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行业思享 | 地下室常见重大质量事故原因分析及事故处理



随着城市化进程的加快,城市建设的地下室越建越大、越建越深,这是城市建筑大型化、高层化以及充分利用地下室空间带来的必然结果。但近年来我国地下工程的重大质量事故时有发生,既给人民生命财产造成重大损失,也给地下室的修复补强工作造成巨大困难,严重影响到地下室的使用功能和耐久性。因此,如何避免地下室重大质量事故的发生,是整个建筑工程行业需要共同攻克的难题。




金华某项目地下室顶板局部下陷案例


杭州某项目地下室上浮案例





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地下室常见重大质量事故类型

1

地下室局部上浮造成的重大质量事故;

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地下室局部塌陷造成的重大质量事故。


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地下室局部上浮造成的重大质量事故原因分析

1

施工单位的原因;

(1)现场未达抗浮条件(如:结构主体未达规定楼层、地库结构未全部完成、顶板覆土未完成等),地下水降水措施提前停止;

(2)地势低洼,地下室肥槽未及时回填,造成肥槽大量泡水,排水能力不足;

/ 肥槽积水形成“水盆效应”

(3)当地下室采用预制桩作为抗浮桩时,由于施工时预制桩接头焊接质量差,焊接后未自然冷却就打入等原因,造成抗拔桩在接头处发生破坏,达不到设计要求的抗拔力;

/ 预制桩接头焊接质量不符合要求

(4)当地下室采用灌注桩作为抗浮桩时,由于施工时钢筋笼连接焊接不到位或偷减钢筋笼的长度,造成抗拔桩断桩,达不到设计要求的抗拔力;

/ 钢筋笼焊接质量不符合要求

(5)当地下室采用抗浮锚杆时,由于施工锚杆灌浆质量较差或偷减锚杆长度等原因,造成锚杆抗拔力达不到设计要求;

/ 抗浮锚杆灌浆质量不符合要求

(6)地下室底板内作为配重用的素混凝土层,施工时达不到设计要求,造成抗浮荷载不够。

2

设计单位的原因;

(1)设计未做抗浮计算或抗浮计算有误;

(2)设计对地下水位高度的选取不合理;

(3)结构自重作为抗浮有效荷载未乘折减系数;

(4)抗拔桩或抗拔锚杆承载力取值不合理;

(5)地下室顶部覆土作为抗浮配重时,设计图纸未说明或设计图纸会审时未向施工单位交底。

3

勘察单位的原因。

(1)地质勘察报告提供的地下水位高度不合理。


3


地下室局部上浮事故处理办法

1

第一时间采取在上浮较大部位地下室底板钻孔泄水(钻孔数量应根据上浮的实际情况确定)。避免继续上浮对地下室结构造成更严重的破坏。同时测量地下室最大上浮高度和泄水后的回落情况;

/ 底板钻孔泄水减压

2

对有地下室倒塌及进一步破坏的位置做好临时支撑加固措施;

/ 临时加固支撑

3

对于泄水后的上浮残余高度采取地下室顶部及底部的配重反压措施,进一步减少残余上浮高度。在地下室顶板配重反压时,应在该部位采取临时支撑措施,防止对楼板结构造成破坏;

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请有相应资质的第三方检测单位对事故部位地下室结构安全进行检测,并出具检测报告;

5

组织勘察、设计、施工、监理、建设单位和业内专家进行专家论证;

(1)论证事故的原因及影响范围是否会对上部主体结构安全造成影响。(一般地下室后浇带封闭时,主体结构已经施工若干层。由于上部荷载较大,一般主体结构范围内地下室结构不会发生上浮破坏。结构上浮的部位一般发生在纯地下室区域,尤其是多层地下室局部中空部位及局部地下室底板加深部位。)

(2)论证事故是否会对原有抗浮桩、抗浮锚杆造成破坏,并失去原有功能。并对已破坏地下室范围或设计有抗浮承载力不足部位进行加固措施论证。

(3)论证已破坏部位地下室的梁、板、柱的加固措施。

6

由设计单位根据第三方检测单位对事故地下室的结构安全检测结果和专家论证意见,通过设计验算出具加固方案;

7

由施工单位编制专项施工方案,经施工单位技术负责人及监理单位审核通过后实施;

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对地下室抗浮承载力不足的加固方法主要有:

