大底盘地下室防上浮及处理方法
【摘要】近年来随着经济的发展，共用一个大底盘地下室、地上再分为各独立建筑物的综合建筑群越来越多，通常表现为临街建筑商铺加高层办公，中间部位为广场及绿化，内部建筑物形如北方四合院的设置。此类型的建筑群施工中若没有足够重视，常会因中间广场压力不足而导致上浮，从而破坏地下室，引起地下室漏水。目前已有不少工程实例。本文通过工程实例，介绍了此类现象的处理方法及预防的技术手段。
【关键词】地下室上浮 地下水 施工技术 一. 工程概况
上海张江某项目大体呈长方形，南北长约120米，东西长约100米,设计为南北两侧为十层高楼，西侧为三栋三层小楼，东侧为一栋三层商铺，中间设计为绿化广场；地下一层，为一个统一的地下大底盘。基坑埋深约4.35米，桩承台处4.85米。基坑围护设计为4.2米宽水泥土搅拌桩，深度一般为10米，开挖深度桩径Ф700，间距1000，水泥掺量16%。东北角因为临近道路和电梯井分别设计了两段5.2米宽水泥土搅拌桩，桩中内插两排700×300×13×24型钢，通过钢管斜撑与地下室混凝土底板连接在一起。工程结构于2010年12月30日封顶，型钢于2011年3月份拔除。
该工程位属滨海平原地貌，地下分布有不规则暗浜，地下水埋深1.00～1.60m。自上而下依次为①1素填土、①2浜填土、②褐黄-灰黄色粉质粘土、③灰色淤泥质粉质粘土、④灰色淤泥质粘土、⑤1a灰色粘土、⑤1b灰色粉质粘土、⑤3灰色粉质粘土夹砂质粉土、⑤4灰绿色粉质粘土、⑥暗绿-草黄色粉质粘土、⑦1灰绿-草黄色砂质粉土、⑦2草黄-灰色粉砂。现场的地下水主要为储存于浅部粘（粉）性土层中的潜水，分布在地表下0.3～1.5m，年平均水位埋深为0.5～0.7m。 二. 情况的说明
上海自2011年6月4日开始连续降雨，且雨量较大，2011年6月15日～6月19日出现强降雨，6月19日发现地下室中央庭院区域柱子的顶端和根部出现裂缝，其中4×K轴柱子的根部与底板交接处出现裂缝漏水现象。详见图一。
图一：4×K轴柱底裂缝
部分顶板出现裂纹；该区域地下室砌块填充墙也出现大量的裂缝，裂缝宽度1～25mm。大量抹灰皮掉落。迹象表明该区域的地下室底板有上浮的迹象，经过测量得知最大上浮高度达到30mm。
在业主召集的情况分析会上，经与会者共同分析，一致认为地下室上浮区域的承台桩基已经造成一定程度的损害，要求施工方立刻开始监测地下室的情况，对裂缝、标高、框架柱垂直度等保持一小时测量一次的频率，结果必须经监理签字认可，即时上报。要求设计方拿出解决方案，防止地下室继续上浮。
施工方将中央庭院范围的框架柱统一编号，对每根柱子上下两方各面的每条裂缝进行描绘，并将长度、缝宽、走势、离地的高度等情况绘图并汇总，测量每根柱子相邻两面的垂直度，找出规律。在地下室设置观测点，对标高进行不间断测量并汇总。
根据设计意见，在地下室用同等高度的黄砂代替中央庭院的绿化覆土，即可达到设计计算时的重力，大于上浮浮力，可遏制上浮的势头并可缓慢恢复。6月19日晚上开始堆载黄砂，高度1米，经过一晚上的施工，堆载黄砂面积达到中央庭院的三分之二，但没有缓解上浮现象，各漏水点喷涌依然严重。
6月20日，经过专家、业主、监理、设计等单位初步确定需在底板钻孔泄压。6月20日晚，在地下室中央庭院的东北角打开了一个直径150的释放孔，打通底板混凝土，其水头压力较大，泄水孔喷水高度达1米多，见图二。到第二天中午依然保持有五十厘米的高度。6月21日上午，打通西南角的泄水孔，该泄水孔较为舒缓，见图三。东南角的泄水孔没有水流出现。到6月23日为止，只有东北角的泄水孔保持流水，但流量已经较小。在地下水得到排出后，底板起拱得到恢复，标高基本回复到原设计标高。但为保证地下车库使用安全，设计单位提供了加固设计方案，并在2011年8月30日经过专家论证通过。
