地下室上浮、復(fù)位損毀課件

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地下室上浮、復(fù)位損毀基本情況建于?？谑袞|方洋小區(qū)的某商場為地上四層、地下兩層的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，平面呈61.8m×48.6m的缺角矩形。商場四周有四棟高層建筑，地上2l層，地下1層，剪力墻結(jié)構(gòu)，樁筏基礎(chǔ)，已竣工兩棟。商場則采用天然地基，筏板基礎(chǔ)，持力層為硬黏土，標(biāo)準(zhǔn)承載力為200kPa以上，擁有較大的安全儲(chǔ)備?；酌鏄?biāo)高為－11.2m，地下室頂板面標(biāo)高－0.5m，地下室全高10.7m。于1994年春完成了地下室主體結(jié)構(gòu)以后，因故延至1996年夏季才做完地下室外防水，正在回填施工中。1996年9月20日，適逢當(dāng)年第18號(hào)強(qiáng)熱帶風(fēng)暴侵襲海口，潮位上漲，地下室頂板浸水深度500mm左右。現(xiàn)場施工人員對(duì)此情況未加注意。在21日凌晨，體積達(dá)30000m3以上的巨型地下室，陡然竄高5m～6m。地下室上浮和緊隨其后的暴風(fēng)雨在當(dāng)?shù)卦斐闪藰O大的混亂。頃刻間，信息遍及全國，東南亞、甚至全世界均有報(bào)道。事故原因由于地下室尚未完成回填土，施工中為了防止地下室進(jìn)水，將所有地下室頂板和側(cè)墻上的預(yù)留口和管道孔都進(jìn)行了嚴(yán)密封堵，因此在地下室處于警戒水位時(shí)，失去了自動(dòng)灌水壓重抗浮的功能。水的浮力很大，完全依靠地下室的自重和底板與黏土地基之間有限的一點(diǎn)黏著力來抗浮，顯然無濟(jì)于事。這就是地下室整體浮起事故的必然原因。經(jīng)驗(yàn)算，得到以下抗浮參數(shù)：

(1)地下室(以下簡稱箱體)自重：W=149280kN≈150000kN回填土重：W1=29l50kN，筏底面積：F=3040m2(2)不計(jì)回填土，不計(jì)基底黏著力的壓重抗浮強(qiáng)度：

(11-1)即抗浮警戒水深為4.9m，警戒水位為+4.9－l1.2=－6.3m，當(dāng)坑內(nèi)水位上升到－6.3m以上時(shí)，箱體就會(huì)上浮。(3)計(jì)算回填土的壓重作用，不計(jì)基底黏著力的抗浮強(qiáng)度：取60kN/m2。(11-2)即回填土完成以后的抗浮警戒水深為6.0m，警戒水位為：－11.2+6=－5.2m。這說明即使做完了回填士，只要警戒水位高出－5.2m時(shí)，箱體也必然上浮，上浮以后的最大吃水深度為6.0m，即箱頂露出水面為10.7m－6.0m＝4.7m,當(dāng)水位高出原有箱頂標(biāo)高達(dá)1.0m以上時(shí)，地下室實(shí)際上浮量將達(dá)5.7m以上。事故原因事故性質(zhì)述評(píng)為了探索可行的地下室復(fù)位加固措施，必須對(duì)事故的發(fā)生發(fā)展過程及其受損情況有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)。積水消退以后，根據(jù)在基坑內(nèi)水位處于－1.5m標(biāo)高的穩(wěn)定情況下所作的檢測記錄：箱體基本上是以西端高出東端1100mm的傾斜姿態(tài)，整體飄浮在水面上，西端頂板面高出水面5.85m，東端頂板面高出水面4.75m，西端吃水深度為4.85m，東端吃水深度為5.95m，平均吃水深度為5.4m，與不計(jì)回填土壓重的理論計(jì)算吃水深度4.9m相差0.5m，這0.5m的差額除了箱內(nèi)平均積水深度約0.3m以外，就是底板周邊飄出帶上殘存的部分回填土和底板面黏附帶起的地基土。