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作者：周守民（汕頭市第二建筑設(shè)計(jì)院）
1.工程概況
廣東省某21棟22～31層的高層建筑住宅小區(qū)，地上建筑面積為37.5萬㎡，地下室面積為10.5萬㎡；場(chǎng)區(qū)有幾座小山丘和池塘，一期及北區(qū)平整可供施工用的場(chǎng)地；小區(qū)北、南、西面臨大路，東面為區(qū)間道路，周邊道路中心標(biāo)高為珠標(biāo)16.80m，一座標(biāo)高24.00m的小山將小區(qū)分為南、北區(qū)，小山南側(cè)的7m寬路，標(biāo)高由17.10～19.80m連通東、西面道路，南區(qū)分三期，一期7棟24～31層塔樓，塔樓之間設(shè)1層地下室，筏板基礎(chǔ)，一層地下室基礎(chǔ)為獨(dú)立柱基+隔水板，地下室最大尺寸為140m×220m，頂板標(biāo)高18.60m，綠化覆土厚1.20m，底板標(biāo)高14.50m，西面塔樓間為1層商鋪，室內(nèi)標(biāo)高17.40m，東、南面施工道路標(biāo)高為18.60m；北區(qū)2棟26～27層住宅樓，2層裙樓為商場(chǎng)，裙樓及塔樓間設(shè)1層地下室，塔樓基礎(chǔ)為人工挖孔樁，裙樓基礎(chǔ)為獨(dú)立柱基+隔水板，地下室最大尺寸為38m×202m，南面與小山間的7m寬路，連通東、西面道路，東側(cè)路旁有常年水位低于15.0m的排水溝；地下室頂板標(biāo)高17.40m，底板標(biāo)高13.30m。
2.事故原因分析
2.1概況
南區(qū)一期7棟塔樓筏板基礎(chǔ)坐落在中風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化巖層上，一層地下室采用獨(dú)立柱基+隔水板，坐落在中風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化及全風(fēng)化巖層上；除全風(fēng)化巖層有少量孔隙水外，中風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化巖層為不透水層；地下室后澆帶未澆筑混凝土前，只發(fā)現(xiàn)筏板與隔水板交界處有少量的濕水點(diǎn)，后澆帶澆筑混凝土后，底板滲水點(diǎn)增多，連續(xù)下了半個(gè)多月雨，底板滲水裂縫大量增加，所有后澆帶兩側(cè)全部滲水，筏板與隔水板交界處、柱基與隔水板交界處、地梁邊、地梁外、隔水板跨中等出現(xiàn)大量滲水裂縫(見圖1)。而北區(qū)的地下室底板，后澆帶澆筑混凝土后滲水裂縫比較少。
圖1滲水裂縫示意
2.2事故原因分析
2.2.1施工場(chǎng)地最高水頭超過設(shè)計(jì)假定標(biāo)高
地質(zhì)勘測(cè)資料提供地下水位標(biāo)高為0.00～9.20m，抗浮水位為路面下0.50m，即16.30m。南區(qū)一期地下室底板墊層下標(biāo)高為14.10m，設(shè)計(jì)水頭2.2m?；娱_挖時(shí)，除表層及全風(fēng)化巖層有少量滯水外，中風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖層沒有水；山區(qū)的特點(diǎn)是低凹處積水，高處散水，當(dāng)?shù)叵率彝鈧?cè)墻回填土后，周圍的滯水將沿巖層裂縫滲向低凹處，巖層如不漏水的“容器”，滲水緩慢流向基坑內(nèi)，大氣降水及施工用水也將流入這個(gè)不漏水的“容器”，水越聚越多，水位不斷升高，形成了“集聚水”，“集聚水”與其他地下水一樣有浮力，對(duì)地下室側(cè)墻及底板產(chǎn)生壓力；當(dāng)?shù)叵率覀?cè)墻及底板的后澆帶封閉后，連續(xù)下雨，水頭標(biāo)高與道路齊平，地下室西面外側(cè)墻水頭高度為2.7m，北面道路外側(cè)墻水頭高度為3.0～4.5m,東南角施工道路地下室外側(cè)墻水頭高度為4.5m，水頭增加了0.5～2.5m，即水壓力比設(shè)計(jì)假定增大了5～25kPa。