(1)补抗拔桩,可以采用钢桩及预制钢筋混凝土桩。单节桩的长度根据地下室的高度确定,利用在地下室底板上后植锚栓固定反力架,用千斤顶将抗拔桩逐节压入,并采用焊接法接桩。

(2)补抗浮锚杆,成孔设备高度要满足地下室高度要求。 

(3)增加地下室底板或顶板配重,如采用钢屑混凝土等重混凝土。

9

对地下室结构加固方法主要有:

(1)扩大截面法。剔除破坏部位松散混凝土、表面凿毛,在原柱、梁外侧重新绑扎钢筋,新绑扎箍筋与原箍筋焊接,支模浇筑比原结构混凝土强度高一级的细石混凝土。(这种加固的主要特点是原有结构加大后,可能对建筑的使用功能有影响,如地下室柱子加大可能对停车有影响,梁加高对布置设备管道后的地下净高有影响,所以只有在满足建筑使用功能的前提下才能使用此法。)

/ 扩大截面法

(2)粘钢法。凿除松散部位混凝土,用专用高强结构灌注材料修复。将钢板采用高性能环氧类粘接剂粘结于混凝土构件的表面,使钢板与混凝土形成统一的整体,利用钢板良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的。地下结构比较潮湿,粘贴的钢板容易被锈蚀,因此粘贴表面应涂刷防腐材料。

/ 粘钢法

(3)包钢法。包钢加固法是用灌浆料或焊接等方法对梁、柱外包型钢进行加固,是通过约束原构件来提高其承载力和变形能力。包钢表面应涂刷防腐材料。

/ 包钢法

(4)碳纤维加固法。碳纤维加固法是将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料,用环氧树脂粉粘洁剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的构件表面,形成新的复合体,使碳纤维材料与原有钢筋混凝土构件共同受力,提高结构构件的强度、刚度、抗裂性和延伸性。

/ 碳纤维加固法

(5)对受损较严重的地下室顶板和底板松散混凝土应剔除,重新浇筑高一级细石混凝土。对受损较轻的地下室顶板和底板,可采用压力注浆灌缝,必要时可采用碳纤维或粘钢加固。


4


地下室上浮事故的预防措施

1

勘察单位应提供安全可靠抗浮水位;

根据《高层建筑岩土工程勘察规程》:

(1)应根据地下水类型,各层地下水位及其变化幅度以及补给、排泄条件等因素,提供抗浮设防水位。

(2)当有长期水位观测资料时,场地抗浮设防水位可采用实测最高水位;当无长期水位观测资料或资料缺乏时,按勘察期间实测最高水位,并结合地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定。这些因素不仅要考虑勘察期间的场地条件,还要考虑施工及建成使用期间的场地条件,否则取值偏低,很容易发生上浮事故。

(3)场地有承压水且与潜水有水力联系时,应实测承压水位并考虑其对抗浮设防水位的影响。山地建筑中,地下室底板下可能有承压水作用,若未考虑此影响因素,也会造成设计抗浮力不足导致上浮事故。

2

设计单位应提供安全合理的抗浮结构设计;

(1)抗浮水位选择一定要合理。抗浮水位是影响设计的重要因素,但是却很难确定,过低会造成地下室上浮事故,过高会造成工程造价提高,不经济。设防水位应取建筑使用年限内(含施工期)可能出现的最高水位,当勘测报告提供设防水位时,一般按勘测报告采用。当勘测报告没有提供水位标准时,可参照室外地坪标高考虑。

(2)抗浮计算时,上浮荷载的分项系数取值要合理。《建筑结构荷载规范》关于抗浮规定为对结构的倾覆,滑移或漂浮验算,荷载的分项系数应按有关的结构设计规范的规定作用。

(3)抗拔桩和抗拔锚杆的承载力取值应按有关规范通过现场静载实验确定。

/ 单桩竖向静载抗拔实验

(4)当采用柱底抗拔桩进行抗浮设计时,由于抗拔桩仅对柱底处有约束,如柱间地下室底板强度不足,会引起地下室底板上拱,造成梁板开裂。所以,一定要对地下室底板的梁、板强度进行计算,确保结构安全。