而且更主要的是底板下黏附帶起的這部分土體對(duì)箱體下沉歸位會(huì)起阻滯作用。必須引起重視。出現(xiàn)整體傾斜的原因主要是箱體東端有屬于高層部分的獨(dú)立梁、柱體系與之相連結(jié)。在上浮過程中箱體直接受到梁柱體系牽制。當(dāng)然，與箱體本身的形心與重心偏離也有關(guān)系。事故性質(zhì)述評(píng)從外觀檢查，漂浮在水面上的箱體除了外圍墻面的120mm磚砌防水保護(hù)墻剝落外，頂板與墻面上未見結(jié)構(gòu)變形與裂縫，箱體內(nèi)積水不多，說明底板也不裂不漏。只要對(duì)箱體進(jìn)行歸位，并對(duì)基底持力層進(jìn)行加固，即可完全恢復(fù)使用功能與承載力功能。但是，以下幾方面的情況，表明事故性質(zhì)是嚴(yán)重的，增加了事故處理的難度，不能掉以輕心。(1)從以上浮力分析和現(xiàn)場反映可知，地下室猝然上竄現(xiàn)象并不是出現(xiàn)在警戒水位線上，由于基底持力層的黏結(jié)力在起作用，臨界破壞狀態(tài)是出現(xiàn)在環(huán)境水位漫過地下室頂板1000mm以后，此時(shí)猝然遭到基底黏著力屈服而上竄。上竄后保持6000mm的理論吃水深度，則箱頂竄出水面為4700mm，已整體竄離原位5700mm。在這樣的劇烈運(yùn)動(dòng)條件下，必然已將周邊回填土全部甩到箱底周邊飄板以下。而且在穩(wěn)定水位下箱體底板仍飄離基底平均深度達(dá)4700mm，歷時(shí)一月有余，基坑周圍堆存的零星建筑材料與建筑垃圾已全部被洪水沖進(jìn)坑內(nèi)。尤其是西北角的護(hù)坡樁失穩(wěn)，邊坡坍塌，大部分防水護(hù)墻磚頭已掉到周邊飄板以下，造成箱體歸位的最大障礙，必須予以徹底清除，但難度極大。

事故性質(zhì)述評(píng)(2)由于箱體在上浮過程中受到東端獨(dú)立梁柱體系的牽制導(dǎo)致整體傾斜，并向東、向北兩側(cè)擠壓，使局部護(hù)坡樁與止水排樁遭到破壞，止水功能喪失。在事故處理過程中持續(xù)降水，將對(duì)東、北兩棟已建高層建筑物的樁基水平穩(wěn)定構(gòu)成威脅。(3)持力層受到擾動(dòng)，破壞是嚴(yán)重的，應(yīng)予處理。(4)歸位加固后的建筑物抗浮問題始終是問題的核心，因?yàn)樯厦嫠膶拥膲褐睾苡邢?，?yīng)該首先考慮。(5)在復(fù)位過程中保持箱體結(jié)構(gòu)不受嚴(yán)重?fù)p傷是最終目標(biāo)。否則，加固費(fèi)用過大，甚至造成廢損，將失去一切意義。處理方案關(guān)于箱體歸位加固方案，曾經(jīng)召開過規(guī)模不小的專家論證會(huì)。一些專家認(rèn)為：當(dāng)務(wù)之急是箱體歸位，怕的是夜長夢多，因此其他問題都是次要問題，具體辦法可以不拘一格，宜實(shí)行動(dòng)態(tài)控制。關(guān)于應(yīng)變措施，可以隨時(shí)調(diào)整，也就是主張采取走一步，看一步的靈活方針。也有專家主張歸位、加固、抗浮三者必須統(tǒng)籌兼顧，而核心問題仍是抗浮問題。因?yàn)楦鶕?jù)理論計(jì)算，即使在基坑回填甚至上部建筑竣工荷載加滿以后，壓重仍嫌不足，難以滿足抗浮要求。因此事先必須有一個(gè)通盤的、比較周密的實(shí)施方案。否則，將是勞而無功。這一指導(dǎo)思想，受到設(shè)計(jì)單位的贊同，之后曾試擬過一個(gè)實(shí)施方案，其概要如下。