4 综合分析

4.1 地下室结构底板破坏过程分析

（1）独立基础与底板实际施工情况。第一次浇筑基础下部混凝土，第二次浇筑基础上部及底板混凝土，两次浇筑在独立基础内形成水平浇筑分界面（施工缝位于板底标高位置），如图4所示。

图4 独立基础与底板实际施工情况

（2）底板破坏过程如图5所示。沿施工缝的撕裂效应分析如下。

（a）                          （b）

（c）                        （d）

图5 底板破坏过程示意

（a）较小水压；（b）中等水压；（c）较大水压； （d）柱边冲切破坏

如图6（a）所示，无水压（或较小水压，小于地下室底板自重）作用时独立基础、地下室底板全截面均为受压区；如图6所示，当较大水压（远大于底 板自重，尚未抵消上部荷载效应N）作用时，底板支座（靠独立基础位置）产生较大弯矩及剪力，在底板与基础交界面必然产生较大的撕裂效应。

（a）                           （b）

图6 水压作用示意

（a）无水压作用；（b）较大水压作用

就本工程而言，整个地下室混凝土垫层硬化后，施工单位对基础底面钢筋、地下室底板钢筋绑扎施工。随后，施工单位继续浇筑地下室独立基础及底板混凝土：先浇筑基础下部一定高度范围混凝土至地下室底板底面标高，不可避免地形成施工缝及薄弱面（少量浮浆层），此时底板钢筋已全面绑扎，二次浇筑混凝土至底板顶面标高，则施工缝未处理或处理质量堪忧，水压较高时在施工薄弱面出现撕裂效应。

一般情况下，沿独立基础周边侧壁布置抗撕裂钢筋即可解决撕裂效应，本工程案例并未设置抗撕裂钢筋。

4.2 地下室结构底板裂缝宽度计算

（1）通过软件计算，在2.5m及以下水头高度作用下，地下室结构底板裂缝宽度小于0.3mm。

（2）在3.0m水头高度作用下，地下室结构底板裂缝宽度普遍小于0.3mm，仅少量位置底板裂缝宽度超过0.3mm。此时，地下室结构底板已经冲切破坏，水头高度急剧下降。

4.3 基础抗浮验算

建立结构整体模型进行验算，验算结果在永久荷载工况作用下，当第2层楼面混凝土浇筑完成后，上部荷载传递至柱底的轴力已大于基底浮力，此时地下室墙体与基坑壁之间的填土尚未施工，水头高度可见、可控。

4.4 地下结构安全性分析

（1）基础安全性分析。

独立基础：沿二次浇筑面水平撕裂，造成基础有效承载高度大幅度减小（25%~42%），不满足设计要求，应采取加固处理措施。

筏形基础：根据现场检查及检测结果，筏形基础未遭受明显损伤且设计时其构造措施较高，分析得出其安全性满足设计要求。

（2）地下室结构底板安全性分析。

地下室结构底板已不具备防水功能，且有不同程度的脱空现象，安装设备时其承载能力、平整度等达不到预期效果，应采取加固处理措施。

（3）地下室周边墙体。

地下室周边墙体的承载能力指标明显优于地下室结构底板，经现场检查未发现明显损伤，因此对墙体混凝土收缩裂缝灌浆处理即可。

5 地下结构加固处理

本工程通过检测鉴定，已查明地下室结构底板及其他地下结构破坏、破损原因及程度，因此制订加固处理措施则相对简单。

（1）排出地下水。在地下室底板、周边墙体下部间隔2~3m均匀钻孔，将地下水排出汇集（排水沟或汇水管）至集水井，再集中抽排出地下空间。其中，墙体下部泄水孔、地下室内新增排水沟或汇水管以及集水井将保留作为正常使用期间的排泄水措施投入使用，及时有效地抽排出雨季厂房地下室周边基坑内积水，并将地下室周边地下水位控制在安全高度范围以内。

（2）底板。对底板下脱空间隙灌注高标号水泥浆或水泥砂浆处理；板面布筋浇筑整浇层并找平，此步骤放在独立基础加固完成后一并进行。

（3）独立基础。筏板范围内的独立基础不加固处理，除此之外的独立基础均进行加固处理。剔除柱边基础上部水平脱空撕裂层，并向底板方向延伸500mm，清理干净，向基础下部均匀植入锚固短筋，板面布加强短筋，界面处理，然后浇筑C40微膨胀细石混凝土，并加强养护。

