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图片来源于网络 作者：周守民（汕头市第二建筑设计院） 1.工程概况 广东省某21栋22～31层的高层建筑住宅小区，地上建筑面积为37.5万㎡，地下室面积为10.5万㎡；场区有几座小山丘和池塘，一期及北区平整可供施工用的场地；小区北、南、西面临大路，东面为区间道路，周边道路中心标高为珠标16.80m，一座标高24.00m的小山将小区分为南、北区，小山南侧的7m宽路，标高由17.10～19.80m连通东、西面道路，南区分三期，一期7栋24～31层塔楼，塔楼之间设1层地下室，筏板基础，一层地下室基础为独立柱基+隔水板，地下室最大尺寸为140m×220m，顶板标高18.60m，绿化覆土厚1.20m，底板标高14.50m，西面塔楼间为1层商铺，室内标高17.40m，东、南面施工道路标高为18.60m；北区2栋26～27层住宅楼，2层裙楼为商场，裙楼及塔楼间设1层地下室，塔楼基础为人工挖孔桩，裙楼基础为独立柱基+隔水板，地下室最大尺寸为38m×202m，南面与小山间的7m宽路，连通东、西面道路，东侧路旁有常年水位低于15.0m的排水沟；地下室顶板标高17.40m，底板标高13.30m。 2.事故原因分析 2.1概况 南区一期7栋塔楼筏板基础坐落在中风化及强风化岩层上，一层地下室采用独立柱基+隔水板，坐落在中风化、强风化及全风化岩层上；除全风化岩层有少量孔隙水外，中风化及强风化岩层为不透水层；地下室后浇带未浇筑混凝土前，只发现筏板与隔水板交界处有少量的湿水点，后浇带浇筑混凝土后，底板渗水点增多，连续下了半个多月雨，底板渗水裂缝大量增加，所有后浇带两侧全部渗水，筏板与隔水板交界处、柱基与隔水板交界处、地梁边、地梁外、隔水板跨中等出现大量渗水裂缝(见图1)。而北区的地下室底板，后浇带浇筑混凝土后渗水裂缝比较少。 图1渗水裂缝示意 2.2事故原因分析 2.2.1施工场地最高水头超过设计假定标高 地质勘测资料提供地下水位标高为0.00～9.20m，抗浮水位为路面下0.50m，即16.30m。南区一期地下室底板垫层下标高为14.10m，设计水头2.2m。基坑开挖时，除表层及全风化岩层有少量滞水外，中风化、强风化岩层没有水；山区的特点是低凹处积水，高处散水，当地下室外侧墙回填土后，周围的滞水将沿岩层裂缝渗向低凹处，岩层如不漏水的“容器”，渗水缓慢流向基坑内，大气降水及施工用水也将流入这个不漏水的“容器”，水越聚越多，水位不断升高，形成了“集聚水”，“集聚水”与其他地下水一样有浮力，对地下室侧墙及底板产生压力；当地下室侧墙及底板的后浇带封闭后，连续下雨，水头标高与道路齐平，地下室西面外侧墙水头高度为2.7m，北面道路外侧墙水头高度为3.0～4.5m,东南角施工道路地下室外侧墙水头高度为4.5m，水头增加了0.5～2.5m，即水压力比设计假定增大了5～25kPa。由于施工阶段未采取降水措施，地下室外侧墙回填土未分层夯实，地面未做排水措施，导致地面水渗入地下室底板下，连续下雨使“集聚水”的水头从2.20m增至局部4.50m，地梁截面、底板厚度、配筋、变形均超过设计的承受能力，渗水裂缝急增，靠近水头高的地方，底板薄弱部位渗水裂缝较多，而东侧和南侧与二、三期交界处由于无侧墙，水压很小，附近底板未岀现渗水裂缝。因此“集聚水”水头高度超过设计假定，是造成地下室底板产生渗水裂缝的主要原因。 2.2.2设计、施工、建筑材料等因素造成的薄弱地带首先出现渗水裂缝 南区一期筏板厚度为1500～2000mm，柱基厚1000mm，隔水板厚300mm，交界处截面突变，应力集中，当应力集度大于混凝土的抗拉强度时，混凝土便开裂。柱基间的地梁板带刚度较大，分配的荷载较多，跨中刚度较小，分配的荷载较少，而隔水板的厚度及配筋相同，形成相对刚度强弱区域，板带交界处、地梁边、跨中、筏板周边、柱基周边的板首先开裂渗水；坐落在强风化、中风化岩层，压缩应力比全风化岩层大，中风化、强风化岩层处的隔水板渗水裂缝也较多。 后浇带上下层钢筋较密，两侧混凝土凿毛的建筑垃圾及泥砂难以清理干净，施工时又未采取降水措施，混凝土浇筑采用挤排水施工，加上混凝土的坍落度及配合比不当等因素，后浇带混凝土两侧成为薄弱带，当水压力增大时，首先在后浇带两侧产生渗水裂缝。 