基于浮力消除法的底板泄压孔技术应用研究.pdf

工程试验与研究
广东建材2012年第1期
基于浮力消除法的
底板泄压孔技术应用研究
王养朝
(广州汇美发展有限公司)
摘要:针对地下空施工过程中存在的底板裂缝和地下室整体上浮的现象,分析了产生的原因,通
过施工降水、利用结构自重与施工期间的浮力消除措施相结合,对广州海珠区某高层住宅楼地下室工
程的施工过程中的抗浮设计和浮力消除措施防止施工裂缝进行探讨与实践,取得了良好的效果。
关键词:地下室底板;地下水;裂缝:抗浮设计;泄压孔
建筑施工中发生的裂缝现象很多,其中楼板裂缝给降水,没有釆取降水措施或在抗浮结构未达到设计预定
施工单位、业主带来了很大的困扰。据有关资料统计,在目标时就停止了降水,导致在施工期间产生地下室整体
商品住宅的投诉中,占工程质量问题的60%以上都是由上浮事件时有发生。产生上述现象的主要原因除缺乏工
于裂缝问题而导致的。建筑物的裂缝主要包括施工期间程经验外,主要是对我国现行的技术规范、规定不了解。
生的裂缝以及使用过程中产生的裂缝。建筑施工是一例如《地下室防水技术规范》在第10章中明确规定,明
个周期较长的过程,在施工期间,由于泥凝土浇筑后在挖法地下室防水施工时,地下水位应降至工程底部最低
强度还没有形成以及强度没有达到设计强度时,受各种高程500mm以下,降水作用应持续至回填完毕:建设部
作用的影响,例如施工荷载、不同环境温度等因素,导致《建筑工程设计文件编制深度规定》的第4.4.3条第8
钢筋混凝土结构出现不同程度的裂缝,对建筑物的功款中,规定了“地下室抗浮(防水)设计水位及抗浮措施
能、质量验收以及正常交付使用产生直接影响
施工期间的降水要求及终止降水的条件等”应在结构
1目前地下室底板存在问题分析
设计说明中明示
地下室底板出现裂缝的形式主要有以下几种:温2地下室抗浮和防止底板裂鏠的技术措施
度裂缝,由于地下室底板的厚度一般较大,混凝土浇注为防止地下室整体上浮,通常采用两类做法,一类
结束以后,混凝土内部与表面之间存在温差,热胀冷缩为“压”,一类为“拉”。当采用“压”的做法时,利用建筑
的不均匀,进而导致裂缝的出现;②结构裂缝,在地下室的自重(包括结构及建筑装修、上部覆土等,不含楼面活
底板截面突变粗或者某些薄弱环节,经常会出现结构接荷载)平衡地下水的总浮力,当不能平衡时,必须增加
鏠,尤其是在应力集中处以及负弯矩较大的地方比较常拉”的做法,即采用桩或锚杆等来抵抗地下水的浮力
见:③收缩裂缝,当地下室底板混凝土出现失水收编、碳无论是“压还是“拉”的做法,都必须进行整体抗浮验
化收缩、硬化收缩以及塑性收缩时,就会造成收缩裂缝算,保证抗浮力(压重+抗拉力大于水的总浮力。
的形成;⑨施工裂缝,当地下室底板受到较大施工荷载
目前,地下室的抗浮措施有两类:一类是抗力平衡,
作用时,或者混凝土强度发展不完全时受到地下水的顶即采用抗拔桩、抗拔锚杄或是增加结构自重等,使其抗
托进而导致裂缝的出现⑤沉降裂缝;当地下室底板以力大于地下水的浮力,以达到抗浮的目的:另一类是增
下的土层出现不均匀沉降时,会使底板各处受力不均加结构自重的方法,有顶部压载法、底板加载法、侧墙加
匀,使得底板某些部位受到拉应力的作用,进而导致沉载法等。
降裂鏠的出现;⑥构造裂缝:当地下室底板处有预埋的2.1顶部压载法
管路时,就有可能出现构造裂缝
顶部压载措施是通过对地下室顶板增加压载材料
在地下室的建造过程中,有些设计人员和施工人员或者加厚混凝土从而增加地下室的自身重量达到抵抗
忽视施工对地下室抗浮的重要性,设计图纸对施工时抗地下水的浮力。这种措施一般应用于不需增加太厚的压