（4）地下室墙体。收缩裂缝灌浆处理。

6 工程案例地下水作用机理分析

本工程所处场地地下水贫乏，所处位置较高，不具备地下水赋存条件，然而仍在地下水作用下导致地下室结构底板局部失稳破坏，经分析其地下水作用机理主要体现在以下几点。

（1）在工程建设过程中，在整个场地形成多个基 坑，本工程处于其中一个基坑中。基坑坑壁部分高度范围、基底均为透水性较低的岩石，造成基坑变集水坑、厂房地下室置于集水坑中，是本工程案例地下室遭受地下水作用的充分条件。坑壁沿高度范围的地质条件（透水性）决定了地下室周边可能积水的最高水位。

（2）工程建设后期地下室周边填筑透水性土，为本工程基坑集水抬高地下水位、地下室遭受较高水头创造了必要条件。

（3）本工程基底岩石存在节理、裂隙，基坑开挖时采用了爆破施工，使基底岩石产生松动，地下室与坑壁间填筑透水性土未有效阻止地下水的连通效应，是地下室结构底板与地下室周边墙体遭受同等水头高度的关键条件。

在地下室周边地下水水位逐步升高的过程中，地下水压增大冲破垫层，局部水压作用在地下室结构底板上，由于本工程地下室结构底板下设置卷材防水，底板与下卧岩石未结合成整体，则局部水压迅速漫延至整个结构底板，造成整个底板上浮脱空。

（4）地下室结构底板破坏前，重庆地区频繁持续降雨，周边地表水部分向基坑（集水坑）汇集，尤其是厂房周边排水系统尚未形成，屋面雨水直接流入基坑内，而基坑自身排泄水能力和速度有限，是短时间内累积地下室周边墙体外较大水头高度、连通效应，造成地下室结构底板破坏的直接原因。

在基坑内地下室周边水头升高过程中，先造成地下室结构底板上浮脱空，继续发展将独立基础范围底板层水平面（沿二次浇筑面）撕裂，最后沿柱边抗力薄弱位置冲切破坏。这种破坏带有一定的隐蔽性，填土掩盖了地下室周边水位被明显抬高的事实，破坏前各种征兆也不十分明显，事后才被发现。

7 总结

（1）准确地预估最高地下水位是抗浮成功的关键，我国现行规范没有提供地下水位预测的模型可类比参考，需要工程技术人员认真调查分析、借鉴已有或本地区类似工程经验，科学、合理地确定抗浮水头高度。

本研究提及的工程案例，地质条件简单，地下水贫乏，最高地下水水位也较容易确定：首先工程建设改变了地下水径流途径，基坑开挖在整个场地范围部分区域形成集水坑效应，其最高地下水水位与坑壁地质条件相关（土岩分界面）；其次是地下室与坑壁间填土为抬高地下水水位创造了必要条件，当短时间内大量地表水、屋面雨水等流入坑内且未及时排出，坑内积水至地质条件决定的最高水位。

（2）提前预判处理是地下室抗浮成功的重要环节，地下室从勘察、设计、施工到后期使用，各个阶段的水文地质条件有所不同，这就需要工程技术人员对各个阶段的地下水作用进行充分论证，寻找科学、合理、经济的处理措施。重大工程或抗浮水位对结构投资影响较大的工程，可组织专家论证，采取切实可行的措施，如设盲沟或明沟将地下水排走，降低抗浮地下水位。

建议如果在建设场地范围条件允许且造价不高的前提下，地下室建设前在场地内适当埋设地下排水管网、盲沟或暗渠，将引起超高水位的地下水提前排出场地，最高地下水水位将控制在预设 位置。

就本工程案例，勘察、设计时均提出工程建设过程中应抽排雨季流入、渗入基坑的地下水。需要强调的是，勘察、设计应将抽排地下水措施落到实处，给出较完备的排水方案或排水施工图，供施工实施，以免出现问题或产生严重后果，对工程建设不利。对于复杂地质条件的抽排地下水措施，建议勘察、设计、施工单位分别形成抽排水措施专篇，经充分论证后再提前实施。