由于筏板厚度＞1000mm，为大体积混凝土，为了降低混凝土内部水化热，混凝土掺入矿粉，施工时分层浇筑混凝土，但仍未能完全消除筏板局部因水化热而引起的裂缝；矿粉用量过多，影响混凝土的强度及抗渗性能，出现一些不规则的渗水裂缝，施工过程中，水灰比及坍落度难以严格控制，混凝土振捣不到位等，也是板出现不规则裂缝的原因，几种因素叠加，在应力集中处及薄弱带便首先出现贯通的渗水裂缝。 北区四周道路标高一致，东侧道路旁的排洪沟常年水位比道路低2.0～3.0m，地下室外侧墙道路标高均按设计施工；由于排洪沟的泄水作用，地下水位比设计假定水位还要低；底板配筋合理，设计安全度较大，故底板渗水裂缝比较少。 3.事故处理方法比较 3.1在地下室底板裂缝及渗水处压力注浆堵漏 处理地下室底板渗水裂缝的方法之一是“堵”：采用防水剂在裂缝及点状渗水处压力注浆堵漏，但注浆注到那里，裂缝又延伸，部分已浇筑细石混凝土金刚砂面层，也出现很多渗水的小裂缝，“堵”解决不了实际问题。 3.2在地下室底板设置架空排水层 处理地下室底板渗水的常规处理方法之二是设置架空排水层，即“疏”：将渗漏的水疏导引至集水坑抽走。但架空排水层比较厚，降低了地下室的空间高度，造价也较高，一般用于重要的建筑物。对于常年地下水位变化较大的地方，底板间断性浸水，易出现渗裂的底板内钢筋易锈蚀，影响安全使用年限，无法根治。 3.3地下室集水坑侧壁钻消压泄水孔降低地下水位 由于工期关系，地下室底板一边堵漏一边浇筑细石混凝土金刚砂面层，若采用“疏”，设置架空排水层，地台标高将不一致；只能采用“降”，即降低地下水位；为此，选底板渗水最严重地方做试验，在附近集水坑侧壁的底板混凝土垫层下钻1个Φ80mm消压泄水孔，当钻穿了混凝土侧壁及砖模时，满孔喷水达10min之久，可见近两年施工期间所积累的集聚水水量相当大；随后，利用地下室均匀分布的集水坑，在每个集水坑侧壁钻2个Φ50mm孔(见图2)，将垫层下的水引入集水坑通过自动潜水泵将水抽走；持续几天水不断流岀，地下室底板面裂缝宽度变小，渗出底板面的积水逐渐消失，泄水孔流出的水逐渐減少，降低地下水位试验成功，处理费用仅几千元。 图2集水坑消压孔示意 4.降低地下水位的改进措施 4.1地下室底板下设透水砂垫层 在隔水板垫层下加铺100～150mm厚砂层，用整片的塑料薄膜覆盖在砂层面上，減少水泥浆渗入砂层内，形成褥垫，既对集中应力起缓冲的作用，又为地下室底板垫层下提供透水层，使泄水管能够较通畅地泄水至集水坑。 4.2在集水坑侧壁附设消压泄水管 应用消压泄水孔疏导地下水，降低水位的机理，加以改进，即在集水坑侧壁附设消压泄水管（见图3），将地下水位降至地下室底板垫层下，减少底板水压力，地下室底板采用自防水抗渗混凝土，迎水面不做防水层，仅在底板面做面层，节省了防水层及设置架空排水层的造价。对于地下室底板坐落在不透水岩层上，以及基坑围护结构采用止水帷幕与不透水层形成“大容器”，周边补给水源有限的这两类地下室，单独在集水坑内附设消压泄水管已能够将地下水位降低至底板混凝土垫层下；而对于周边补给水源较丰富的地下室，必须在地下室外侧墙增设降水井，并用Φ50mm的PPR水管将地下室内外的集水坑、降水井连通起来，用自动水泵集中抽水至顶板蓄水池供绿化使用。 图3集水坑附加消压管示意 5.结语 从集水坑侧壁钻消压泄水孔后涌出了大量的地下水，证明了不透水的岩层面存在“集聚水”，施工及地形地貌造成的超高“集聚水”水压力，将混凝土中的小气泡、微小裂缝连贯成线状的渗水裂缝，这种危害性必须引起工程界的高度重视，及时预防，避免事故的发生。 本文提出的在地下室集水坑侧壁钻消压泄水孔降低地下水位的方法，与常规的设置架空排水层比较，具有环保、造价低、增加地下室空间高度、缩短工期等优点，施工工艺简单，理念先进，大胆创新，为处理高层建筑地下室底板渗水裂缝提供了一种简捷实用、经济可行的新方法。 本文提出在新建地下室集水坑侧壁附设消压泄水管降低地下水位，地下室底板用抗渗自防水混凝土，再浇筑细石混凝土面层，与做防水层或底板用抗渗自防水混凝土，再设架空排水层的做法比较，节省大量资金，为我国快速发展的高层建筑地下室工程创造巨大的经济效益。 本文摘自《施工技术》杂志2013年第22期，转载请注明。 |
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