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摘要：本文主要针对地下结构的上浮及加固施工展开了探讨，通过结合具体的工程实例，对结构上浮的原因作了系统的分析，并给出了一系列相应有效的施工技术，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。
关键词：地下室；上浮原因；加固施工
随着我国城市建设的进一步发展，地下空间的应用越来越为广泛。但是由于存在着设计施工等方面的不足，导致地下结构会出现上浮的问题，严重影响着地下空间的施工。因此，我们需要认真分析地下结构上浮的原因，采取有效的技术做好加固。基于此，本文就地下结构的上浮及加固施工进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。
1 工程及破坏概况
某商业广场地下一层车库，层高3.6m，建筑面积约1万m2，地上无建筑；框架结构，基础由底板与承台地梁及预应力PTC400（55）A管桩组成，桩长27m，桩端持力层为可塑状粉质粘土；底板厚400mm，顶板厚250mm，框架柱截面400mm×400mm，间距7.8mm×（5.4～8.4）m，框架梁截面300mm×700mm，外墙厚300mm，建于20世纪末。2013年10月在“菲特”台风暴雨连续5d作用下，产生地下车库上浮破坏，最大上浮量286mm位于中心区。框架柱、梁和底板及外墙与内填充墙均产生裂缝，其中以框架柱的破坏裂缝最显著：柱脚和柱顶多为斜向剪切裂缝，局部有水平裂缝及竖向裂缝，最大裂缝宽20mm，部分裂穿截面，严重者柱体错位、混凝土剥落、钢筋外露；外墙多斜向裂缝且有渗漏。
2 地下室上浮事故原因分析
2.1 地下水位估计不足
基于该工程的设计使用年限为25年，而“菲特”台风暴雨属于罕见的50年一遇的特大雨水，在暴涨地下水作用下的上浮荷载超出了设计的地下车库自重、回填土自重及抗拔管桩承载力之和。
2.2 设计的管桩抗拔承载力过小
地下车库承台多数为单根预应力管桩PTC400（55）A长27m，少数为双桩承台，基桩多数侧面为淤泥质粘土，单桩抗拔承载力特征值偏低，未考虑特殊气候下的不利因素。顶板顶面的回填土和广场混凝土地坪的自重荷载不足以抗浮。
2.3 施工中管桩接头的焊接缺陷
桩基中每根预应力管桩均由2节组成，工人在管桩端帽箍处焊接时，存在焊缝不饱满等因素致使接头的焊接质量难以保证，接桩处成为预应力管桩的薄弱环节。在地下水浮力作用下，容易在接头处断开，导致桩基抗拔承载力下降。
地下车库结构自重周边大于中心区，加之周边土体摩阻力作用，造成中心区上浮度最大，符合地下车库结构裂缝破坏的迹象。
3 加固方法综述
针对该地下结构的破坏性状和上浮原因，采用井点降水，基础设置注浆式抗浮锚杆，底板裂缝注浆及加厚面层混凝土，框架柱视裂缝破坏的轻重分别采用增大截面法、粘贴碳纤维织物及外包型钢法，外墙裂缝注浆且嵌填环氧砂浆及渗漏裂缝粘贴碳纤维织物等综合式加固方法。
加固施工工艺总体流程：临时支撑→井点降水→施工抗浮锚杆→框架柱加固→墙体加固→底板加厚加固→填充墙砌筑→检查验收。加固施工的关键技术叙述如下。
4 临时支撑和井点降水