處理方案一.封閉止浮根據(jù)工程地質(zhì)情況，兩個(gè)主要的含水層分布在―4m～―6m之間及―20m以下，中間是深厚的硬粘土止水層。但由于高層樁基和本工程護(hù)坡樁的施工，已將硬粘土止水層穿透，使兩個(gè)含水層的水通過樁土界面的滲水通道互相溝通，并將地下水(承壓水)引至基底界面，成為今后長期面臨上浮威脅的主要水源。要消除浮力威脅，除了要及時(shí)和仔細(xì)做好基坑回填，杜絕地表水下滲之外，還要切實(shí)恢復(fù)基坑周圍止水帷幕的止水功能，使之成為不透水的封閉圈，使基底不承受水壓。這也是保證在箱體歸位加固處理過程中進(jìn)行持續(xù)降水時(shí)，不至于危害高層樁基安全的必要措施。處理方案二.抓斗打撈由于箱體底板沿周邊飄出有750mm寬，掉入基坑內(nèi)的渣料分兩部分，大部分落在飄板上，清除難度不會(huì)大。妨礙箱體歸位的是掉落在坑底的渣料?？拷?xùn)|、北兩側(cè)，由于底板飄出帶已緊貼坑壁，使坑底打撈清渣工作無處下手，必須首先將這寬750mm、厚800mm的飄出帶局部鑿除，開出清渣窗口，由潛水員下到坑底，經(jīng)過仔細(xì)觀察以后，再用小型抓斗將基底殘?jiān)M量清除。沿西、南兩側(cè)的底板飄帶邊沿離坑壁還有一定距離，可容潛水員直接下到坑底打撈清渣。最困難的是粘附在底板下的塊體，只能用高壓水槍將其吹落吹散，再用泥砂泵抽出。基本恢復(fù)基底和持力層的兩個(gè)平整面，以便下落就位。處理方案三.牽引歸位由于箱體在上浮過程中受風(fēng)向和洪流的影響，并受東端梁柱體系的牽制，上浮后形成向東傾斜，并向北和東位移，使箱底飄出帶抵住護(hù)坡樁，產(chǎn)生咬合力，將箱身卡住。因此歸位之前必須將牽制解除，然后才可進(jìn)行多點(diǎn)牽引撥正?？紤]箱體粘附物為均勻分布，根據(jù)圖解法求得箱體的重心偏離形心約3000mm，可以用箱內(nèi)局部注水壓重法試行調(diào)整重心，以達(dá)到整體平衡便于撥正的目的。因?yàn)榈叵率以O(shè)計(jì)為貨棧及停車場，整體剛度較小，所以在進(jìn)行拔正前必須對(duì)箱體內(nèi)部進(jìn)行必要的支撐加固，牽引點(diǎn)必須分散著力。著力點(diǎn)以選擇在西、南兩側(cè)標(biāo)高分別為―0.50m與―4.50m板面梁柱節(jié)點(diǎn)處的墻面上為宜。牽引動(dòng)力可用慢速絞車或人工倒鏈。對(duì)拔正歸位還應(yīng)事先提出精度要求。為了不影響建筑物的使用功能，認(rèn)為把誤差限制在以下幅度內(nèi)是合理的，也是完全可以實(shí)現(xiàn)的。①形心坐標(biāo)誤差：±500mm；②軸線偏斜誤差：<l°；③水平復(fù)位誤差：不大于+500mm。處理方案四.軟著陸由于持力層和基底面很難恢復(fù)理想平面的平整度，箱體下落時(shí)必然會(huì)由于接觸面不吻合而產(chǎn)生不均勻的內(nèi)力與變形，導(dǎo)致裂損。因此，只能采用軟著陸方式將箱體逐步沉落下去。首先要對(duì)箱底清碴情況進(jìn)行檢查與驗(yàn)收，然后開始坑內(nèi)降水，使坑內(nèi)水位保持在抗浮警戒水位以上1000mm左右。于是開始向坑內(nèi)投注適量的粉煤灰，形成相當(dāng)于固結(jié)厚度約500mm左右的漿液。待粉煤灰漿液均勻分布并開始沉淀時(shí)，繼續(xù)從特設(shè)的過濾井內(nèi)進(jìn)行坑內(nèi)降水，直至漿液固結(jié)，箱體隨之平穩(wěn)下落為止。五.