地下室上浮后的检测鉴定

1 2010年10月17日黄山 地下室上浮后的检测鉴定与加固处理 汇报人 郭杨教授级高工 合肥市重点工程建设管理局技术开发项目 编号 2010CGAZ0181 2 27 4 前言 1 2 3 5 汇报提纲 6 工程概况及事故情况 地下停车库局部上浮事故调查与检测 地下停车库上浮原因分析与结构鉴定 结论及建议 地下停车库的加固处理 3 27 1前言 随着城市建设的快速发展 地下空间的开发成为城市发展的必然趋势 地下建筑的抗浮问题也日益突出 抗浮设计水位的确定及合理选择抗浮措施直接影响到地下工程的安全性和经济性 工程实践中 经常发生因抗浮措施不当引起地下室上浮的事故 我们结合工程实例 对地下室上浮的原因进行分析 并对地下室上浮后的结构损伤鉴定与加固处理方法进行探讨 4 27 2工程概况及事故情况 合肥市某新建小区地下停车库为地下二层框架结构 建筑面积约15300m2 地库基础采用梁板筏基 工程于2007年10月22日开工 2008年4月20日主体结构封顶 2008年8月27日后浇带浇筑完毕后发现地下停车库局部上浮 部分梁 柱及现浇板产生贯通裂缝 地下停车库局部平面布置及板裂缝分布示意图见图1 5 27 2工程概况及事故情况 图1车库顶板结构局部平面布置及板裂缝分布示意图 6 27 2工程概况及事故情况 该工程建设场地土层自上而下依次为 1层杂填土 透水性强 层厚0 40m 3 00m 2层含淤泥质杂填土 透水性一般 层厚0 50m 3 20m 层粉质粘土 透水性一般 层厚0 00m 3 20m 层粘土 透水性一般 层厚0 50m 4 20m 层粘土 透水性一般 层厚24 00m 27 00m 地下停车库底板位于 层粘土 地下停车库深度范围内无地下水 上层滞水主要分布在 1层杂填土 2层含淤泥质杂填土及 层粉质粘土中 水量与大气降水 地表水联系密切 场地内无统一地下水位 勘探期间测得钻孔内静止水位埋深0 7m 2 0m 静止水面标高为25 34m 27 48m 水位变化幅度约为25 0m 27 8m 7 27 该工程地下停车库顶板顶面高程为26 75m 顶板浇筑完成后60天开始后浇带浇筑 并同时开始底板周围密闭混凝土带浇筑及回填土施工 设计要求在底板周围采取密闭措施 宽 高不少于1 2m 回填土每层厚度不超过300mm 分层夯实 压实系数不少于0 93 实际施工时底板密闭混凝土带改为三角形 宽度为墙板以外1000mm 高度为底板面以上600mm 2工程概况及事故情况 8 27 3地下停车库局部上浮事故调查与检测 1 地下停车库梁 柱及顶板裂缝形式及分布 板裂缝现场检测发现 地下停车库顶板裂缝形式均为直裂缝及斜裂缝 其中直裂缝分布在板四周 J轴附近此类裂缝较多 斜裂缝主要分布在板中部 裂缝分布示意图见图1 裂缝均贯通板截面 明显有渗水痕迹 选取裂缝数量较多 宽度较大的负一层顶 10 1 10 1 H J 轴板 用裂缝测宽仪在板底测得裂缝最大宽度为0 45mm 9 27 3地下停车库局部上浮事故调查与检测 梁裂缝现场检测发现 地下停车库北部及东部边跨梁有裂缝 且裂缝均分布在梁靠近边柱一端 其余部位无裂缝 现场检测共发现15道梁有裂缝 裂缝形式均为竖向直裂缝 大部分裂缝在梁两侧对称分布 梁最外端一条裂缝形状均为下宽上窄 而且宽度最大 其余裂缝形状基本为中间宽 两头窄 用裂缝测宽仪测得裂缝最大宽度在0 70mm 3 20mm之间 典型裂缝分布示意图见图2 图3 10 27 3地下停车库局部上浮事故调查与检测 图2负二层坡道K轴梁裂缝分布示意图单位 mm图3负二层坡道J轴梁裂缝分布示意图单位 