对破坏较为严重的柱子，采用钢管Φ377×12（上下端焊钢板）临时支撑住柱顶的框架梁，使柱顶荷载通过钢管传递至基础梁，钢管下端采用楔形钢板垫紧后起托换作用，临时钢管支撑在柱子加固的灌浆料强度达到80%后方可拆除。在底板上每柱距内凿洞作出降水井点，部分利用Φ150mm的锚杆孔，采用真空泵将地下水抽干，使地下结构基本恢复原位。井点降水直至地下结构全部加固完毕，方可拆除。
5 抗浮锚杆施工
5.1 抗浮锚杆构造
抗浮锚杆采用浆囊袋注浆锚杆，长为24m，锚杆筋为1 32，锚固段进入可塑状粉质粘土层，Φ150mm，在钻成孔后采用加浆囊袋及扩孔注浆施工工艺形成大直径反竹节形土层锚杆，注浆扩孔后直径不小于250mm，能有效增大锚杆体与土层间的摩阻力，见图1。钻孔深度大于锚杆设计长度0.5m。锚杆主筋132连接采用套筒连接，每间隔2m设置一个对中支架，钢筋应平直无锈并予以镀锌，套筒连接处应涂刷防锈漆。注浆管和浆囊袋应与锚杆筋在束腰处绑扎牢固。浆囊袋由土工布制作，并有一定强度，长度L=锚杆总长-0.6m。
图1 浆囊袋锚杆纵剖面示意
5.2 抗浮锚杆施工工艺流程
主筋制作→钻孔→主筋和注浆管及浆囊袋组合体置入孔内→注浆（二次注浆）→封孔→养护→张拉、锁定→螺帽拧紧焊封→抗拔试验→大面积施工锚杆→底板面层混凝土浇筑。
单根锚杆抗拔承载力特征值Rt=120kN，试验的抗拔极限承载力Rut=240kN。
5.3抗浮锚杆施工要点
（1）采用地质钻机钻孔，泥浆护壁，淤泥质土软弱土层中锚杆成孔宜采用慢转速钻进，尽可能减少钻进过程中对锚固地层的扰动。
（2）注浆浆液为M30水泥砂浆，水泥采用P42.5普通硅酸盐水泥，每根锚杆的水泥用量不少于1T，灰砂比1：0.5～1：0.8，细骨料选用中砂，水泥砂浆应搅拌均匀，随拌随用，一次拌料在初凝前用完。二次注浆采用水灰比0.45～0.5的纯水泥浆。
（3）应采用低压多次注浆工艺，注浆须慢速进行，稳压注浆应持续2min以上。注浆量应根据浆囊袋的大小和长度计算，注浆压力0.5～0.8MPa不大于1.5MPa，防止注爆浆囊袋，二次注浆管的出浆口@500mm。注浆后的锚杆呈反竹节形，竹节@4000mm，见图1。主筋采用 32，套筒连接，上端部连接240mm×240mm×12mm厚钢板作锚板，张拉锁定后，底板面层钢筋帮条式焊接。
（4）应在锚杆锚固段强度大于15MPa后，方可进行张拉，锚杆应张拉至120kN，稳定15min，再卸荷至30kN锁定。锚杆筋上端穿出钢板，螺帽拧紧后焊封。
图2 增大柱截面
6 加固框架柱施工
针对框架柱不同的破坏程度，分别按下列三种加固方法施工。
6.1 增大截面法施工
（1）对于严重破坏的框架柱，采用增大截面法加固，即原截面400mm×400mm增大为560mm×560mm。凿除受损严重部分全截面混凝土，保留原柱主筋，新设20 22主筋，新增复合箍筋Φ10@100，见图2。柱下部受损较轻部位凿除保护层，增设主筋及复合箍。
（2）柱主筋上、下端分别与预先植入顶板、承台的同直径植筋焊接，焊缝长度10d。植筋要求见文献。