（3）地下水贫乏区域（地下水水位较高或地下水丰富区域除外）地下室设置泄水孔，然后集中抽排出地下水是地下室抗浮成功的重要保障措施之一。为了避免暴雨、洪水、持续降雨和上层滞水不能及时排出等突发状况发生，而对地下室抗浮安全造成影响，综合工程经济考虑，建议选择对抗浮工程相对安全、经济的孔间距2~3?m。其中，排水孔间距是以地下水位较高、粘土回填不同渗透系数下推导得出，对于地下水贫乏区域场地，地下室周边采用碎石土或其他透水性土回填，此排水孔间距对排出地下室与基坑壁之间地下水十分有效。

本工程案例中，工程设计人员在地下室外墙设计时考虑了地下水的水压作用，而在底板设计时仅考虑了防水设计，忽视了抗浮设计，或者说忽视了地下室周边与地下室底板下的连通水压作用，应引起工程设计人员重视。如果设计时预计到了上述水压作用，可采取以下两种方法解决：一是该工程地下室使用时并不排出水，提前设置泄水孔（或墙外设置排水盲沟、暗渠）集中抽排出地下水，即可避免后续底板局部失稳冲切破坏事件发生，而非事后补救；二是地下室墙体外填筑低渗透性粘土，大幅降低地表水的下渗量，显著降低地下室底板下水压作用。

（4）地下水贫乏区域遇暴雨、洪水、持续降雨和上层滞水不能及时排出等突发状况时，将地下室与基坑壁之间填土地下水位抬高需引起工程技术人员足够重视。

本工程地下室周边填土前已发现明显积水，而后盲目填筑透水土，为后续底板局部冲切失稳破坏事件发生埋下了隐患，也遮掩了持续降雨后地下室周边地下水水位不断抬高的事实，直到底板局部冲切失稳破坏。事实上，当地下水贫乏区域房屋建成且周边环境、排泄水设施完善后投入使用过程中，雨季房屋周边渗流入地下室与坑壁间的地下水大幅度减少，其中一种情况是渗流入水量不大于或略大于基坑下部排泄水能力；另一种情况则是渗流入水量大于基坑下部排泄水能力，但未形成较高水位，地下室抗浮安全。可见，基坑底部基岩自身通过各种途径排泄水能力越好或采取泄水孔、盲沟等工程措施设置排泄水通道的排泄水能力越好，以及地下室与坑壁间填土质量越好、渗透系数越小，则地下室所受的水压力越小、越安全。

另外，当基底岩石为不透水或透水性极低的岩石，且底板与基底岩石结合良好，底板仅在基岩节理、裂隙位置遭受局部较高水压作用但不超标时，地下室结构底板是安全的。若基岩节理、裂隙较发育，或底板下岩石较破碎，或底板与基底岩石结合较差，则底板大面积可能遭受水压，底板需进行抗浮设计。尽管如此，地下水贫乏区域既有房屋仍偶有因地下水作用导致地下室底板局部失稳破坏的情况发生，因此，对既有建筑进行地下室检测鉴定时，验证地下室的抗浮安全十分必要，对隐蔽部位拿捏不准时建议借助地勘手段。

（5）地下水位监测、反馈信息也是地下室抗浮安全的保障措施之一。根据监测到的地下水位推算、预估地下室在建设、服役期间有可能遭遇的最高地下水水位对抗浮安全有影响时，或邻近工程建设阻断地下水的排泄途径及其他影响因素对已有地下室抗浮安全不利时，应及时反馈信息并采取补救措施。在有条件的地区可建立工程类档案库、监测数据库及信息库，或组织科研技术人员进行课题研究，以供工程技术人员参考。

8 结束语

（1）尽管地下室结构底板局部失稳破坏案例为特定条件案例，但其地下水的作用机理、底板破坏模式对同行仍具有参考价值。

（2）在地下水的作用下，地下室结构底板局部失稳破坏模式多种多样，对结构整体危害较轻，但渗（涌）水对既有地下室造成的危害较大，应引起工程技术人员，特别是检测鉴定人员的足够重视。

（3）地下室抗浮安全应贯穿整个工程。解决地下室抗浮安全的方法不宜单一，可以通过多条途径、多种方法同时处理，如压、泄结合，疏、堵并用，抗、防相济等。

（本文已完结）