朱金声 王蕾 吕之浩

摘要：地下室独立基础或桩基础加防水板是大多数建筑的通常做法。但由于设计、施工等原因造成防水板出现裂缝，通过中国北方一工程案例，分析裂缝产生的原因主要有：基础沉降、防水板上移等因素。就该问题提出相应的应对办法：基础设置暗梁或拉梁，防水板下设一定厚度的易压缩材料。提出工程案例的补救措施。

关键词：防水板；裂缝；基础沉降；冻胀土；裂缝处理

1 引言

由于人们对空间的利用要求，大多数现代城市建筑中都设有地下室。根据地质条件采用独立基础或桩基础加防水板又是通常做法。这种做法受力清晰，设计计算简单，施工速度快，相比筏板基础钢筋及混凝土用量少，是建设单位非常认可的做法。

2 工程案例概述

沈阳浑南新区某工程，地上七层，地下一层框架结构办公楼，建筑面积约80000m2，地下室面积约13000m2。柱网8.4x8.4m。基础采用人工挖孔桩加防水底板，板厚350mmC30混凝土，配双层双向三级钢Φ16@200钢筋网，桩C25混凝土。桩基持力层为⑦砾砂层，桩端阻力特征值不小于2200Mpa，要求桩端进入持力层不小于1m。防水板座在②层粉质粘土，承载力特征值110Kpa。地质报告描述：②粉质粘土具有弱冻胀性，可塑状态，具有中压缩性分布连续。⑦砾砂呈中密状态，工程地质较好，分布连续，厚度及均与性较好，为较强的桩基持力层。在地表下2.3～4.1m不同深度内见有上层滞水，整个勘察地段在16.5～17.0m深度内见有潜水，须考虑上层滞水和孔隙水的渗漏对桩的影响。纵观场地，除杂填土外为均匀地基。无不良地质作用，场地地基土较稳定，可以建设。

2016年底主体施工完成，2017年春，发现大部分中柱防水板与柱根交接处出现裂缝。而边柱处很少破坏。其中最为严重的两根柱，肉眼能看出底板与柱有相对位移。施工单位沿裂缝将混凝土剔掉，发现钢筋已经变形。与该柱相连的楼梯结构，梯梁、梯柱、平台板均出现裂缝。经检测，构件截面尺寸、钢筋、混凝土强度均满足设计要求。施工时，桩顶与防水板间留有水平施工缝。

3 裂缝产生原因

根据现场裂缝情况，是柱和防水板发生相对位移产生的。能产生相对位移无非是两种情况，一防水板冻胀上升，二桩基沉降。再结合地勘报告，推测本工程两种情况均有发生。

3.1 防水板冻胀上升

本工程为跨年度工程，主体施工完毕进入冬休。具施工单位介绍，进入冬季前仅按设计要求将地下室周边的回填土回填，没有做其他的防冻措施。这样，就给冻胀创造了条件。防水板坐落在②粉质粘土上，该粘土具有弱冻胀性，而且在勘察过程中发现这一图层存在上层滞水，这样又给冻胀创造了物质条件。2016年冬沈阳地区极冷温度大约在-25℃，极冷平均气温大约在-12℃，沈阳地区标准冻深在-1.20m，那么在极冷期间，仅靠防水板不能对下面的土体起到保温的作用，所以防水板上升原因，是②粉质粘土冻胀产生。

3.2 中柱处破坏严重边柱处很少破坏的原因

从直观感觉上应该是边柱处破坏严重，中柱处于室内相对温度高些，应该破坏较小。土体当中存有上层滞水加上土体具备肿胀性，在低温条件下，土体体积变大。那么会有竖向变形和水平变形。处于边柱下的土体在冻胀时，竖向受防水板的约束，体积沿水平方向膨胀，冻胀应力释放到地下室周边的回填土中，同时边柱与混凝土外墙相连，抗剪切破坏的能力也有所提高。

3.3 桩基沉降

防水板和桩基之间产生相对位移产生裂缝，且与框架柱相连的梯梁、楼梯平台角部上部结构也出现裂缝，可初步判断桩基发生沉降。具施工单位描述，桩基施工时可能有个别桩进入持力层深度不足1m，且该位置桩有扩大头，浇筑混凝土时可能有塌孔现象，造成桩底沉渣过厚，导致桩受荷后沉降，拉裂防水板。本工程中两处破坏严重，加上施工单位描述的现场情况，可以推断桩沉降是该两处裂缝产生的主要原因。

3.4 防水板剪切型破坏

防水板受到的冻胀应力而破坏的，但板跨中并没有裂缝，也没有隆起的现象。究其原因，是板剪切破坏先于受弯破坏发生的。一般的，桩头之间应设置拉梁或暗梁，能有效的调节桩沉降及提高板的抗剪能力。而桩基加防水板是否设置暗梁，规范中没有明确的规定，由设计人员根据实际情况自己掌握。这样，对某些不被注意的特殊地质条件，设计者根据自己的经验，就没有设置暗梁，导致出现问题。该工程，板与柱交界处，只有水平钢筋网，抗剪只靠350mm厚混凝土，抗剪承载力不足，便沿柱根发生剪切破坏。冻胀应力沿裂缝释放后，板跨中应力较小，板是整体上升的，所以没有出现裂缝和隆起的现象。

4 工程案例补救措施

以上就裂縫现状进行分析。现场应进行沉降观测及对地下室各点标高进行勘测。若桩未能达到设计要求时，应采取补桩加固的措施。由于只施工了主体，荷载只占全部的50%～60%。建议施工地上部分的下一步工程，砌筑填充墙，看裂缝是否进一步发展。当裂缝不再发展时，将裂缝剔开，清楚裂缝杂质灰尘，用混凝土粘和剂堵缝；粘和剂硬化后，采用低压持续注射方式灌入裂缝灌注剂；粘接完毕后，做好防水工程，建议整个地下室全部做内防水。与柱相连的楼梯，各构件破坏严重，建议重新施工。

5 应对办法

综上所述，设计人员应对每个项目予以高度重视，不是所有通常做法适合任何工程，建筑产品的特点就是唯一性，我们就本项目提出以下应对方法：

认真阅读地勘报告，不光关心持力层的相关数据，对于每个土层都要研究。特别是关于地下水、冻胀性 液化等的描述，若不清楚可请地勘部门解释或补充勘测。

从设计计算角度，很难确定冻胀应力的具体数值。建议在防水板下设置一定厚度的易压缩材料，如聚苯板或松散胶渣等。这時防水板仅考虑水浮力的作用，不考虑地基反力的作用。也不会受冻胀力。

参考文献：

[1]GB50007-2011建筑地基基础设计规范 北京 中国建筑工业出版社2011

[2]工程结构裂缝控制 王铁梦 著 北京 中国建筑工业出版社 2009

[3]建筑结构施工图设计文件审查常见问题分析 北京 中国建筑工业出版社 2010