（3）搭设模板支架，从柱顶压力灌入微膨胀抗压强度C50级混凝土灌浆料。混凝土灌浆料采用以70%水泥基灌浆料与30%细石混凝土混合而成，其中细石混凝土粗骨料的最大粒径不大于12mm。混凝土灌浆料的流动度应大于240mm，自由膨胀率应大于0.05%，抗压强度指标R28≥50MPa。柱顶侧对称式留设Φ60的灌浆孔和排气孔，泵送压力灌浆结束后快速用模板封堵，见文献。在灌浆完毕后12h内对着侧模浇水保湿养护7d。
6.2 粘贴碳纤维织物法施工
（1）对于仅出现水平裂缝或斜向裂缝且裂缝宽度在3mm内的框架柱，先将柱表面打磨干净平整，柱角磨成圆形，露出混凝土新面，然后对裂缝灌注改性环氧树脂胶液。
（2）再用环氧树脂胶液粘贴宽为100mm、净间距为100mm的箍式高强度Ⅰ级碳纤维织物（300g/m2），且在裂缝处全封闭式粘贴，环向粘贴不少于三层，每层粘贴时环向错开接头，接头处应搭接50mm。
（3）柱上下端在粘贴完碳纤维织物后再用扁铁–60×4箍紧焊牢，即增设可靠的机械锚固措施。
6.3 湿式外包型钢法施工
（1）对于出现竖向和斜向裂缝或水平裂缝较宽的框架柱，先采用压力向裂缝灌注改性环氧树脂胶液，再沿柱全高湿式粘结外包型钢加固。
（2）先将柱四角磨圆打毛，再将柱四角采用L75×10加固，角钢用扁钢–80×8@300箍式焊接成单片桁架形，内侧涂刷改性环氧树脂胶液后用夹具夹紧柱四角的角钢，夹具采用两个方向螺栓式拧紧，其竖向@500mm。
（3）柱脚处采用L100×8箍式与预先植入承台的8 14锚栓焊接，柱顶处L75×10直抵顶板底，且在梁底采用L100×8箍式与梁底箍筋焊接（图3）。
（4）最后在型钢和扁钢内侧空隙处注入改性环氧树脂胶液，然后在型钢和混凝土表面分遍涂抹厚度不小于25mm（内夹钢丝网）强度等级M25的水泥复合砂浆作防护层。
图3 框架柱外包型钢
7 加固墙体施工
对混凝土墙体裂缝部位先用手锤凿成V形槽，其宽度和深度为30mm，再向裂缝压力灌注改性环氧树脂胶液，压力注浆范围包括全部可见裂缝及其两端未视见裂缝200mm长度。最后采用环氧砂浆抹平V形槽。对损坏的砌体填充墙，先拆除清理后，再采用Mu10混凝土多孔砖和M7.5混合砂浆砌筑并抹灰粉刷恢复。
8 加固底板施工
先对底板裂缝部位进行压力灌注改性环氧树脂胶液，压力注浆范围包括全部可见裂缝及其两端未视见裂缝200mm长度，注浆压力等要点同上。再凿毛底板面并洗干净且涂刷界面剂后，各抗浮锚杆顶及降水井口灌入水泥基混凝土灌浆料，底板顶绑扎 10双向@150钢筋网，最后浇筑C30级150mm厚混凝土，用平板振捣器振捣密实并保湿养护14d。
9 结束语
综上所述，地下结构若出现上浮问题，将严重影响地下空间的使用及安全，因此，为了保障地下空间的使用质量，减少结构上浮的问题出现，施工方就需要认真分析上浮发生的原因，采取有效的技术做好加固施工，从而为地下空间的施工带来帮助。
参考文献：
[1]康景文、田强、付彬祯、章学良、苟波、郑立宁.某工程地下结构抗浮失效原因分析及加固[J].工程质量.2015（12）.
[2]凌育洪、凌宏华、刘挺.中欧规范关于地下结构抗浮设计的比较[J].有色金属科学与工程.2010（05）.
论文作者:陈嘉欣
论文发表刊物:《基层建设》2016年4期
论文发表时间:2016/6/12
标签：裂缝论文; 锚杆论文; 混凝土论文; 注浆论文; 底板论文; 截面论文; 地下论文; 《基层建设》2016年4期论文;