注漿固底箱體平穩(wěn)著陸以后，可對(duì)底板進(jìn)行一次敲擊檢驗(yàn)，在空虛部位的底板上鉆孔進(jìn)行初次重點(diǎn)灌漿。漿液仍用粉煤灰調(diào)制。初灌完畢，再在底板上均勻布孔，并敷設(shè)高壓灌漿管網(wǎng)系統(tǒng)，向底板下全面灌注水泥漿。隨著注漿壓力的升高，應(yīng)在箱內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的注水或箱頂鋪砂壓重，以免箱體被頂起。注漿壓力應(yīng)控制在300kPa以內(nèi)，以保持對(duì)持力層進(jìn)行適度加固為限。進(jìn)行底板注漿時(shí)，尤應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行底板周邊與護(hù)坡樁接縫的注漿，使之與外圍止水墻密接，形成密封圈，使地表水和地下水均無法滲入基底面。處理方案六.結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)工作應(yīng)在仔細(xì)對(duì)箱體結(jié)構(gòu)的裂縫情況進(jìn)行全面檢查與分析后進(jìn)行。如果箱體歸位方案執(zhí)行得比較認(rèn)真的話，結(jié)構(gòu)不會(huì)受損，補(bǔ)強(qiáng)工作量是很有限的。

七.人身安全要保證方案實(shí)施順利，并把費(fèi)用降到最低限度的關(guān)鍵是首先保證人身安全。因?yàn)閺姆桨笇?shí)施的全過程看，所消耗的材料和動(dòng)力很有限，人力消耗，尤其是水下作業(yè)的熟練勞動(dòng)力消耗占最大比重。只要保證了水下作業(yè)人員的人身安全，為他們創(chuàng)造了良好的工作條件，就能保持良好的工作情緒和高昂的戰(zhàn)斗力，就沒有克服不了的困難。因此必須采取以下安全措施。處理方案處理方案1.換水清污坑內(nèi)積水含大量地表污染物，宜首先用高壓水槍將積水?dāng)嚮?，然后用沙泵抽水，用清水補(bǔ)灌，以保持水位，使積水中的粉粒、黏粒、膠粒甚至細(xì)砂、碎屑等污染物被初步清除，提高水的清潔度。2.加礬澄清為了保持水下作業(yè)良好的可見度，宜在集中進(jìn)行水下作業(yè)前，在坑內(nèi)加適量明礬，使水澄清。3.加氯消毒為了滿足水下作業(yè)的衛(wèi)生要求，事先宜適量投入漂白粉或氯氣進(jìn)行消毒。實(shí)際行動(dòng)現(xiàn)場行動(dòng)是迅速的，只可惜并沒有按計(jì)劃推進(jìn)，而是手忙腳亂。水下作業(yè)條件根本無人關(guān)注，作業(yè)效果也無人檢查，而急于撥正歸位。結(jié)果遇到了重重困難，進(jìn)展緩慢。折騰了近半年，弄得筋疲力盡，不僅坐標(biāo)和標(biāo)高沒有一點(diǎn)逼近目標(biāo)，連傾斜度也沒有糾正。最后卡死在東端冒出地面600mm，西端冒出地面1500mm，東西高差達(dá)900mm的傾斜歪扭狀態(tài)，已無法撥正。被迫就此進(jìn)行了匆匆回填。從箱頂和外墻面看，結(jié)構(gòu)裂損變形已相當(dāng)嚴(yán)重。顯然已無法歸位加固，只得申請(qǐng)報(bào)廢。不僅上千萬的投資全部損失，還在復(fù)位過程中造成了人員傷亡事故，損失慘重。一點(diǎn)反思事情已經(jīng)過去多年，一切損失也已經(jīng)作為“天災(zāi)”報(bào)銷。但從總結(jié)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)著眼，認(rèn)為還值得作一點(diǎn)反思。強(qiáng)