图二：东北角泄水孔 图三：西南角泄水孔
三. 原因分析
在主体结构封顶之前一直没有产生底板上浮现象，在2011年3月份东北角拔除型钢、连续经高强度降水之后，地下室底板产生上浮，并导致地下室框架柱、剪力墙、地下室底板和顶板变形，应该是降水沿地下室外墙通过板底进入地下室下方，由于降水量较大，庭院四周均有建筑物，并且中央庭院没有来得及回填土方，导致该处重力不足以对抗该处产生的浮力，从而导致底板上浮。详见图四双塔楼地下车库受水浮力作用示意图。
图四：双塔楼地下车库受水浮力作用示意图
四. 加固设计方案
设计加固方案主要内容为：
1、柱裂缝加固措施：裂缝压力注浆封闭，压碎区松散混凝土剔除补强，柱四周裂缝采用环氧树脂灌浆料进行压力注浆，环氧树脂灌浆料选用EGR LⅡ；凿除部位采用聚合物高强砂浆补强，固化力学性能要求≥C35。
2、地下室底板：地下室底板设置200厚钢筋混凝土整浇层，整浇层范围为除去主变电配电间及送风机房（S`T轴）和主水泵房（T~W轴）外的全部范围，要求加固范围内所有砌块墙全部拆除。整浇层混凝土强度为C30，配筋为三级钢14＠150；对于底板局部裂缝处采用环氧树脂灌浆材料进行压密注浆。
3、增加剪力墙：为增加地下室刚度，在车库部位增加12片剪力墙，配筋为双面双向二级钢12＠150；钢筋均采用植筋法与梁、柱、底板连接，植筋长度不小于180mm。混凝土强度为C30。
4、地下室顶板：为保证地下室顶板抗渗要求，增加一道刚性防水层，防水混凝土强度为C20，配筋为双向三级钢8＠150。
5、释放孔处理：释放孔封闭应在顶板覆土施工完毕后进行，封闭前先将界面凿毛，冲洗干净后用微膨胀混凝土浇筑密实。 五. 施工方法
一、柱子加固 1、柱裂缝处理 1）工艺流程
裂缝清理→粘贴注浆嘴→封缝→检查封缝质量→配置注浆液→压力注浆→清理表面 2）操作工艺
（1）裂缝清理：在修补其裂缝前先对构件的损坏形状、缝宽、缝深和工作环境进行认真分析，查清裂缝的性质，用读数显微镜测量裂缝宽度，对裂缝宽度小于或等于0.3mm时，先将两侧表面的灰尘、浮尘用丙酮清理干净。对大于0.5mm裂缝或较深裂缝，为有效封缝，沿缝凿成V槽，并用钢丝刷将裂缝及周边杂物、浮尘都清除干净。
（2）粘贴注浆嘴：灌浆嘴按裂缝走向设置，间距150mm～300mm 左右。每条裂缝上都必须设置进浆、排气或出浆浆嘴。注浆嘴埋设时先在预定位置钻孔，设置灌浆嘴后用环氧胶泥封闭起底部四周。环氧胶泥配合比（重量比）：环氧树脂：邻苯二甲酸二丁脂：乙二胺：水泥=10：（10~20）：（6~8）：（200~300）。
（3）封缝：先用丙酮清理裂缝两侧，并沿缝敷设少许棉线，以利于浆液的神通，在沿缝两侧涂1层环氧基液，最后抹1层宽40mm左右的环氧胶泥封缝，抹胶泥时应防止小孔气泡，是其平整、密封。环氧基液配合比（重量比）：环氧树脂：邻苯二甲酸二丁脂：乙二胺=100：（10~20（：（6~8）。
（4）检查封缝质量：封缝胶泥固化后即可进行压气试漏。在封缝胶泥处涂刷肥皂水，从进浆嘴压入压缩空气（压力与灌浆压力相同）。观察时候有气泡出现，如有漏气，用胶泥修补，至无气泡出现。
（5）配置注浆液：注浆操作一般在粘嘴第二天进行，注浆前先配置注浆液，将环氧树脂灌浆料A、B料按5：1(w/w)配比混合均匀，每次配胶量不宜超过3Kg，每使用一批量后，用稀释剂及时清洗压力泵，容器，等稀释剂挥发完后再配胶。加入灌浆机桶中即可开始灌浆。
（6）压力注浆：将配置好的注浆料加入灌浆机桶内，用手压泵将浆液沿裂缝由下而上，由一端向另一端压入，进浆后注意观察。当浆液从低部压到上部时，上部灌浆嘴中会有浆液流出，说明裂缝已被浆液灌满。稳压数分钟后，关闭进浆嘴上的阀门。浆液的渗透深度取决与裂缝的毛细作用和灌浆压力，但灌浆压力过大可能使混凝土构件产生新的劈裂裂缝。灌浆压力常用0.2~0.4Mpa。
