑支护桩桩顶标高以上土体渗水对基抗的影响，在道路侧支护桩桩顶台阶处未设计截水沟；4.施工单位虽已编制雨季基抗积水的应急预案，但在特殊天气情况未安排人员及时巡查发现基坑大量积水的问题；5.作为两个建设项目的共同建设单位，未对相邻两个项目的建设基本情况提供资料；6.在施工期间，因未出现明显的地下水，建设单位擅自在会议中要求取消基坑底的排水措施，施工单位的异议未能引起建设单位的重视。

四、事故处理

本项目地下室浮起事故的处理方案经各参建单位的共同讨论确定。勘察单位重新核定本项目抗浮水位为477.50m，比原勘察报告抗浮水位提高3.65m。设计单位提出抗浮设计加固方案为：在原底板上钻孔增加抗浮锚杆，在原地下室底板上增加一层180mm厚的抗浮底板。设计单位提出的主体结构梁、板、柱等裂缝处理方案为：鉴于裂缝部位钢筋经检测均未出现屈服，对裂缝较小处采取改性环氧树脂裂缝修补胶注射法，对裂缝较多、较大等严重部位采取支撑后凿除重新浇筑。

地下室抗浮设计方案做法：考虑地下室层高的影响，采用MGJ-70锚杆钻机，以高压风驱动偏心潜孔锤钻进成孔至设计深度，终孔后在孔中置入钢筋作为抗拉杆件，然后在孔内填入细石并压浆固结，形成抗浮锚杆，杆身水泥砂浆与土层间的摩阻力抵抗水对建筑物产生的浮力。

抗浮施工工艺流程：降水至基底下0.5m？人工剔除原细石砼地坪兼找坡层？测量放孔（将底板面层钢筋扫描出来，确定钻孔位置）？成孔？清孔提钻？置入锚杆及灌浆管？拔管？钢筋弯曲？填入砾石？压力注浆？锚杆检测？锚杆验收？锚孔封闭？裂缝处理及防水施工？附加防水板施工？恢复室内地坪。

抗浮施工过程及技术要求如下：1.测量放孔：由施工单位放出地下室轴线，按照设计单位出具的《地下室抗浮锚杆平面布置图》测放锚杆位置。2.成孔：先将底板面层钢筋扫描出来后确定钻孔位置，为避免伤及原有底板面筋，先采取人工打凿方式让面层钢筋露出，再用水磨钻将底板钻穿，后用MGJ-70锚杆钻机跟管钻进。成孔时孔位准确，钻孔垂直，孔深符合设计要求。3.清孔提钻：成孔完毕后以中压风清孔提钻。4.置入锚杆及灌浆管：置入钢筋及灌浆管，要求下入设计深度，误差不超过50mm。灌浆管采用Φ20的PE管（其底部0.5m钻凿泄浆孔）。5.拔管：拔管时应保证锚杆不随管拔出，并随时复核钢筋上余长度。6.钢筋弯曲：套管拔出后，将钢筋提出孔口15～20cm，用弯曲机将钢筋提前弯曲，后采用锤击方式将钢筋锤击至设计深度。此项工作主要考虑到后期附加防水板施工时锚筋弯曲直锚段高度较低而造成的施工不便。7.填入砾石：下钢筋后即填入砾石，砾石规格为0.5～2cm。8.压力灌浆：灌浆分为两次，填砾后即可进行初次压力灌浆，灌浆材料采用水泥浆，水灰比为0.5：1，灌浆压力2.0MPa。灌浆材料采用P.O42.5R水泥，须掺入适量膨胀剂和速凝剂，其用量根据现场情况确定。孔口溢浆时可停止注浆，浆体硬化后不能充满锚固体时，应进行二次补浆，主要是保证锚杆上部结构浆体饱满、密实。9.其他：在门洞及集水坑部位的锚杆应保证距门洞及集水坑至少1.4m，确保附加防水板施工时便于找坡。10.锚孔封闭施工：锚杆注浆完成后需封闭锚孔。具体做法如下：将原抗水板底板顶部以下250厚的锚杆钻孔内注浆体破碎渣清除？将孔洞凿毛并用清水洗净吸干？无溢水处锚杆孔内涂一层1mm的水泥基渗透结晶性防水涂料。有溢水情况则采用快速堵漏灵进行止水封闭，待其凝固封闭密实牢靠后，然后采用发泡堵水液（聚氨酯）压力注射法进行注浆止水。11.抗浮锚杆补强施工过程中，应通过室外地下水监测孔密切关注地下水变化情况，以及注意地下水对抗浮锚杆施工的影响；必要时在地下室内侧设置降水井，通过集水坑排出，以便保证抗浮锚杆施工质量。同时正式施工前选择最不利地层进行了基本试验，以确定单根锚杆的抗拔力极限值，并根据试验结果调整设计参数和锚杆长度。

项目抗浮和主体修复施工后，经各方验收合格；在竣工验收后连续五年的观察中也未出现质量问题。

五、结束语

综上所述，事故案例的教训是惨痛的。近年的多起施工期间建筑物水盆效应抗浮事故告诉我们，要避免类似事故，除各参建单位人员必须具备专业知识外，还要求我们结合工程实际考虑极端情况。建设项目各参建单位应对场地及周边环境进行细致的调查，形成科学的评价，方可为建设项目方案提供可靠依据。施工单位应重视雨季施工期间的水盆效应，严格按照深基坑施工方案采取降排水措施，确保在极端情况下基坑集水井中的液位浮珠开关潜污泵有效；同时在雨季特殊天气时应加强巡查和应急处置能力。只有严格按照科学、严谨的图纸和施工方案施工，方可避免类似事故。