(5)当考虑地下室顶部覆土作为抗浮配重时,设计图纸应明确,并对施工何时停止地下室降水措施提出要求,并在施工图会审时向施工单位、监理单位进行交底。

3

施工单位应根据设计图纸及现场实际情况编制地下室施工方案,并严格按方案施工。

(1)当地下室顶部覆土作为抗浮配重设计时,在地下室顶部覆土没有回填之前,保持地下室底板均匀有开孔(集水井处),并有连续降水措施。

(2)地下室周边要有挡水、排水措施,防止暴雨时周边水大量涌入地下室肥槽,造成排水能力不足,引起地下室上浮。地下室肥槽也应及时回填,并按规范要求采用素混凝土或素土分层夯实。防止肥槽进水增加地下室外壁上浮摩擦力。

(3)严格按规范及设计要求进行抗拔桩,抗拔锚杆施工。对容易引起上浮事故的重点部位,如预制桩接头焊接、灌注桩钢筋笼焊接、锚杆灌浆等进行详细施工前交底及施工过程中重点监控,确定工程质量满足抗浮设计要求。


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地下室局部塌陷造成重大质量事故原因分析

1

施工单位的原因;

(1)地下室顶部回填土施工时,运输车重及局部堆土高度超过设计荷载,而又未对地下室顶板进行支撑加固;

/ 地下室顶板回填土

(2)地下室后浇带处临时支撑措施不到位;

(3)地下室柱子混凝土浇筑质量存在问题。如将润泵砂浆当作混凝土浇筑进柱部位或梁柱等宽且配筋过密时造成柱子顶部混凝土有孔洞等,一旦受荷较大时造成柱子破坏。

/ 混凝土孔洞

(4)梁钢筋绑扎不到位,特别是受力较大的主梁,仅对上部钢筋进行了绑扎,对于底部受力及腰筋没有进行绑扎或绑扎严重不到位,造成梁底、梁侧钢筋或不在设计位置或间距过密不能充分发挥钢筋强度。

2

设计单位的原因。

/ 现场采用无梁楼盖设计

(1)为降低地下室高度,采用无梁楼盖设计,而由于板柱节点处抗冲切承载力计算不满足规范要求,造成顶板结构破坏;

(2)设计安全储备不足,对施工荷载不利工况考虑不足,防连续倒塌措施不强。


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地下室局部塌陷事故处理办法


1

事故发生后应第一时间组织抢险,防止事故进一步扩大,并向政府有关主管部门报告;

2

请有相应资质的第三方检测单位对事故部位地下室结构安全进行检测,并出具检测报告;

3

组织建设各方及业内专家进行专家论证会;

(1)论证事故的原因及影响范围,是否会对上部主体结构安全造成影响;

(2)论证已破坏部位地下室的梁、板、柱的加固措施;

(3)如需部分地下室或部分柱子需拆除重建,要论证拆除的范围,拆除中保证未拆除区域地下室结构和施工人员的安全的措施。

4

由设计单位根据第三方单位对事故地下室的结构安全检测结论和专家论证意见,通过设计验算出具加固方案;

5

由施工单位编制专项施工方案,经施工单位技术负责人及监理单位审核通过后实施;

6

对地下室局部塌陷通常的处理办法:

(1)卸除塌陷及周围部位地下室顶部覆土等荷载;

(2)对需拆除地下室塌陷部分和受损严重的某根柱子,需对周边保留结构采用临时支撑,防止保留结构受损;

(3)新旧混凝土交接宜设在1/3梁跨处;

(4)对受损较轻不需拆除的地下室结构,可采用扩大截面法,粘钢法,碳纤维法等进行加固。


/ 地下室加固


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地下室塌陷事故预防措施

1

设计地下室顶板时,不应采用无梁楼盖,并应双层双向通长配筋,且不小于受弯构件的最小配筋率。有覆土的地下室框架柱较小边长尺寸不应小于450mm;

2

设计图纸应说明地下室顶板的分区允许施工荷载,并在施工图会审时,对施工单位、监理单位进行交底;

3

施工单位应根据设计的地下室顶板各分区允许荷载编制临时堆载、覆土和运输方案。对于后浇带,施工缝处也应编制临时支撑方案,并严格按方案执行;

4

对地下室框架柱,特别是双向梁柱宽度接近,梁内配筋较多时,框架柱顶部混凝土浇筑质量应严格控制;

5

对地下室梁下部钢筋绑扎质量应进行严格控制。

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