（7）清理表面：一般在注浆1天后就可以清除注浆嘴和封缝材料，并将表面清理干净。
2、柱压碎区修补 1）工艺流程
裂缝压密注浆→ 剔凿松散混凝土 → 基层清理 → 高强聚合物砂浆材料配置→高强聚合物砂浆修补 → 养护。
2）操作工艺
（1）裂缝压密注浆：施工前对现场每个柱头进行检查，对压碎区域有裂缝的部位先进行压力注浆封闭裂缝，施工方法同柱裂缝压密注修补。
（2）剔凿松散混凝土：对压碎区域部位用锤、錾子剔除压碎的松散混凝土，注意剔凿范围要比实际破损范围向外扩大50mm,厚度要大于5mm,以防修补区域边缘薄片化。
（3）基层处理：用水将处理过的修补区域内混凝土基层表面冲洗清扫干净，要求基层表面应平整、粗糙、清洁、无油污，无浮灰，不应有起砂、空鼓、裂缝等现象。在抹高强聚合物砂浆前应用高压水冲洗并保持潮湿状态，但不得有积水。
（4）材料配制：将粉料：水按质量比100：13称取放置。将实际用量90％的水倒入粉料中搅拌均匀，再将剩余的10％水逐渐倒入并搅拌无结块，配好的浆料应保证在0.5－1小时内用完。
（5）修补：在抹高强聚合物砂浆前先用混凝土界面剂进行界面处理，接着抹配置好的高强聚合物砂浆，要求摊铺完毕后立即压抹并一次抹平，不宜反复抹压。遇有气泡时应刺破压紧，表面应密实。
（6）养护：施工作业完成2~4h后，及时喷水养护，保持表面湿润2~3天。 二、地下室底板释放孔封堵
地下室底板共设有三个释放孔，直径150mm, 释放孔封闭应在顶板覆土施工完毕后进行。
1、工艺流程
界面处理→安装导流管→浇筑微膨胀混凝土→反压注浆→表面处理 2、施工工艺
1）界面处理：释放孔是采用机械开孔器施工的，因此管壁比较光滑，为保证封闭密实，需对混凝土管壁表面用锤、钻进行凿毛处理。
2）安装导流管：由于地下水量比较大，直接采用速凝堵漏材料无法直接封堵，因此必须设置导流管，先将10mm导流管埋入释放孔底，接着用速效堵漏灵加水搓成条状迅速填入孔内，填入深度约10cm，四周按压密实，注意不要封死导流管。
3）浇筑微膨胀混凝土：待堵漏灵材料达到一定强度后，浇筑微膨胀细石混凝土，注意用钢筋棒振捣密实。
4）反压注浆：待细石混凝土达到一定强度后，采用反压注浆，材料选用聚氨酯材料，将注浆管接上导流管，注浆压力必须大于漏水的压力，这样才能将水流推回并渗透进漏水的砼毛细缝内，遇水膨胀速凝，达到深层止水的效果。
5）表面处理：经自检无渗漏现象后，将导流管截除，浇筑200mm厚混凝土整浇层，做好渗透结晶防水，细石混凝土面层抹平。 六. 预防技术
1 水位及沉降监测方案：
水位观测：除业主委托的专业公司对基坑进行的水位观测外，我方安排专人进行水位观测，观测阶段为基坑降水至地下室顶板覆土完成。在基坑回填之后，每次下雨过后均持续观测3天，平时按每周观测一次。
沉降观测：在地下室施工期间，按照设计要求在地下室墙柱上设置沉降观测点，观测点高出底板500mm，纵横向间距为16.8米。除按照设计要求和施工规范要求的监测频率外，
在暴雨来临前后均进行加密观测。
2 盲沟设置方案：
为保证主体结构施工期间水位上涨，防止结构上浮，现场保留地下盲沟连通积水井（兼做观测井），间隔30m，盲沟截面尺寸300×300mm，集水井设置在地板外围，尺寸为300×500mm高度至地下室顶板以上50mm，剖面示意图详见图五。
图五：盲沟设置示意图
在地下室顶板覆土及地下室内回填未完成前，要密切关注集水井水位，如若水位高于地下室底板500mm时，井点降水的所有管井必须同时进行降水，使水位降至底板以下。即井点降水的所有管井，在室内外回填前不能拆除且必须保留完整。
3 降水井方案：
因该工程底板尺寸较大，盲沟过长时可能因渗水距离长，而造成底板中部的水压力增大，所以在基坑中部离底板边沿超过50米得范围内，设置水位观测井和降水井，该井利用原基坑降水井，间距小于50米。