由于施工階段未采取降水措施，地下室外側(cè)墻回填土未分層夯實(shí)，地面未做排水措施，導(dǎo)致地面水滲入地下室底板下，連續(xù)下雨使“集聚水”的水頭從2.20m增至局部4.50m，地梁截面、底板厚度、配筋、變形均超過設(shè)計(jì)的承受能力，滲水裂縫急增，靠近水頭高的地方，底板薄弱部位滲水裂縫較多，而東側(cè)和南側(cè)與二、三期交界處由于無側(cè)墻，水壓很小，附近底板未岀現(xiàn)滲水裂縫。因此“集聚水”水頭高度超過設(shè)計(jì)假定，是造成地下室底板產(chǎn)生滲水裂縫的主要原因。
2.2.2設(shè)計(jì)、施工、建筑材料等因素造成的薄弱地帶首先出現(xiàn)滲水裂縫
南區(qū)一期筏板厚度為1500～2000mm，柱基厚1000mm，隔水板厚300mm，交界處截面突變，應(yīng)力集中，當(dāng)應(yīng)力集度大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土便開裂。柱基間的地梁板帶剛度較大，分配的荷載較多，跨中剛度較小，分配的荷載較少，而隔水板的厚度及配筋相同，形成相對(duì)剛度強(qiáng)弱區(qū)域，板帶交界處、地梁邊、跨中、筏板周邊、柱基周邊的板首先開裂滲水；坐落在強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化巖層，壓縮應(yīng)力比全風(fēng)化巖層大，中風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖層處的隔水板滲水裂縫也較多。
后澆帶上下層鋼筋較密，兩側(cè)混凝土鑿毛的建筑垃圾及泥砂難以清理干凈，施工時(shí)又未采取降水措施，混凝土澆筑采用擠排水施工，加上混凝土的坍落度及配合比不當(dāng)?shù)纫蛩?，后澆帶混凝土兩?cè)成為薄弱帶，當(dāng)水壓力增大時(shí)，首先在后澆帶兩側(cè)產(chǎn)生滲水裂縫。
由于筏板厚度＞1000mm，為大體積混凝土，為了降低混凝土內(nèi)部水化熱，混凝土摻入礦粉，施工時(shí)分層澆筑混凝土，但仍未能完全消除筏板局部因水化熱而引起的裂縫；礦粉用量過多，影響混凝土的強(qiáng)度及抗?jié)B性能，出現(xiàn)一些不規(guī)則的滲水裂縫，施工過程中，水灰比及坍落度難以嚴(yán)格控制，混凝土振搗不到位等，也是板出現(xiàn)不規(guī)則裂縫的原因，幾種因素疊加，在應(yīng)力集中處及薄弱帶便首先出現(xiàn)貫通的滲水裂縫。
北區(qū)四周道路標(biāo)高一致，東側(cè)道路旁的排洪溝常年水位比道路低2.0～3.0m，地下室外側(cè)墻道路標(biāo)高均按設(shè)計(jì)施工；由于排洪溝的泄水作用，地下水位比設(shè)計(jì)假定水位還要低；底板配筋合理，設(shè)計(jì)安全度較大，故底板滲水裂縫比較少。
3.事故處理方法比較
3.1在地下室底板裂縫及滲水處壓力注漿堵漏
處理地下室底板滲水裂縫的方法之一是“堵”：采用防水劑在裂縫及點(diǎn)狀滲水處壓力注漿堵漏，但注漿注到那里，裂縫又延伸，部分已澆筑細(xì)石混凝土金剛砂面層，也出現(xiàn)很多滲水的小裂縫，“堵”解決不了實(shí)際問題。
3.2在地下室底板設(shè)置架空排水層
處理地下室底板滲水的常規(guī)處理方法之二是設(shè)置架空排水層，即“疏”：將滲漏的水疏導(dǎo)引至集水坑抽走。但架空排水層比較厚，降低了地下室的空間高度，造價(jià)也較高，一般用于重要的建筑物。對(duì)于常年地下水位變化較大的地方，底板間斷性浸水，易出現(xiàn)滲裂的底板內(nèi)鋼筋易銹蝕，影響安全使用年限，無法根治。
3.3地下室集水坑側(cè)壁鉆消壓泄水孔降低地下水位