mm 图3负二层坡道J轴梁裂缝分布示意图单位 mm 图2负二层坡道K轴梁裂缝分布示意图单位 mm 11 27 3地下停车库局部上浮事故调查与检测 柱裂缝现场检测发现 地下停车库北部及东部边跨有裂缝的柱数量较多 裂缝宽度及长度也较大 中间跨柱裂缝数量逐渐减少 所有柱裂缝形式基本相同 南侧面裂缝分布在柱上部 为水平直裂缝 并与东 西侧面裂缝连通 向斜上方开展 北侧面裂缝分布在柱下部 也为水平直裂缝 并与东 西侧面裂缝连通 向斜下方开展 现场检测共发现13根柱有裂缝 平面分布示意图见图1 典型柱裂缝示意图见图4 图5 12 27 图4负一层9 L轴柱上部裂缝分布示意图 图5负一层9 L轴柱下部裂缝分布示意图 3地下停车库局部上浮事故调查与检测 13 27 3地下停车库局部上浮事故调查与检测 该柱裂缝最大宽度为0 58mm 东侧面裂缝最大长度为400mm 西侧面裂缝最大长度为450mm 在柱北侧面选择选择一处裂缝 在裂缝最宽部位骑缝钻取一个直径为75mm的芯样 钻芯位置见图5 检测裂缝深度 从取出的芯样看 裂缝在距芯样外表面200mm处向下偏离出芯样 但钻进150mm时东 西两侧面裂缝部位均已渗水 因此柱裂缝深度应与东 西侧面裂缝长度相同 14 27 2 地下停车库顶板板面标高现场检测时在地下停车库 6 13 H N 轴区域顶板面上布置了11处测点 测点平面布置示意图见图1 用NA2型高精度水准仪对观测点标高进行测量 结果见表1 注 检测所用的水准基点高程为 0 0000m 3地下停车库局部上浮事故调查与检测 15 27 3地下停车库局部上浮事故调查与检测 3 地面积水情况现场查看时发现地下停车库北侧地面有大量积水 水面高度与顶板板面标高基本一致 基坑北侧积水 16 27 4地下停车库上浮原因分析与结构鉴定 1 地下停车库主体结构抗浮计算 计算依据 建筑结构荷载规范 GB50009 2001 2006版 建筑抗震设计规范 GB50011 2001 2008版 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 中国建筑科学研究院PKPM系列软件S 1模块 抗浮计算结果该工程地下停车库底板位于第 层粘土 该土层不含水 原则上不会使车库产生上浮 4 地下停车库埋置深度范围内主要为地表水 因此本文仅从荷载角度对车库抗浮水位高程进行计算 17 27 A 由PKPM竖向导荷可得结构恒载标准值为102942kN B 地下停车库基础采用梁板筏基 筏板厚度350mm 地梁的高度按平均值400mm计 筏板外挑面积共为3886 7m2 可得自重标准值 0 4 3886 7 25 38867kN 地下室总重 102942 38867 141809kN C 上浮计算时地下室面积取混凝土墙内面积 3610 7m2 由浮力平衡荷载可得 设需要水高为h米 3610 7 h 10 141809 h 3 9m 考虑地下室侧板土的影响及其他因素的影响 取h 4 0m 4 5m为地下室漂浮水位高度 地下室底板底面标高为 7 55m 以标高为 0 000m计 则地下水位在 3 05m 3 55m即可使地下室局部上浮 D 按照原设计图纸 底板外围一圈密闭混凝土带配重可增加抗浮水位0 2m 实际施工的混凝土带可增加抗浮水位0 1m 二者相差不大 可忽略不计 施工时混凝土带厚度及宽度减小 止水效果不满足设计要求 3地下停车库局部上浮事故调查与检测 18 27 2 地下室上浮及裂缝成因分析经检测分析 该工程地下停车库底板底面标高为 7 55m 该土层不含地下水 对车库会产生上浮影响的主要是地表水渗入底板 