浮措施的要求只字不提,施工人员在施工过程中不关注载、埋深较浅而且地下室顶部有条件压载的抗浮,否则
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工程试验与研究
将会明显增加工程项目的基础造价和自身造价,当埋深室的整体上浮采用了充分的措施后,即“拉”、“压”的措
较深或者规模较大时,不宜采用此法作为地下室的抗浮施完全达到目的时,虽然地下室不会整体上浮了,但是
措施。
底板所受的地下水的顶托力依然存在,底板早期的裂缝
2.2底板加载法
的现象仍然可能会发生。在前述的底板裂缝的6种现象
底板加载措施是指通过加厚地下室底板的混凝士中,施工期间由地下水的顶托引起的裂缝常常被人们忽
厚度,增加地下室恒重,从而达到平衡地下水浮力的方视,这是本文重点探讨的由地下水引起的施工裂缝的技
法。由于同体积的混凝土与水的重量差远远大于同体积术处理问题。
的混凝土与覆土的重量差,因此增加单位体积的底板加
浮力消除型措施的基本思路就是要使工程施工期
载所获得的抗浮效益要远大于顶板压载的抗浮效益。由间的某一时间段内作用于底板上的水压力或浮力通过
于该法在地下室底板结构上增加了大量的混凝土,所以
定的技术措施事先控制在设定的目标值内,这些措施
极大浪费了建筑材料,导致工程造价过高,并且地下室通常是采取疏排地下水、改变滲流条件实现降低地下水
底板过厚也造成大体积混凝土浇筑产生的次生裂缝问位,从而达到消除地下水顶托力的作用。
题。另外,由于增加了地下室底板的厚度,造成地下室的
般通常的设计或者类似已建工程,在抗浮措施
使用净空间变小,对建筑物的使用带来诸多麻烦
上,结构工程师在设计时的注意力主要集中在构造上,
2.3侧墙加载法
对施工期间考虑的措施较少,一般采用浮力平衡型的抗
侧墙加载措施是通过增加地下室侧墙的混凝土厚浮方案。设计上的技术措施有:灌注桩按竖向抗压兼抗
度。这种方法不需要加深基坑开挖的深度就可以获得较拔桩基础,或者设置抗拔杆,或者增加地下室结构自
大的抗浮效益,但是增加了基坑开挖的面积,其经济效
重(包括覆士),以平衡施工期间地下水产生的浮力影
益在地价昂贵的地区就会受到很大的影响,同时也存在响,保证建筑物的安全。浮力平衡型对于防止建筑物施
增加混凝土致的造价升高的问题。
工期间和使用期间的整体上浮是有效的,但是不能消除
底板所受地下水的顶托力的作用,为抵抗地下水的顶托
2.4浮力消除法
力增加地下室底板厚度,将会增加工程造价,造成不必
浮力消除型目前在设计中运用较少,主要的原因是要的浪费
工程师考虑施工期间的技术描施少,或者对施工采取的31浮力消除型的基本原理
措施缺乏了解,对岩土工程地下水问题的认识与理解不
无论地下室上浮还是底板在浮力作用下产生裂缝,
足。浮力消除型措施的基本思路就是要使工程施工期间都是底板受到地下水的顶托力作用的结果。因此,采取
的某一时间段的水压力或浮力的作用事先控制在设定
的目标值内,这些措施通常是釆取适当措施疏排地下
措施将地下水降低至底板以下,底板不受地下水的作
用,浮力自然就消除,地下室上浮以及底板在浮力作用
水,改变渗流条件来实现降低地下水位。
结合底板结构的特点,在地下室结构设计上,采我下产生的裂缝也就随之不存在了。根据目前的施工技术
水平和设备条件,降低地下水位至底板以下已经不是什
设置施工后浇带的做法,将地下室底板分成多个施工区
域,地下室外墙后浇带的设置位置对应底板的后浇带,
么难题。只要保证降水井设计正确和设备正常运转,另
以解决出现有害裂缝的隐患。在抗浮设计中应充分利用
外加上防止雨水进入基坑的措施,就能够保证底板不受
后浇带的施工间歇时间,即便遇上雨水恶劣天气,使套地下水的浮力作用。但是由