由于工期關(guān)系，地下室底板一邊堵漏一邊澆筑細(xì)石混凝土金剛砂面層，若采用“疏”，設(shè)置架空排水層，地臺(tái)標(biāo)高將不一致；只能采用“降”，即降低地下水位；為此，選底板滲水最嚴(yán)重地方做試驗(yàn)，在附近集水坑側(cè)壁的底板混凝土墊層下鉆1個(gè)Φ80mm消壓泄水孔，當(dāng)鉆穿了混凝土側(cè)壁及磚模時(shí)，滿孔噴水達(dá)10min之久，可見近兩年施工期間所積累的集聚水水量相當(dāng)大；隨后，利用地下室均勻分布的集水坑，在每個(gè)集水坑側(cè)壁鉆2個(gè)Φ50mm孔(見圖2)，將墊層下的水引入集水坑通過自動(dòng)潛水泵將水抽走；持續(xù)幾天水不斷流岀，地下室底板面裂縫寬度變小，滲出底板面的積水逐漸消失，泄水孔流出的水逐漸減少，降低地下水位試驗(yàn)成功，處理費(fèi)用僅幾千元。
圖2集水坑消壓孔示意
4.降低地下水位的改進(jìn)措施
4.1地下室底板下設(shè)透水砂墊層
在隔水板墊層下加鋪100～150mm厚砂層，用整片的塑料薄膜覆蓋在砂層面上，減少水泥漿滲入砂層內(nèi)，形成褥墊，既對(duì)集中應(yīng)力起緩沖的作用，又為地下室底板墊層下提供透水層，使泄水管能夠較通暢地泄水至集水坑。
4.2在集水坑側(cè)壁附設(shè)消壓泄水管
應(yīng)用消壓泄水孔疏導(dǎo)地下水，降低水位的機(jī)理，加以改進(jìn)，即在集水坑側(cè)壁附設(shè)消壓泄水管（見圖3），將地下水位降至地下室底板墊層下，減少底板水壓力，地下室底板采用自防水抗?jié)B混凝土，迎水面不做防水層，僅在底板面做面層，節(jié)省了防水層及設(shè)置架空排水層的造價(jià)。對(duì)于地下室底板坐落在不透水巖層上，以及基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用止水帷幕與不透水層形成“大容器”，周邊補(bǔ)給水源有限的這兩類地下室，單獨(dú)在集水坑內(nèi)附設(shè)消壓泄水管已能夠?qū)⒌叵滤唤档椭恋装寤炷翂|層下；而對(duì)于周邊補(bǔ)給水源較豐富的地下室，必須在地下室外側(cè)墻增設(shè)降水井，并用Φ50mm的PPR水管將地下室內(nèi)外的集水坑、降水井連通起來，用自動(dòng)水泵集中抽水至頂板蓄水池供綠化使用。
圖3集水坑附加消壓管示意
5.結(jié)語
從集水坑側(cè)壁鉆消壓泄水孔后涌出了大量的地下水，證明了不透水的巖層面存在“集聚水”，施工及地形地貌造成的超高“集聚水”水壓力，將混凝土中的小氣泡、微小裂縫連貫成線狀的滲水裂縫，這種危害性必須引起工程界的高度重視，及時(shí)預(yù)防，避免事故的發(fā)生。
本文提出的在地下室集水坑側(cè)壁鉆消壓泄水孔降低地下水位的方法，與常規(guī)的設(shè)置架空排水層比較，具有環(huán)保、造價(jià)低、增加地下室空間高度、縮短工期等優(yōu)點(diǎn)，施工工藝簡單，理念先進(jìn)，大膽創(chuàng)新，為處理高層建筑地下室底板滲水裂縫提供了一種簡捷實(shí)用、經(jīng)濟(jì)可行的新方法。
本文提出在新建地下室集水坑側(cè)壁附設(shè)消壓泄水管降低地下水位，地下室底板用抗?jié)B自防水混凝土，再澆筑細(xì)石混凝土面層，與做防水層或底板用抗?jié)B自防水混凝土，再設(shè)架空排水層的做法比較，節(jié)省大量資金，為我國快速發(fā)展的高層建筑地下室工程創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
本文摘自《施工技術(shù)》雜志2013年第22期，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明。
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