由本文计算可知 地表水渗透造成地下水位大于抗浮水位 该工程地下停车库梁 柱及顶板裂缝主要由于车库局部上浮引起 裂缝成因分析如下 车库四周向上的浮力 使边跨框架梁端部产生相对较大的剪应力 相邻框架梁端部也产生逐跨递减的剪应力 当应力超过混凝土的抗拉强度时 就会产生剪切裂缝 顶板设计厚度为300mm 梁高1000mm 柱截面尺寸为550mm 550mm 梁刚度明显大于柱刚度 车库周围的上浮作用会对柱顶端产生水平推力 在柱两端产生剪切裂缝 由于柱产生弯剪变形 使顶板边缘与梁交接部位应力相对集中 板四周易产生直裂缝 3地下停车库局部上浮事故调查与检测 19 27 3 受损构件的损伤评级根据检测结果和 民用建筑可靠性鉴定标准 GB50292 判定 地下室结构构件的损伤评级如下 地下室板 地下室一 二层顶现浇板大多裂缝宽度较小 呈不规则状 其安全性等级综合判定为Bu级 地下室梁 地下室框架梁端部受剪产生剪切裂缝 裂缝宽度较大 影响结构承载力 其安全性等级为Cu级 地下室柱 地下室框架柱上浮后柱上 下两端产生斜向剪切裂缝 裂缝宽度较大 存在安全隐患 其安全性等级为Cu级 3地下停车库局部上浮事故调查与检测 20 27 5地下停车库的加固处理 根据地下停车库的调查与鉴定结果 选择泄水卸压方案处理地下室上浮 1 地下停车库泄水卸压处理方案 增设泄水孔在地下室底板增设一定数量的泄水孔 卸除底板水压 使地下室恢复原受力状态 泄水孔做法见图6 图6泄水孔示意图 21 27 5地下停车库的加固处理 泄水照片 22 27 5地下停车库的加固处理 增设室外地坪防水层为防止地表水继续渗入地下室底板 在室外地面增加现浇混凝土地坪防水层 做法见图7 增设室外降水井在地下停车库四周设置室外降水井 降水井做法见图8 图7室外防地表水渗入示意图 图8室外降水井示意图 23 27 5地下停车库的加固处理 2 受损结构加固处理根据地下室板 梁 柱的损伤分级评定结果 选择加固方案如下 板裂缝 板裂缝宽度小于0 2mm采用改性环氧树脂胶泥封闭 对缝宽小于0 3mm 先开槽填充裂缝 外面用两层S玻璃纤维布加三层改性环氧树脂处理 对缝宽大于0 3mm的裂缝用压力注浆灌缝处理 柱裂缝 柱裂缝先封闭或压力注浆后 用两层碳纤维布外包加固 梁裂缝 梁侧裂缝先封闭或压力注浆后 在梁跨度范围内采用外包钢板法加固 24 27 5地下停车库的加固处理 3 基础注浆为防止基础持力层受水浸泡后承载力降低 现场对基底进行注浆加固 采用单液水泥浆 水灰比为0 6 注浆压力不小于0 8MPa 实际注浆量宜根据现场试验确定 4 沉降观测板底泄水和基础注浆过程中 应加强地下停车库的沉降观测 防止出现过大的不均匀沉降 产生新的结构损伤 25 27 6结论及建议 地下建筑设计的主要内容是抗浮设计 本文所述案例中 地下停车库上浮主要原因是施工期间降雨量过大 地表积水没有及时排出 地下室肥槽回填不密实 地表水渗透到地下室底板从而在地下停车库周围形成一个局部连通的水力通道 造成地下室局部上浮 引起梁 板 柱结构损伤 并产生一定的安全隐患 总结本文的鉴定与加固处理过程 有以下几点建议 26 27 6结论及建议 1 地下室抗浮设计不能仅根据工程勘察报告提供的场地静止水位确定抗浮水位 要综合考虑建设场地环境及大气降水对地下室抗浮的影响 对建筑面积较大的地下室 抗浮计算要兼顾整体抗浮稳定和局部抗浮稳定 2 施工期间应及时排水 并做好防水处理措施 避免出现地下室回填土不实 止水措施不到位 地表水渗透到地下室底板 造成地下水位超过设防水位 引起地下室上浮 3 地下室上浮后应重点查明